Алмазные шарошки по металлу

Шарошки — инструмент, предназначенный для обработки различных материалов на изделиях со сложной формой поверхностей и отверстий, которые стандартными инструментами (фреза, наждак, напильник) выполнить проблематично. Также шарошки называют борфрезами и шарошечным долотом.

Виды и классификация борфрез

На вид — это небольшой стержень, на одном конце которого находится обрабатывающая головка. За цилиндрическую поверхность стержня шарошку можно закрепить в патроне сверлильного станка, ручной дрели, шуруповерта или димера.

Обработку борфрезами можно производить на угловых скоростях от 8,5 до 950 м/сек, что эквивалентно от 500 до 60 000 об/минуту. Поэтому для их изготовления используется крепкий, качественный материал.

Классифицировать шарошки можно следующим образом.

По материалу обрабатывающей части:

• сталь углеродистая;
• абразивный материал;
• алмазное напыление;
• твердый сплав;

По строению обрабатывающей части:

По форме обрабатывающей части:

а) цилиндрические:

• прямые;
• с зубом на торце;
• со сферой на конце;
• дисковые;
• конические:

б) прямые:

• с вершиной 30°;
• с вершиной 60°;
• с вершиной 90°;
• обратные (перевернутые);
• сферические;
• овальные;
• параболические;
• в виде языка пламени;

По нарезке зубьев:

• универсальные;
• тонкие;
• ультратонкие;
• для мягких металлов;

По материалу обработки:

• для металла;
• для камня, бетона;
• для стекла, керамики;
• для пластика, кирпича, дерева.

Борфрезы из стали

Для изготовления такого типа инструмента используется инструментальная и высокоуглеродистая, качественная сталь. После термической обработки ее эксплуатационные качества значительно возрастают.

Их широкое использование обусловлено невысокой ценой и использованием в домашних условиях. Зажав в электрическую дрель или шуруповерт, стальными шарошками можно обрабатывать и металл, и древесину.

Подобрав необходимую форму обрабатывающей головки можно обрабатывать прямые и криволинейные пазы, отверстия, торцы и фаски. Отсутствие после обработки травмирующих заусенцев и острых краев делает их популярными.

Борфрезы алмазные

Алмазное напыление позволяет обрабатывать такими шарошками:

• металлы, повышенной твердости (закаленные);
• хрупкие материалы (стекло, керамика).

Инструментами малого размера пользуются ювелиры для нанесения гравировки. Также маленькими алмазными шарошками обрабатываются отверстия и детали малых размеров, которые стандартизованным инструментом не обработать.

Высокая стойкость позволяет обрабатывать сварные швы, которые после остывания имеют высокую твердость. Отличительной особенностью обработки инструментом с алмазным напылением является отсутствие признаков механического воздействия.

Борфрезы абразивные

Шарошка абразивная — это уменьшенная копия наждака, только перемещаемая вручную. Абразивным инструментом обрабатывается большинство материалов. Форма обрабатывающей головки может быть любой. В качестве материала широко используется электрокорунд.

При изготовлении его можно нанести на поверхность головки тонким слоем или изготовить цельную. Закрепляется на хвостовике с помощью эпоксидной или полимерной смолы. Стоимость абразивных борфрезов достаточно низкая. Их износ велик.

Шарошка с твердосплавной головкой

Инструменты из твердого сплава традиционно применяются на производстве для обработки металлов: чугунов, титана, коррозионно-стойких сталей, на высокооборотном оборудовании. Для них характерны высокое качество обработки, высокая стойкость.

Достаточно высокая цена на твердый сплав подталкивает, чтобы купить набор шарошек. Это позволит подобрать подходящую форму для обработки.

Правильное использование шарошек

Чтобы продлить срок службы шарошек, требуется соблюдать некоторые правила.

