Подавляющее большинство домашних мастеров даже не подозревают о том, что при помощи дрели можно проделать не только круглое, но и квадратное отверстие в любом материале. При этом решить такую задачу, которая довольно часто возникает в бытовых условиях (например, при установке дверного замка), можно буквально за пару минут. Главное иметь в своем арсенале специальную оснастку и самодельный переходник, который можно собрать из подручных материалов приблизительно за полчаса.
О сверле Уаттса и треугольнике Рёло
Для того чтобы понять, как работает сверло Уаттса, нужно выполнить небольшой экскурс в геометрию. Еще в 15 веке математиков заинтересовали интересные свойства плоских фигур с равной толщиной. Наиболее известной такой фигурой является окружность. Другой простой фигурой из данного ряда является скругленный треугольник.
Данная фигура получается так. За основу берется равносторонний треугольник. Затем из каждой вершины треугольника прочерчивается окружность радиусом равным стороне треугольника. В итоге получится новая фигура с дугообразными сторонами (сморите рисунок ниже).
Немного позже ученый Л. Эйлер обратил внимание на интересную траекторию вращения скругленного треугольника. Затем инженер Рело увидел, что при определенном способе вращения фигуры, траектория ее вершин описывает форму очень близкую квадрату. Для этого необходимо производить вращение с некоторым эксцентриситетом. При таком движении лишь во внутренних углах полученного квадрата образуются незначительные скругления. Такой треугольник сегодня известен под названием треугольник Рело.
В начале 20 века английский ученый Уаттс смог изобрести и запатентовать техническое решение, которое бы обеспечило такое движение металлорежущего инструмента, чтобы в итоге в обрабатываемой детали получилось квадратное отверстие. Получившийся в итого инструмент стал носить название сверло Уаттса.
История появления инструмента
В основе конструкции сверла Уаттса — треугольник Рело. Для получения такой фигуры необходимо начертить равносторонний треугольник и три окружности. Их центры располагаются в углах треугольника, а радиус равен его стороне. В результате получается треугольник со скругленными сторонами. Инженер из Германии Ф.Рело заметил, что при определенных способах вращения у новой фигуры траектория максимально приближена к квадрату.
Треугольник Рело:
В 1916 году Уаттс оформил патент на специальное приспособление. Его техническая разработка обеспечила перемещение сверла таким образом, чтобы гарантированно получать отверстия квадратной формы.
Сверло Уаттса:
Классификация сверл для квадратных отверстий
В современной металлообработке практически весь режущий инструмент, который применяется для получения квадратных отверстий, работает по принципу вращения треугольника Рело. Сверло Уаттса (или как его еще иногда называют сверло Рело) позволяет получить квадратные отверстия различных размеров в металлических деталях различной толщины. Классифицируют данный инструмент по его размерам, материалу изготовления, конструкцией хвостовика.
Сверло Уаттса по металлу обязательно должно быть изготовлено из быстрорежущей стали. Такой инструмент имеет маркировку HSS (High Speed Steel). Для инструмента отечественного производства применяют инструментальную сталь У10 либо легированные стали Х12 и Х12МФ. Твердость инструмента должна иметь значение от 52 до 60 HRC. Квадратное сверло может иметь различный диаметр в зависимости от размера стороны квадрата.
Отметим, что купить сверло Уаттса довольно непросто. Не стоит ожидать, что его можно будет найти в каждом магазине металлорежущего инструмента. Возможно, придется приобретать его на заказ в крупном магазине инструмента или покупать в интернет магазине.
Как/Чем/Где сделать в деревяшке прямоугольное отверстие ?
13 лет на сайте пользователь #126266
Нужно сделать прямоугольное отверстие примерно такого размера: 10 x 5 x 50 мм. Высверливать и обрабатывать напильником — не вариант. Слишком криво получается, а главное на дне остаются отверстия от сверла, которые никаким напильником не выровнять.
18 лет на сайте пользователь #9980
ssstttuuufff
,
. примерно такого размера: 10 x 5 x 50 мм
.
50 мм — это глубина?
13 лет на сайте пользователь #126266
. примерно такого размера: 10 x 5 x 50 мм.
50 мм — это глубина?
14 лет на сайте пользователь #87228
ssstttuuufff
, фреза(фрезерный станок) вам в помощь, затем углы вывести нафилем
18 лет на сайте пользователь #9980
ssstttuuufff
, сначала фрезеруем на фрезерном станке,
затем долбим углы на долбёжном.
Ну и деревяшка должна быть твёрдых пород.
И направление структуры смотреть.
13 лет на сайте пользователь #126266
Фрезерный станок и, особенно, долбёжный — это конечно отлично, ну а в домашних условиях совсем никак ?
18 лет на сайте пользователь #9980
В домашних условиях кроме долота и прямых рук ничего предложить не могу.
