воскресенье, 29 марта 2015 г.

Стамеска «дамский ноготь»

Речь пойдет о стамеске (от нем. Stemmeisen) мелкожелобчатой, полукруглой, чистовой, деталировочной, шпиндельной, об узком рейере. Тут собраны, кажется, все встреченные мною русские названия. Короче, это spindle gouge.

Нет, нет, я не призываю изготавливать такую стамеску самостоятельно. Просто я не в силах удержаться от её описания. Да и соблазн вводить новые понятия непреодолим. А во всём виноваты геометрия стамески и геометрия её заточки. Именно они, шельмы, не дают пройти мимо.


Стамеска предназначена для точения всевозможных выемок в древесине. Вот что она собою представляет:




Это цилиндрический стержень круглого сечения, изготовляемый из быстрорежущей стали, с цилиндрическим же продольным желобком. Поперечное сечение стамески по форме подобно диску солнца в средней фазе солнечного затмения:




Диаметры цилиндров соотносятся как 1,3:1. Меньший цилиндр сдвинут относительно большего на 0,8 своего радиуса.

Режущая кромка всякого резца есть линия пересечения передней и задней поверхностей. У нашей стамески передняя поверхность – это уже упомянутый желобок. Она цилиндрическая. Задняя поверхность – скос – образуется при стачивании металла во время заточки инструмента. Стамеска заточена на конус:




Ось конуса наклонена к оси стержня стамески под углом примерно 10 градусов. Конус обращен вершиной вверх. Его апикальный угол равен 30 градусам:




Ну так вот, пересечение передней цилиндрической поверхности с задней конической поверхностью как раз и дает режущую кромку той самой формы, которая так сильно напоминает хорошо ухоженный ноготь дамского пальчика:




Отсюда и пошло название "fingernail grind", прижившееся в современной англоязычной терминологии деревянно-токарного дела. Я дал ей русское название "заточка под дамский ноготь" или "заточка под маникюр".

А вот какие вариации на тему стамески исполнила машина:




Читайте также:

среда, 25 февраля 2015 г.

Заточка сверла: нестандартный способ


Есть разные способы заточки свёрл. Не будем въедливо разбирать все. В конце концов, каждому нужно, чтобы его свёрла работали как надо. Вот и разберем немного, что заставляет сверло работать как надо.

У меня есть старое спиральное сверло диаметром 2,5 мм. Перемычка у него 1,6 мм или 64 % диаметра. Я называю его – тонкое сверло с толстой перемычкой. Длина режущей кромки каждого зуба 1,0 мм. Понятно, что сверлящая способность такого с позволения сказать бита оставляет желать лучшего.

Могут сказать: выбрось это старьё и купи новое. Но не ищу я путей легких в жизни моей. Говорят, преодоление трудностей закаляет дух и дополнительно что-то еще оттачивает. Последнее, между прочим, имеет прямое отношение к теме разговора – заточке спиральных свёрл.

Во всемирной паутине мне встретился видеоролик о не совсем обычном способе заточки свёрл. Автор сюжета объясняет все и показывает, не используя, правда, специальной терминологии из теории сверла. Попытаюсь объяснить вместо него.

По общепринятому способу металл снимают исключительно с задней поверхности зубьев. В видеоролике же стачивают также и переднюю поверхность зубьев - ну, примерно так, как в случае с шарошкой из сверла. Это единственное отличие, но весьма существенное.

Обрабатывая переднюю поверхность зуба (вдоль которой стружка сбегает), автор видеосюжета частично затрагивает и заднюю поверхность другого зуба. Но это, к счастью, не влияет на режущие свойства сверла. В этом и состоит первое важное достоинство способа – не надо беспокоиться, если сточится чего-нибудь лишнее. Это особенно важно для тонких свёрл.

Кроме того он немного стачивает эту негодную, ненужную перемычку, удлиняя заодно режущую кромку зуба и повышая режущую способность сверла в целом. Это второй замечательный эффект показанного способа.

Наконец, третий положительный эффект состоит в том, что увеличивается угол заострения зуба. Это угол при режущей кромке, угол между передней и задней поверхностями зуба. Если посмотреть на зуб в профиль, то можно увидеть, что этот угол довольно острый. Из-за этого режущая кромка тонка и склонна к выкрашиванию. При стачивании передней поверхности зуба угол увеличивается, становится тупее, а режущая кромка - прочнее.