1. Перед началом работ необходимо продумать технологическую операцию с учетом обрабатываемого материала, формы получаемого профиля.
2. Подобрать электроинструмент с запасом мощности.
3. Обработку поверхности необходимо производить так, чтобы вся рабочая поверхность находилась в контакте с деталью, а не только ребро.
4. Вращающийся хвостовик шарошки не должен входить в контакт с обрабатываемой деталью. Может произойти разрушение наконечника или хвостовика.
5. Во время обработки не следует применять большие нагрузки. Они приводят к снижению эффективности обработки, перегреву инструмента и электропривода.
6. Скорость вращения влияет на качество обработки, энергозатраты и длительность работы электродрели. Максимальные обороты вращения положительно сказываются на данных параметрах.
7. Для снижения износа шарошек применяются специальные смазки. При их нанесении на рабочий орган снижается нагрузка за счет улучшенного скольжения. Срезанные частицы не разлетаются.
8. Для получения максимального качества обработки необходимо своевременно заменять износившийся инструмент на новый.

Как обрабатывать различные материалы

При обработке таких материалов, как искусственный или натуральный камень, керамогранит, кафельная плитка необходима влажная среда в зоне обработки. Смачивая поверхность, не следует забывать об электробезопасности. Попавшая вода не только может нанести травму вам, но и вывести из строя электродрель.

Шарошки для древесины изготавливаются цельными из стали и имеют крупную насечку, которую можно сравнить с насечкой рашпиля. Обработка древесины на высоких скоростях противопоказана. При повышении температуры на ней остается пригар. Кроме массива древесины такими борфрезами можно обрабатывать материалы на основе дерева: ДВП, ДСП, МДФ, ОСП и прочие.

При работе с хрупкими материалами, стеклом и керамикой используется шаровая фреза. После того как обозначился контур будущего отверстия, шаровой шарошкой отверстие выфрезировывается.

Шарошка по металлу для дрели — наиболее распространенный способ обработки в домашних условиях. Обработка металла быстро тупит зубья, поэтому рабочая часть головки подвергается дополнительному покрытию твердым материалом. Карбидный титан повышает долговечность. Срок эксплуатации увеличивается до 70%.

Расширение использования оборудования с ЧПУ позволило использовать шарошки в качестве основного инструмента. Заданная программа и следящая система позволяют задать требуемую глубину, угол наклона, количество проходов и качество поверхности. Отсутствие вибраций и жесткое закрепление продлевают срок службы фрез.

Из-за внешнего сходства борфрезы с зубчатыми бурами шарошечных долот за ней устойчиво закрепилось обиходное название шарошка по металлу. Этот вид режущего инструмента стал доступен массовому потребителю только в последние десятилетия благодаря достижениям в области производства твердосплавных материалов и широкому применению в инструментальной промышленности обрабатывающих центров с ЧПУ. Основное назначение борфрез — это фрезеровка металлов и других материалов с помощью ручного приводного инструмента и переносных установок. А их неоспоримые достоинства — это высокая производительность, небольшая цена и минимальные требования к организации производственного процесса. Шарошки по металлу применяют для ручного удаления припусков с линейных и профильных поверхностей, обработки отверстий, пазов, кромок и фасок, зачистки сварных швов, а также для обточки штампов и пресс-форм. Название шарошка не только основательно прижилось, но и получило свое развитие. Сейчас насадки из твердых абразивов, формы которых схожи с борфрезами, даже в каталогах российских интернет-магазинов называют абразивными шарошками.

Функции и назначение шарошек по металлу

Шарошка по металлу — это высокоскоростной многолезвийный фрезерный инструмент, в основном предназначенный для грубой и предварительной обработки изделий из сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. В промышленности такие борфрезы используют главным образом для скоростного снятия припуска на этапах подготовки к последующей чистовой обработке, в том числе:

• для удаления облоев и корок с литых заготовок;
• зачистки и выравнивания сварочных швов;
• снятия заусенцев и фасок;
• обработки криволинейных поверхностей матриц, пуансонов, пресс-форм и фильеров;
• увеличения диаметров отверстий и размеров окон.

Кроме борфрез, из-за сходства внешнего вида шарошками также называют абразивные насадки с цилиндрическими хвостовиками. Разнообразные формы шарошек по металлу позволяют с достаточной точностью обрабатывать не только прямолинейные, но и профильные поверхности, в т. ч. сферические, параболические, конические и прочие. Их главное преимущество перед остальными видами инструментов для ручной металлообработки — высокая скорость резания металла, которая у твердосплавных борфрез достигает 900 м/мин.

В качестве привода для шарошек обычно используют прямошлифовальные машинки, ручные фрезеры, дрели и граверы. При этом основным ограничением для применения шарошек по металлу является максимально возможная скорость вращения приводного инструмента. Для дрелей частота вращения шпинделя обычно не превышает 6000 об/мин, что достаточно при использовании сверл из быстрореза, но не позволяет фрезеровать металл на номинальных скоростях резания шарошками небольшого размера. Граверы, использующие инструмент малого диаметра, обычно применяют шарошки из быстрорежущей стали, которые могут работать на меньших скоростях резания.

Также существует инструмент с названием шарошка, который не относится ни к борфрезам, ни к абразивным насадкам. Это так называемые шарошки-звездочки, используемые для правки точильных кругов.

Классификация шарошек по материалу

При обработке металлов один из главных производственных показателей — это скорость резания, от которой напрямую зависит основное время технологической операции и, соответственно, трудоемкость изготовления детали. Другой важный параметр — это шероховатость поверхности, которая, как правило, находится в обратной зависимости от скорости резания. Главное ограничение по достижению желаемых значений этих показателей — это возможности оборудования в части скорости вращения и уровня биений шпинделя. По этой причине для разных видов обработки используют шарошки различных конструкций и из разных материалов, среди которых самые распространенные:

• твердые сплавы;
• углеродистые инструментальные стали;
• быстрорежущие стали;
• твердые абразивы;
• стали с алмазным напылением.

Кроме того, твердосплавные шарошки для повышения износостойкости покрывают специальными материалами на основе нитридов и углерода.

Твердосплавные

Рабочая часть твердосплавных борфрез изготавливается из материалов, обладающих высокой твердостью и тугоплавкостью. Чаще всего это карбиды вольфрама и титана на связке из кобальта с добавкой никеля. Шарошки твердосплавные характеризуются способностью работать с высокими скоростями резания при температуре в зоне обработки до 1100 °C. Ниже приведена таблица зависимости частот вращения шпинделя от диаметров и скоростей резания для такого карбидного инструмента при работе по металлу.

Для улучшения физических характеристик режущих кромок шарошек на их поверхности наносят специальные покрытия, снижающие усилие резания и повышающие износостойкость инструмента. В настоящее время в основном применяют покрытия на основе нитрида титана, каждое из которых, помимо прочего, окрашивает поверхность шарошки в определенный цвет. Самые распространенные материалы для таких покрытий:

• нитрид титана (желтый цвет);
• алюмонитрид титана (синий цвет);
• карбонитрид титана (серый цвет).

Для улучшения стружкоотвода при обработке вязких металлов (сплавы алюминия, латунь и пр.) применяют шарошки с твердым покрытием на углеродной основе (LTE), которое имеет темно-серый цвет.

Из углеродистых и быстрорежущих сталей

Эффективная работа шарошки по металлу напрямую зависит от соблюдения нормативной скорости резания. При невозможности использования приводов с необходимой частотой вращения вместо твердосплавных борфрез применяют шарошки из углеродистых инструментальных и быстрорежущих сталей (HSS). Кроме того, такой инструмент позволяет вести обработку металлов при меньших мощностях приводов. В таблице ниже приводится зависимость частот вращения шпинделя от скоростей резания и диаметров борфрез из инструментальных и быстрорежущих сталей. Рекомендуемые скорости резания для различных металлов, сплавов и пластиков можно найти в каталогах ведущих производителей борфрез.

Необходимо также отметить, что быстрорежущая сталь обладает повышенной вязкостью, поэтому более устойчива к вибрации и изменениям твердости обрабатываемой поверхности в процессе обработки. В отличие от металлов фрезеровка мягких материалов производится с низкими скоростями резания. В этом случае использование борфрез из инструментальных и быстрорежущих сталей предпочтительнее, в том числе и по экономическим соображениям.