И даже и при наличии обоих условий результат будет не айс, кмк. Размеры уж больно мелковаты и глубоковаты — не развернуться!
14 лет на сайте пользователь #87228
ssstttuuufff
, у мебельщиков видел ручные фрезеры, вполне справяться с вашими размерами
18 лет на сайте пользователь #9015
Devil inc.
, фрезер крутится. Всё равно закругления в углах надо снимать долбежником или стамеской. Можно просто в уголках тонким сверлом просверлить, чтобы стамеска потом не убегала и угол ровный получился
13 лет на сайте пользователь #126266
В принципе, закругления в уголках не большая беда. Можно справиться. А вот как ровно и на заданную глубину сделать отверстие, — пока не ясно.
Devil inc.
, ручная фреза — это уже что-то. Надо поискать.
18 лет на сайте пользователь #9015
ssstttuuufff
, дрелью сделай по глубине, а потом стамеской подровняй.
Там скорее не ручная фреза,. а ручной фрезер. +еще надо фрезу 5х50 мм хотя бы (т.к. размер отверстия 5х10мм). А такую будешь долго искать. так что высверливай просто дрелью
13 лет на сайте пользователь #106142
ssstttuuufff
, стамеска, долото, молоток, дрель и умелые руки + терпение
20 лет на сайте пользователь #385
Помню, ходила городская легенда о свёрлах, позволяющих сверлить квадратные отверстия.
Я, правда, ничего топологически похожего придумать для себя не смог.
18 лет на сайте пользователь #3554
Вот так выглядит треугольник Рело. При вращении эта фигура своими углами описывает квадрат.
20 лет на сайте пользователь #385
Arrow
, ну это не совсем квадрат всё же.
18 лет на сайте пользователь #3554
Kbak
, Площадь незаметенных уголочков составляет всего около 2 процентов от площади всего квадрата!
20 лет на сайте пользователь #385
Arrow
, да это понятно.
Я про академическое решение говорю, т е про идеальный квадрат.
И, думаю, если и существует такое сверло, то оно должно иметь отличающиеся сечения вдоль свей длины.
И квадрат получается только когда определённая длина сверла пройдёт сквозь отверстие.
14 лет на сайте пользователь #90538
ssstttuuufff
, если поверхность большая и плоская — самый простой вариант — фрезер ручной, а потом уголки резцом ручным (элементарная самоделка из заточенного уголка) — в этом варианте лучше если глубина отверстия идет поперек волокон. Вдоль — любой вариант будет геморройнее.
Если не важен внешний вид отверстия (только форма) — паяльная лампа и брусок металлический размером почти 5 на почти 10 а по длине какой угодно.
Как сверлить вертикально — делай кондуктор.
Если есть склонность к творчеству — единичное такое отверстие можно или выжигателем или паяльником перегретым вручную пройти.
Особенности сверления квадратных отверстий в дереве
В мебельном производстве часто соединение деталей выполняют по системе шип-паз. Это соединение предполагает наличие в комплектуемых деталях пазов квадратного профиля. Для получения отверстий в древесине применяют специальное квадратное сверло по дереву. Оно представляет собой комплект долбежного инструмента. Он состоит из внутреннего сверла по дереву и надеваемого на него долота. Обычно диаметр сверла колеблется в пределах от 6 до 18 миллиметров. Хвостовик обычно идет диаметром 19 миллиметров. Такие комплекты могут быть установлены на долбежно-сверлильные станки.
Как просверлить квадратное отверстие – правильно устанавливаем сверло по дереву
Это сверло для квадратных отверстий еще называется долото, долбежная насадка, она предназначена для сверлильных станков. В этой статье я расскажу вам, как это сверло нужно устанавливать и как просверлить квадратное отверстие.
Для начала давайте вспомним, что такое паз. Паз – это квадратное или прямоугольное отверстие, сделанное в каком-либо материале, чаще всего в дереве. Паз и шип – одно из самых известных соединений с момента появления столярного дела. Практически любое изделие имеет в своей конструкции такое соединение.
Принцип действий и конструкция сверла Уаттса
Сверление квадратных отверстий при помощи сверла Уаттса основано на принципе вращательного движения треугольника Рело по специфичной эксцентрической траектории.
Форма сверла не повторяет в точности скругленный треугольник, но своими режущими кромками вписывается в его форму.
Сверло имеет такую форму вырезов для того, чтобы отводить стружку из рабочей зоны, а также максимально снизить момент инерции инструмента. К тому же уменьшение массы инструмента способствует снижению нагрузок на шпиндель металлорежущего станка, а заостренные кромки повышают режущие возможности сверла.
Кроме сверла Уаттса для работы обязательно понадобится переходной шпиндель, который обеспечит попеременное смещение центра инструмента и задаст нужную для работы траекторию.
