Большое влияние на работу сверла оказывает угол при вершине 2φ. Если угол при вершине мал, стружка своим нижнем краем будет задевать за стенку отверстия (рис. 8) и условий для правильного образования стружки не будет.
Рис. 8. Спиральное сверло с острым углом заборного конуса
Если угол при вершине мал, стружка будет завиваться, двигаться параллельно направлению канавки и не будет заклинивать сверло. На рис. 9 показано сверло с нормальным углом заборного конуса.
Рис. 9. Спиральное сверло с нормальным углом заборного конуса
Край стружки в этом случае хорошо укладывается в канавку. Изменение угла при вершине изменяет длину режущей кромки и, следовательно, нагрузку на единицу ее длины. При увеличении угла при вершине нагрузка на единицу длины режущей кромки растет, при этом увеличивается сопротивление внедрению сверла в металл в направлении подачи. При уменьшении угла при вершине возрастает усилие, необходимое для вращения сверла, так как ухудшаются условия образования стружки и возрастает трение. Но при этом нагрузка на единицу длины режущей кромки уменьшается, толщина срезаемой стружки становится меньше (см. рис. 8) и теплота от режущих кромок отводится лучше.
Обычно угол при вершине стандартных универсальных сверл из углеродистой, хромистой и быстрорежущей стали равен 116–118° и считается пригодным для многих материалов. Но для того, чтобы обеспечить наилучшие условия работы, его меняют, как показано в таблице 1.
Таблица 1
Обрабатываемый материал ∙ Угол при вершине, град.
Сталь, чугун, твердая бронза ∙ 116-118
Латунь, мягкая бронза ∙ 120-130
Медь (красная) ∙ 125
Алюминий ∙ 140
Магниевые сплавы ∙ 90
Электрон, силумин ∙ 90-100
Пластмассы ∙ 90-100
Мрамор, эбонит и другие хрупкие материалы ∙ 140
Древесина ∙ 140
А теперь поговорим о переднем и заднем углах режущей части сверл (см. рис. 7).
Мы уже знаем, что передний угол зависит от профиля винтовой канавки и в разных точках режущей кромки имеет разную величину. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он больше, ближе к центру сверла меньше. Чтобы у центра сверла был приемлемый для резания передний угол, его делают большим на периферии, где скорость резания наибольшая. Поэтому режущие кромки спирального сверла изнашиваются крайне неравномерно. Режущая кромка у периферии тупится быстрее. У центра сверла из-за малого переднего угла образование стружки затруднено, увеличивается сопротивление резанию металла и выделяется дополнительное тепло.
Задний угол, так же как и передний, изменяется по величине в разных точках режущей кромки. В точках, расположенных ближе к наружной поверхности сверла, он меньше, в точках, расположенных ближе к центру, больше. Задний угол образуется при заточке заборного конуса и на периферии сверла равен приблизительно 8-12°, а в центре 20–25°.
Перемычка (поперечная кромка) расположена в центре сверла и соединяет обе режущие кромки. Угол наклона перемычки к режущим кромкам у может быть от 40 до 60°. У большинства сверл ψ = 55° (см. рис. 5). Перемычка образуется пересечением двух задних граней. Ее длина зависит от толщины сердцевины сверла. Так как толщина
сердцевины увеличивается по направлению к хвостовику, длина перемычки возрастает в результате каждой заточки.
В процессе сверления поперечная кромка только мешает внедрению сверла в металл. Она не режет, а скребет или, вернее, давит металл. Недаром ее когда-то называли скребущим лезвием. С уменьшением длины перемычки вдвое усилие подачи можно снизить на 25 % Однако уменьшение длины перемычки за счет уменьшения толщины сердцевины приведет к ослаблению сверла. Поэтому придумано много методов подточки перемычки, которые применяют при заточке сверл.
Хвостовики сверл служат для крепления их в шпинделе сверлильного станка. Хвостовики могут быть коническими и цилиндрическими (см. рис. 5). Как правило, сверла диаметром до 20 мм имеют цилиндрический хвостовик, более крупные — конический. Однако ГОСТом предусмотрен выпуск сверл с коническим хвостовиком, начиная с диаметра 5 мм. Для крепления цилиндрических хвостовиков служат патроны, для конических хвостовиков — конические втулки. В домашней мастерской для сверления чаще всего применяют ручные и электрические дрели, снабженные патроном, и соответственно сверла с цилиндрическим хвостовиком. Однако иногда можно вынуть патрон вместе с хвостовиком из дрели. Место для сверла с коническим хвостовиком освобождено.