Алмазные

Шарошка алмазная по своей форме не отличается от твердосплавных борфрез, только вместо продольных или спиральных режущих кромок на ее поверхность нанесен тонкий слой алмазной крошки. Этот инструмент чаще всего используют с граверами для тонкой шлифовки, гравировки и обработки кромок изделий из твердых металлов, искусственного и природного камня, стекла, керамики и т. п. Алмазный инструмент не предназначен для съема больших припусков, и при интенсивной работе его напыление быстро изнашивается. Поэтому для первичной обработки тех же материалов служит другой вид насадок – шарошка бакелитовая. Этот шлифовальный инструмент гораздо дешевле алмазного, имеет различные формы и выпускается с разной зернистостью.

Абразивные

Абразивные шлифовальные насадки по своей форме в основном повторяют борфрезы, поэтому в обиходе такой инструмент получил название шарошка абразивная. В качестве основы в них используют керамические, эластичные и бакелитовые связки, а абразивными наполнителями, как правило, служат оксид алюминия и карбид кремния. Твердые насадки используют для зачистки литья и сварных швов, удаления старых покрытий, окислов и окалины, а также прямой и профильной выборки металла. Бакелитовые и эластичные насадки служат для очистки, грубой шлифовки и точного снятия припусков на изделиях из металла и других материалов. Конструктивно такой инструмент состоит из головки в форме цилиндра, сферы, конуса, капли и пр., которая напрессована на цилиндрический хвостовик из металла.

Виды шарошек по форме

Борфрезы выпускаются с различными формами режущих поверхностей, т. к. предназначены не только для линейной обработки, но и для профильной выборки пазов, уступов, выемок и кромок. Основные формы головок этого инструмента регламентированы российским ГОСТ 3402-2017, который соответствует международным стандартам ISO и немецким DIN. Среди них самые распространенные — это цилиндрические, сферические и конусные (в различных вариациях). В таблице ниже показаны базовые формы и буквенные коды борфрез для обработки металла и мягких материалов, а также виды профилей, для которых они предназначены.

Кроме формы режущей головки, борфреза характеризуется геометрическими размерами, длиной и диаметром хвостовика, а также типом режущих зубьев, который также имеет стандартизованное обозначение (см. следующий раздел).

Советы по обработке различных материалов

При выборе подходящей борфрезы для обработки металлов, пластиков или иных мягких материалов важнейшим критерием является конфигурация режущих зубьев. От этого зависит не только скорость резания и шероховатость поверхности, но и возможность быстрого отвода стружки из зоны работы. Последнее очень важно при обработке пластичных металлов, чья стружка при неправильном выборе инструмента забивает пазы между режущими зубьями. А это в свою очередь снижает производительность и вызывает перегрев борфрезы. Поэтому у шарошки по алюминию такое большое пространство между режущими поверхностями и такие глубокие канавки (см. тип N на рис. ниже).

Типы режущих поверхностей также стандартизованы и имеют буквенное обозначение, которое обычно указывают последним в коде конкретного изделия. На рисунке ниже представлены базовые конфигурации зубьев, а в таблице приведены рекомендации по их применению при обработке различных металлов, сплавов, пластика и армированных материалов.

№	Материал	D	S	N	CB	DC
1	Алюминий и его сплавы	—	—	*	—	—
2	Медь, бронза, латунь	*	—	—	*	—
3	Цинковые сплавы	—	—	*	—	—
4	Сплавы титана	*	*	—	*	*
5	Сталь высокой твердости	*	*	—	*	—
6	Конструкционная сталь	*	*	—	*	*
7	Легированная сталь	*	*	—	*	—
8	Нержавеющая сталь	*	*	—	*	—
9	Чугун	*	*	—	*	—
10	Сварные швы	*	*	—	*	—
11	Углеродное волокно	—	*	—	—	—
12	Стекловолокно	—	—	—	—	*
13	Пластмассы	—	—	*	*	*

Кроме указаний по выбору конфигурации зубьев, в каталогах производителей борфрез всегда можно найти таблицы со значениями скоростей резания и частот вращения для конкретных видов металлов и других материалов.