Он состоит из переходного крепления для соединения со шпинделем станка, зубчатого венца, приводной шестерни и шестерни зацепления, а также качающихся втулок. Для использования квадратного сверла с бытовым электроинструментом производители выпускают специальные накладные шаблоны с карданной передачей.
Как вырезать круглые отверстия
С помощью логических операций Boolean
Такой способ вырезать отверстие в объекте мы уже разбирали очень подробно в этом уроке. Метод действительно хорош своей простотой, но сетка после манипуляций с булеан может получиться «кривая». Иногда проблемы с сеткой помогает решить применение ProBoolean.
С помощью ProCutter
Этот инструмент позволяет делать отверстия почти также, как Boolean. Создаем объект в котором будем вырезать дыры, и объект, или несколько, которые будем вырезать. У меня это два цилиндра.
Теперь выбираем большой цилиндр и применяем к нему ProCutter. Жмем Create – Compound – ProCutter.
Выбираем большой цилиндр, прописываем настройки как у меня на скриншоте, затем, с нажатой кнопкой Pick Stock Object выбираем объекты, которые будем вычитать.
Получаем идеально круглые отверстия.
«Ручным» методом
Этот метод позволяет более грамотно вписать окружность в сетку 3-d модели, но времени придется потратить гораздо больше. Создаем сферу с помощью стандартных примитивов Standard Primitives и конвертируем ее в Editable Poly.
Переходим в режим Vertex и ставим галочку рядом с Ignore BackFacing, таким образом мы не зацепим случайно точки на другой стороне сферы.
Примечаем любой квадрат сетки, выбираем три его вершины (как указано на скриншоте) и соединяем их диагональю с помощью Connect. Создаем таким методом две диагонали.
Выбираем точку на месте пересечения диагоналей и жмем кнопочку Champfer, прописываем радиус.
Переходим на уровень Edge и выбираем две противостоящие линии сетки, затем жмем кнопочку Connect, задаем 4 сегмента.
Так делаем со всеми смежными с окружностью эйджами.
Переходим в режим точек Vertex, у нас должны быть выбраны точки, принадлежащие будущей окружности. Накидываем модификатор Spherify.
Получаем круглое отверстие. Теперь мы можем конвертировать объект, например, в Editable Poly, чтобы проводить манипуляции с ним.
С помощью Loop Regularizer
Еще один способ — воспользоваться бесплатным скриптом Loop Regularizer, который можно . Качаем его, затем перетягиваем сохранившийся файл в открытое окно 3д макса.
Как пользоваться скриптом, расскажу на примере. Создаем прямоугольник, задаем ему два сегмента по высоте и ширине. Переводим его в Editable Poly. Переходим на уровень редактирования Edge и двойным щелчком мыши выбираем все эйджи, делящие прямоугольник пополам в вертикальной плоскости.
Жмем кнопку Chamfer, задаем количество сегментов (чем больше, тем более округлым будет отверстие), задаем расстояние.
Теперь то же сделаем и для горизонтальных эйджей.
Переходим на уровень Polygon и выделяем все полигоны в центре с обоих сторон прямоугольника.
Щелкаем ПКМ на экране и выбираем появившуюся после установки скрипта строчку Regularize.
Квадрат преобразовался в окружность. Как я уже говорила, она была бы более сглаженной, если бы мы задали больше сегментов Chamfer.
Теперь нажимаем кнопочку Bridge и получаем сквозное отверстие.
Принцип действий и конструкция треугольник Рело
Треугольник Рело представляет собой плоскую геометрическую фигуру. Она образуется при соединении вершин равностороннего треугольника дугами окружностей, проведенными из каждой вершины этого же треугольника.
Особенность треугольника Рело состоит в том, что при совершении качательного движения его вершины описывают траекторию почти идеального квадрата.
Единственным недостатком такого вращения треугольника Рело является то, что в углах квадрата остаются небольшие скругления.
При необходимости получения квадратного отверстия с внутренними углами 90 градусов его придется доработать. Это можно сделать вручную с помощью напильников и рашпилей либо на долбежных станках.
Как вырезать круг в фанере – правила проведения работы
- Диапазон диаметров варьируется в пределах от 10 до 60 мм.
- Работа производится довольно быстро, но при этом качество отверстия невысокое, добиться идеального результата вряд ли получится.
- Максимальная глубина сверления составляет примерно 150 мм.
- Изделия продаются либо в наборах по 5-6 штук, либо по отдельности, поэтому вы сами решаете, какой вариант подходит вам.
- При необходимости можно купить удлинитель, который зажимает сверло и увеличивает его длину на 300 мм.
Фрезером
Мебельный фрезер отлично подходит для выпиливания из толстой фанеры. Конечно, сложную форму с его помощью не изготовить, а вот прорезать дугу или круг – запросто:
- Штатную линейку, входящую в состав фрезера, закрепляем в центре окружности с помощью самореза.
- Если длины линейки не хватает, можно собрать простой кронштейн из металлического профиля или деревянных планок.
- Вращая фрезу по фиксированному радиусу, выбираем канавку по окружности, получая в итоге практически идеальное отверстие.
Обратите внимание! Рассчитывая диаметр круга, следует принимать во внимание габариты рабочей фрезы. Точные цифры вам подскажет инструкция к прибору.
Таким способом можно вырезать не только окружности, но и отдельные дуги – например для того, чтобы сделать пазы для мебельных кронштейнов.
Как вырезать круг в фанере: подбор инструмента, технологии фигурной резки лобзиком, фрезером и подручными средствами
Также вырезать правильный круг из фанеры может быть нужно для последующего использования листа с отверстием:
Мнение эксперта
Стребиж Виктор Федорович, ведущий мастер строительных работ
Дело в том, что выставлять фрезу теперь имею в виду режущий элемент а не саму машину нужно не по центру расчерченного круга. Если же вы хотите что-то уточнить, обращайтесь ко мне!
Альтернативные варианты для проделывания квадратного отверстия
Хотя сверло Уаттса является наиболее производительным и точным инструментом для получения квадратных отверстий, нужно еще рассказать, как просверлить квадратное отверстие другими способами.
Для этого существует несколько неплохих методов. При работе с квадратными сверлами полученное в заготовке отверстие будет иметь закругления небольшого радиуса, которые затем необходимо устранять другими операциями. К тому же, нет возможности работы с деталями значительной толщины.
Рассмотрим эти методы подробнее:
- В условиях производства наиболее точным чистовым способом вырезки отверстия квадратного сечения является лазерная резка. Но для этого необходимо иметь в парке оборудования дорогостоящие сложные станки с ЧПУ.
- Еще одним способом является высверливание в детали круглого отверстия диаметром описанной по квадрату окружности. Затем углы отверстия завариваются при вставленном шаблоне. Этот метод требует наличия сварочного аппарата и соответствующих навыков.
- В условиях серийного производства при работе с листовым и тонкостенным металлом квадратные отверстия получают методом листовой штамповки. В единичном производстве это не актуально, поскольку требует изготовления вырубных или пробивных штампов.
- При работе в домашних условиях, если квадратное отверстие нужно не совсем мелких размеров, то просверлить его можно следующим способом. В детали обычным сверлом по металлу выполняют круглое отверстие диаметров вписанной в квадрат окружности. Затем придают воображаемым углам и граням квадрата прямолинейность с помощью напильника и долота.
- Для работы с металлом небольшой толщины также выпускаются специальные пробойники квадратного сечения. Максимальный их размер составляет 70 на 70 миллиметров.
Порядок выполнения работ
Большое квадратное отверстие
Многие уже догадались, каким будет примерный перечень работ, как только узнали требуемый для работы инструмент.
1 Идея заключается в следующем. В заготовке продольно формируется прямоугольный рез, шириной соответствующей размеру стороны высверливаемого квадрата. Глубина подбирается с учётом размеров заготовки так, чтобы центр будущего квадрата совпадал с осью цилиндрической заготовки.
2 Затем сверх пропила устанавливается металлическая перемычка, которую нужно будет обварить.
3 Для придания изделию товарного вида, его следует обработать после сварки на токарном станке.
Итак, приступим к практике.
Шаг №1 – формирование пропила
Делаем рез шириной размера стороны квадрата
1 Для резки лучше использовать отрезной диск. Это значительно ускорит работу. Не забываем про масло.
Рез отфрезерован
2 Меняем диск на фрезеровочный, поскольку нужна правильная геометрия квадратного отверстия.
Шаг №2 – формируем перемычку
Примерка перемычки
1 Помещаем квадратный стержень в проделанный рез. Сверху накладываем металлическую перемычку. В качестве последней используем отрезок аналогичного стержня.
Фиксация заготовки в тисках
2 С помощью тисков фиксируем подготовленную к сварке заготовку.
Шаг №3 – сварка и первичная обработка
Сварочные работы окончены
1 Перемычку прихватываем на пару точек и вынимаем из тисков. Хорошенько провариваем конструкцию.
Нужно отжечь сварку
2 Чтоб не думалось, отжигаем сварочные швы.
Шаг №4 – обработка на токарном
Обработка первой части
1 Для обработки использовался резец ВК-8. Выставляем заготовку. Для этого пришлось её немного обработать напильником.
Выставляем и торцуем
2 Переворачиваем изделие. Выставляем и торцуем заготовку.
Зажимаем и обрабатываем
3 Зажимаем и обрабатываем на чистовую.