Таковы достоинства показанного способа. Но вернемся немного назад, к перемычке. Эту довольно-таки вредную часть сверла рекомендуют частично стачивать и при традиционном способе заточки. На крупном сверле эту операцию выполнить не сложно. А на мелком?

Допустим, мы решили немного уменьшить перемычку мелкого сверла. Но сверло маленькое, а точило-то большое. Вот из-за несообразности их размеров металл-то и будет с неизбежностью сниматься не только с перемычки, но и с прилегающих участков – с передней поверхности одного зуба, с задней поверхности другого. И в результате не заметно для себя, как бы невзначай, мы получим... что?... правильно... вышеописанный нестандартный способ заточки сверла в более-менее чистом виде. Что и требовалось, как говорят математики, доказав очередную трудную теорему.

Осмыслив это всё, пришел к выводу, что нетрадиционный способ заточки подходит идеально к моему старому тонкому сверлу с толстой перемычкой и с короткими режущими кромками.

Процесс заточки вот как протекал. Сверло (заточенное когда-то традиционно) было зажато в тиски. Мелкозернистый абразивный брусок помещали ребром в канавку сверла. Двигаясь вдоль канавки, ребро стачивало перемычку. Прилегающая грань бруска скользила вдоль передней поверхности зуба, прижималась к ней и стачивала её. Ближе к концу процесса обрабатывали одну только перемычку, чтобы ещё уменьшить вредность этой части сверла.

Таким образом, всё внимание было сосредоточено, по сути, на обработке одной-единственной стенки канавки. Что при этом делалось по другую сторону канавки, с задней поверхностью другого зуба, - меня не волновало.

Разумеется, всё это делалось одинаково на обеих канавках сверла.

В итоге вот что получилось. Длина перемычки сократилась с 1,6 до 0,8 мм, т.е. вдвое. Режущие кромки удлинились с 1,0 до 1,1 мм, т.е. всего лишь на 10 %. Результат неожиданный, поскольку я рассчитывал получить режущие кромки подлиннее. Видимо, такова есть хитрая и малопонятная особенность замечательной геометрии спирального сверла.

Хотя на самом деле ничего хитрого тут нет. Режущая часть сверла – это почти поперечный его срез. А режущая кромка – это край стенки канавки, почти поперечно срезанной. Следовательно, какова глубина канавки, такова и длина режущей кромки. А перемычка – это промежуток между двумя канавками.

Почему, кстати спросить, у этого моего старого тонкого сверла такая толстая перемычка и такие короткие режущие кромки? Да вот именно потому, что канавки у него ненормально неглубокие. Изделие-то давнишнее, изготовлено не по современным стандартам. А может и просто брак.

И вот как бы теперь мы ни старались сточить перемычку – хоть до нуля, не можем мы канавки углубить. И режущие кромки существенно удлинить – тоже.

Стачиванием зубьев тоже многого не добьёшься. Потому что, как видно на следующем рисунке, режущая кромка до того и режущая кромка после – это, грубо говоря, радиусы – равные друг другу радиусы одного и того же круга.


Осмелюсь робко предположить: те 10%, что дались мне с большим трудом, – это максимум того, что можно выжать из этого кислого лимона. Так что теперь эту тему можно с облегчением закрыть и больше к ней не возвращаться.

Но результатом доволен я остался. Пробное сверление показало: качество заточки высокое. Способ весьма хорош. Рекомендуется к широкому применению.

А когда заточенное таким способом сверло немного затупилось при текущей работе, я его быстренько заточил, но уже традиционным способом. Видите, какая последовательность заточек получается? Традиционно – нетрадиционно – снова традиционно – и т.д. Так что эти два способа прекрасно сочетаются: как в пространстве – на одном сверле, так и во времени – чередуясь.

Читайте также:

среда, 21 января 2015 г.

О заклепке с полукруглой головкой

Какой длины конец стержня надо оставить у заклепки, чтобы сформировать полукруглую замыкающую головку? 1,25 - 1,5 диаметра стержня заклепки. Так обычно советуют. Давайте проверим. Речь идет о заклепках под молоток.