На что обратить внимание при выборе шарошки

При выборе шарошки в первую очередь необходимо разобраться, для обработки какого металла (или другого материала) она предназначена. В какой-то мере здесь может помочь правило: чем выше твердость обрабатываемого материала, тем мельче насечка. Но не всегда. Кроме того, надо хорошо представлять, какие поверхности каких металлов предстоит обрабатывать и подходит ли выбранная форма шарошки для данных целей. Все это является очень важными характеристиками, поэтому лучше всего не заниматься самодеятельностью, а воспользоваться таблицами из каталогов производителей, подобных тем, что приведены выше.

Еще одним фактором, ограничивающим выбор подходящей шарошки, является скорость вращения вашего электроинструмента. Если это электродрель, то шарошка из твердых сплавов при фрезеровке металлов не сможет работать на паспортных режимах резания, поэтому ее приобретение экономически невыгодно. Лучший вариант шарошки на дрель для обработки металлов — это инструмент из быстрорежущей стали. Также важными параметрами любой борфрезы являются диаметр и длина хвостовика. Масса металла хвостовика гасит возможную вибрацию, поэтому по возможности нужно выбирать максимально доступный диаметр. Длина, напротив, является фактором, способствующим вибрации, что особенно проявляется на металле с неравномерной структурой. Поэтому она должна точно соответствовать предполагаемым видам обработки.

Стоимость самых распространенных типов твердосплавных шарошек китайского производства составляет не более 500 рублей. А насколько работоспособен и долговечен такой инструмент при его использовании для фрезеровки твердых сталей или нержавейки? Если кто-то имеет опыт применения этих борфрез, поделитесь, пожалуйста, своим мнением о них в комментариях к данной статье.

При доводке поверхностей изделий из разных материалов используются специальные инструменты: фреза, абразивный круг, напильник, шарошка по металлу, также известная под названием борфреза, наждак и долото шарошечное. В зависимости от типа приспособление может устанавливаться в патрон электрической дрели, шуруповерта или станка.

Что такое шарошка

Инструмент представляет собой приспособление, состоящее из хвостовика, стержня и головки с насечками, абразивным или алмазным напылением. Приспособление помогает решать задачи, связанные с обработкой и шлифовкой поверхностей в труднодоступных местах. Инструмент применяется в оборудовании для дробления камня, боя керамики, покрытия из бетона. Скорость вращения рабочей части устройства составляет порядка 60 тыс. об/мин.

Современными производителями выпускается шарошка по металлу для дрели с разными формами, геометрическими параметрами, характеристиками и размерами рабочей головки. Инструменты по дереву, металлу, стеклу и керамике нашли применение в разных областях деятельности человека:

1. медицине;
2. стоматологии;
3. строительстве;
4. машиностроении;
5. горнодобывающей промышленности;
6. ювелирном деле;
7. дизайне интерьера;
8. мебельном производстве.

При помощи шарошки можно создавать высокохудожественные произведения искусства из кости, стекла, металла, дерева, керамики и природного камня. Без уникального инструмента невозможно производство металлопластиковых оконных и входных конструкций.

Сферы применения

В качестве комплектующей детали для станков и ручного электрического инструмента шарошечное долото с головкой большого диаметра активно используется при дроблении камней зубьями из металла твердого сплава. Шаровая фреза ювелирного назначения имеет небольшие размеры, применяется для обработки мелких деталей, нанесения надписи или узоров на украшения, подарочные наборы, сувениры.

Сферой применения борфрезы является стоматология. Приспособление является комплектующим элементом бормашины для лечения зубов и подгонки зубного протеза.

В быту устройство применяется в разных целях, связанных с ремонтом и обустройством жилых и подсобных помещений. Правильно подобранная по форме и материалу изготовления шарошка поможет сделать аккуратной отверстие в стекле, облицовочной плитке или зеркале, зачистить место сварки, удалить излишки цемента в кирпичной кладке.

Виды и особенности

Шарошечное долото производится в разном исполнении, при изготовлении которых используются разные сплавы металлов. По конфигурации рабочая часть устройства бывает:

Форма головки может быть цилиндрической, конусной, круглой, овальной, шаровидной, полуовальной. Выбор типа инструмента зависит от особенности технологической задачи и свойств обрабатываемого материала.

Борфреза, или наждак, производится из металла с разными характеристиками. В зависимости от назначения, инструменты могут быть изготовлены:

1. из углеродистой стали;
2. с напылением алмазной крошки;
3. с напылением абразивного материала;
4. с рабочей головкой из твердого сплава.

Шарошка абразивная по металлу, изготовленная из углеродистой стали, показывает высокие результаты при комплектации шуруповерта или электрической дрели. Приспособление помогает обрабатывать углубления и запилы любой конфигурации, стачивать «задиры» металла и древесины, сглаживать края, увеличивать диаметры отверстий.

Долото алмазное шарошечное

Приспособление с алмазной крошкой относится к инструментам профессионального назначения, позволяющего делать расточку отверстия и тонкую шлифовку деталей. Наждак показывает высокие результаты не только при контакте с хрупкими (стекло или керамика), но также с высокопрочными материалами, где инструменты из металла не дают результатов.

Наждак с абразивным напылением

С точки зрения эксплуатационных качеств абразивная шарошка по камню отличается повышенной прочностью, успешно применяется при работе с кирпичом, бетоном, камнем, металлом, пластиком, керамикой и стеклом. Конструкция приспособления может иметь любой размер и форму, рабочая часть может выполняться из электрокорунда, инструмент применяется в комплекте с шуруповертом и дрелью.

Шарошки с твердосплавной головкой

Рабочая часть всех видов шарошек, предназначенных для выполнения производственного цикла, изготавливается из металла твердой марки. Конструкция приспособления рассчитана на комплектацию оборудования или инструментов с высокой скоростью вращения механизмов. Инструментальная оснастка применяется при обработке чугуна, титана, нержавеющей и жаропрочной стали, зачистке сварных швов, имеет длительный срок службы.

Выбор инструмента

Высокая эффективность инструментов данного типа обуславливается рядом специфических параметров. Среди показателей характеристик наиболее важными являются:

1. характер выполняемой операции;
2. характеристики обрабатываемого материала;
3. геометрические размеры детали;
4. форма головки;
5. тип режущих насечек;
6. свойства электроинструмента.

При выборе приспособления также рекомендуется учитывать мощность и количество оборотов оснащаемого оборудования. Технические характеристики изделия должны соответствовать метрическим показателям инструмента.

Металлический наждак с тонкой, универсальной, сверхтонкой насечкой и для работы с мягкими металлами может иметь головку специфической формы. Эффективность устройства зависит от формы и расположения режущей части, инструмент может иметь:

1. редкие зубья для обработки сплава алюминия и меди;
2. зубья стандартных размеров для обработки кромок и удаления заусениц;
3. разнонаправленные зубья для работы с металлами твердой марки.

Для обработки продукции из цветных металлов специалисты рекомендуют использовать корундовый наждак с укрепленной заточкой. Удалить заусеницы поможет алмазная или абразивная шарошка, а также инструмент с основной частью двойной заточки. При шлифовке поверхностей изделий применятся конусная борфреза с ультратонкой нарезкой.

Правила использования

Благодаря развитию технологий нужное приспособление применялось только в качестве комплектующего элемента для ручного инструмента. Современные модели борфрез адаптированы под стационарные фрезерные или токарные станки и оборудование с ЧПУ. Шарошка на станке с компьютерным управлением позволяет регулировать толщину стружки, угол наклона и глубину канавок, диаметр отверстия.

В процессе выполнения операций по обработке или расточке отверстий необходимо из патрона удалить сверло и установить шарошечное долото, рабочая часть которого должна соприкасаться с обрабатываемой поверхностью. Высокая скорость вращения механизмов оборудования не допускает заклинивания приспособления или образования неровностей и сколов на краях отверстия.

Продлить рабочие свойства приспособления поможет специальная смазка или суспензия, снижающая нагрузку на головку инструмента. Работа с пылящими материалами (стекло, древесина, пластик) требует от мастера соблюдения мер личной безопасности.

Технические условия обработки материалов могут отличаться, так как структура волокон изделия влияет на поведение обрабатываемого изделия. Техника безопасности предусматривает использование защитных средств: очков и рабочих перчаток.