Вот основные параметры обсуждаемого крепежа:



Полукруглая головка заклепки – это шаровой сегмент. Его объем определяется по формуле:

Объем куска стержня длиной H, оставляемого под формируемую головку:



Здесь предполагается, что весь материал отмеренного куска стержня останется в новой головке (что на практике не всегда так). Поэтому считаем эти объемы равными. Объединив эти две формулы, найдем:



Итак, у нас есть нужная формула. Давайте проверим и её и предлагаемый совет на примере заклепки со стержнем диаметром 3 мм. ГОСТ 10299-80 дает нам исходные данные (мм): 2a = 5,3,  h = 1,8,  r = 1,5. Подставив их в формулу, получим: H = 3,24 мм или 1,1 диаметра.

Как видим, результат вполне разумный. Значит, наша формула верна и мы не ошиблись в вычислениях по ней.

Вместе с тем, вычисленное значение 1,1 диаметра оказалось несколько ниже рекомендуемого диапазона 1,25 - 1,5 диаметра. Что можно сказать по этому поводу? Не надо забывать, что рассчитанная величина – сугубо теоретическая. На практике же, отрезая лишнее, приходится оставлять материала с запасом. Чтобы мало потом не показалось. Дело в том, что в ходе клепания на формирование головки может пойти материала меньше ожидаемого – вследствие деформаций не только в новой головке, но и в других частях заклепки.

Так что рекомендуемый интервал 1,25 - 1,5 диаметра очень даже оправдан. Сам же я всегда оставляю 1,5 диаметра – чтоб уж и впрямь мало не показалось.

Разумеется, все эти соображения и рассуждения, вычисления и умозаключения имеют смысл только в одном случае – при соблюдении нами правильных, гостовских размеров в этом нашем увлекательном занятии – в деле наведения поклёпа.

Читайте также:

среда, 14 января 2015 г.

Шарошка из сверла

Мне тут недавно понадобилось сделать в глухом отверстии в металле донышко полусферической формы. А нужной шарошки для этого не нашлось. Возникла идея использовать обычное спиральное сверло, придав ему нужную форму. Идея-то простая: точи, как обычно свёрла затачиваешь, обрабатывая только заднюю поверхность зубьев, и всё.

Но на практике ничего не получилось. Во-первых, почему-то не удавалось получить нужный полукруглый профиль режущей части. Во-вторых, режущие кромки зубьев выкрашивались при работе такой "шарошкой". Словом, вышло весьма худо.

Прежде чем с криками «ура» снова броситься на крепость, глянем в зубы дарёному спиральному сверлу. И вот внимательный взгляд выявил-таки одну весьма существенную для данной задачи особенность: зуб сверла в поперечном сечении имеет довольно острый угол. Как здесь примерно:




Это живо нам напоминает скальный гребень хребта где-нибудь в Альпах. Так вот, при стачивании задней поверхности зуба этот угол становился еще острей. Вследствие чего режущая кромка зуба истончалась и начинала крошиться.

Отсюда ясно, что у спирального сверла угол зуба – минимально допустимый. Дальнейшее его "обострение" привело бы к снижению прочности инструмента. А между тем у зубьев натуральной, всамделишной твердосплавной шарошки соответствующий угол гораздо тупее, ближе к прямому.

Теперь ясно, что делать. Надо первым делом стачивать зуб, чтобы увеличить его угол. Стачивать надо переднюю поверхность зуба, вдоль которой стружка сбегает. И у одного зуба, и у другого. Как-то так приблизительно:




Напомню, что один из нестандартных способов заточки свёрл тоже рекомендует стачивать эту поверхность, но в меньшей степени.

Это первый этап работы. А вот на втором этапе надо делать как раз то, с чего я, по неопытности своей, давеча начинал, – стачивать уже заднюю поверхность зубьев, придавая режущей части нужный полукруглый профиль. При этом важно сохранять задний угол, чтобы режущая часть, обретя новую форму, могла по-прежнему резать.

Приятно сообщить, что теперь дело спорится удивительно легко и непринужденно. Это тем более приятно, если вспомнить прошлые неудачи. Вся работа по переделке сверла "под шарошку" занимает несколько минут.

В итоге у меня получилась вполне приличная, работоспособная шарошка. Или псевдошарошка, или эрзац-шарошка. Уж и не знаю, как назвать сие изделие.

Читайте также: