Предназначение напильников
Напильник – ручной инструмент универсального назначения, способный при одном поступательном движении срезать тонкий слой с поверхности обрабатываемого материала. С его помощью решают много разнообразных задач:
- Очищают детали и заготовки от ржавчины и других видов коррозии.
- Удаляют слой грязи или краски.
- Выполняют точение детали до получения требуемого размера.
- Затачивают другие инструменты, используемые в повседневной работе.
- Зачищают электрические контакты в системах электрооборудования.
- Шлифуют и полируют поверхность металла и иного материала.
Особые разновидности
Разновидностью напильника (обычно — алмазного) является пилочка для ногтей, входящая в состав маникюрных наборов.
Основная статья: Резьбовой напильник
Замятая либо иным образом повреждённая резьба может быть восстановлена при помощи резьбового напильника. Такие напильники, как правило, имеют несколько разных рабочих граней, предназначенных для нарезания резьб различного шага.
Основная статья: Мусат
Для правки ножей применяется мусат — круглый, иногда овального сечения, стержень с насечкой, рёбрами, вдоль его длины.
Виды напильников
Современные школьники, оказываясь в инструментальных цехах на экскурсии, часто с усмешкой разглядывают инструмент, которым пользуются слесари инструментальщики. Рядом могут стоять сложные станки, способные в течение нескольких секунд срезать толстые слои металла.
А слесари обрабатывают деталь с помощью ручных приспособлений с ручками, водят ими по заготовкам, добиваясь нужного размера или вида детали. Часто для уточнения каких-то особенностей просматривают результаты труда через лупы.
Однако особо тонкую доводку изделия порой нельзя доверить машине. Только с помощью напильника или его младшего брата – надфиля можно добиться требуемых параметров. Эти инструменты используются для снятия слоя металла.
Чаще всего на прочной стальной полосе имеется насечка. Это невысокие зубья, расположенные в определенной последовательности (нанесена специальная насечка). Специальным стандартом (ГОСТ 1465-80) утверждены правила расположения зубьев и их форма.
Для изготовления используются углеродистые стали (У9…У11) или специальные сплавы железа с легирующими элементами. Напильники проходят термообработку, в результате которой поверхностная твердость достигает до 54…60 HRC (твердость по прибору Роквелла).
Для удобства использования на конце имеется треугольный или цилиндрический хвостовик. На хвостовик надевают рукоятку. Ее изготавливают из разных материалов (древесина, оргстекло, металл). Профессионалы предпочитают пользоваться деревянными ручками из березы или ореха.
Важно! Чтобы ручка не раскалывалась при вбивании хвостовика, на конце устанавливается металлическое кольцо.
Рашпиль и его отличие от напильника
Несмотря на свою грубую внешность, рашпиль предназначается исключительно для обработки мягких металлов, а также дерева, пластика, каучука и кожи. Рашпиль отличается от напильника не только большими размерами, но еще и типом насечки — точечная. Именно за счет использования точечной насечки с большой шероховатостью удается достичь высокой эффективности обработки материалов.
Эти инструменты бывают разных форм (плоские, круглые и полукруглые) и размеров, и зачастую используются они не для шлифования, а обдирки материалов. Для их изготовления используются стали марки У8, У10 и У7. Несмотря на большое сходство с напильником, рашпиль отличается от него не только внешними признаками, но еще и предназначением.
Инструментальные стали для изготовления напильников
Исследуя свойства стали, заметили, что при определенном содержании углерода появляется возможность с помощью специальной термообработки получать высокую твердость. Низкое содержание углерода не позволяет производить закалку, повышающую прочностные свойства металла.
Только при концентрации 0,8% и выше меняются свойства сплава Fe-FeC₃ (свойства изучаются в специальном курсе технологии металлов, получившем название «Материаловедение»). Отожженная сталь довольно пластична, ее можно обрабатывать на металлорежущих станках. Есть состояние, при котором отмечается высокая пластичность. Его называют аустенитом. Достигается при температуре 727 ⁰С и выше.
Только заэвтектоидные стали могут подвергаться закалке и отпуску. Если нет никаких других добавок, то их принято обозначать в виде У8…У13. Буква «У» характеризует углеродистую сталь, а число – указывает на содержание углерода в сотых долях процента.
Внимание! Чтобы проводить закалку, нужно нагревать стальную деталь до температуры аустенита и выше. Ее легко определить с помощью магнита. При достижении нужного значения при нагревании полностью пропадают магнитные свойства.
Некоторые считают, что достаточно нагреть до соответствующей температуры. При нагревании теплопроводность металла резко снижается. В течение одной минуты детали массой около 1 кг прогреваются на глубину 0,10…0,13 мм.
Важно! Чтобы закалить поверхность на глубину 1,5…2,5 мм потребуется выдержка при нужной температуре не менее 15…20 минут. Менее глубокая закалка может сопровождаться тем, что измерительный конус на приборе Роквелла провалится сквозь тонкий слой закаленного металла. Результат окажется неутешительным.
Закалку выполняют в воде, на воздухе и в минеральном масле. Высокая скорость охлаждения способствует более глубокому закаливанию металла. При изготовлении режущих инструментов выполняют закалку в масле. Охлаждение стали происходит со скоростью 400…450 ⁰/сек.
После закалки детали приобретают определенную хрупкость. Поэтому для снятия внутренних напряжений выполняют низкий отпуск. Он происходит при температуре 180…250 ⁰С. Деталь помещают в муфельные печи, разогретые до заданной температуры. Выдерживают в них не менее 30…40 минут. Потом дают возможность медленно остыть.
На практике термообработка металла напильника происходит в следующей последовательности:
- Заготовка нагревается до температуры 900…920 ⁰С (более высокое значение объясняется тем, что требуется меньше времени на внутренний прогрев металла).
- Выдерживается в нагретом состоянии в течение 15…20 минут.
- Закаливается в минеральном масле (допускается использовать отработку из двигателей внутреннего сгорания).
- Выполняется проверка твердости, при правильном нагревании и охлаждении получают тростит закалки (HRC 54…58).
- Заготовка помещается в муфельную печь с температурой 200…210 ⁰С.
- Выдерживается 30…40 минут и вынимается наружу.
- Остывает на воздухе (температура 18…22 ⁰С) самостоятельно.
- Проверяется твердость, у тростита отпуска (состояние закаленного и отпущенного металла) твердость увеличивается на 2…4 единицы.
Чтобы повысить прочность и твердость сталей при их варке добавляют легирующие элементы. Они позволяют улучшить эксплуатационные характеристики и получить металл заданными свойствами.
Формы напильников
Виды напильников по металлу вырабатывались в течение последних двухсот пятидесяти лет. Размеры и параметры определялись в зависимости от тех задач, которые требовалось выполнять. Поэтому корректировалась и форма зубьев.
Первоначально мастерам требовалось обрабатывать чугунное литье, а также изделия из латуни и бронзы. Отливки имели литниковую систему и облой. Их спиливали, а потом поверхность шлифовали. Использовали напильники с разной величиной зуба. Для грубой обработки применяли инструмент, способный одним движением снимать до 0,5…1,0 мм слоя.
В дальнейшем у современных мастеров имеются наборы ручного режущего инструмента, которым пользуются, чтобы довести детали до требуемых параметров. На производственных предприятиях имеется категория рабочих (слесари). Одним из основных инструментов являются напильники.
Классификация по форме сечения
Форма определила название и назначение напильников, на ней создана основная классификация. В зависимости от профиля обрабатываемой поверхности подбирается сечение инструмента. Производители напильников предлагают использовать специальный ручной инструмент следующих сечений:
- Плоские – напильники подобной формы подходят для обработки плоских и закругленных (выступающих) поверхностей. Это наиболее распространенное сечение у подобного инструмента.
- Квадратные напильники применяют для обработки прямоугольных и квадратных отверстий. Ими обтачивают прямоугольные пазы на поверхности.
- Круглые – с помощью них обрабатывают внутренние полости и отверстия, удаляют наплыв от сварных швов и облоя у отливок. Добиваются нужной конфигурации при доводке эллиптических поверхностей внутри детали.
- Трехгранные – в сечении представляют правильный треугольник с углом наклона поверхностей 60 ⁰ друг к другу. Чаще всего подобный инструмент используют для заточки зубьев у другого инструмента, например, ножовки для пиления древесины.
- Специальные – на некоторых предприятиях в инструментальных цехах изготавливают напильники особой формы. Например, при изготовлении двухтактных двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением нужно дорабатывать впускные отверстия. Заготовки получают литьем, но доработку выполняют вручную (дешевле, чем использовать специализированный станок).
- Овальные или полуцилиндрические напильники применяют для обработки цилиндрических или конических впадин.
Ручной инструмент в зависимости от размеров обрабатываемых деталей изготавливают разной длины. Во времена использования паровозов у каждой бригады машинистов имелся напильник длиной 720 мм. Использовали для очистки сажи и иных загрязнений с поверхности труб парового котла.
Современные напильники редко изготавливаются длиннее 500 мм (размер определяется по длине рабочей части, где имеются зубья). Для мелких работ, например, в работе часовщиков используются надфили, с рабочей длиной около 50 мм.
Принята закономерность: чем крупнее зуб, тем длиннее рабочая часть. Объясняется довольно просто. Работа выполняется при поступательном движении вперед. Продвигая рабочую часть дальше, добиваются более глубокого снятия слоя при стачивании.
Крупные зубья оставляют на обрабатываемой поверхности глубокие риски. Чтобы добиться более качественной поверхности оставляют припуск на получение качественной поверхности. Ее получают, обрабатывая с помощью напильников, имеющих менее крупные зубья.
Используя бархатные напильники, получают блестящую поверхность с минимальным количеством рисок. Последующая полировка производится уже другими инструментами. На практике выполняется обработка в несколько этапов (не менее двух). Первый – обработка грубым инструментом, второй – чистовая доводка поверхностей.
Как выбрать напильник – удачный выбор!
Выбирая напильник, прежде всего, проведите визуальный осмотр на предмет выявления трещин или иных дефектов. Конечно, выявить трещины на глаз не так уж и просто. Зато звук поможет их определить со стопроцентной вероятностью! Для этого слегка стукните рабочей частью по чему-то твердому и прислушайтесь к полученному звуку – если он чистый, значит трещин, и правда, нет. А вот если в звуке слышно дребезжание, то такой инструмент можно сразу же выбрасывать.
При закалке инструмент может погнуться – это считается заводским браком, так что если вам попался такой инструмент, можете смело поменять его на ровный. Обратите внимание на насечки – зубья должны быть острыми, ровными, без пропусков, направленными в сторону носа напильника. Не допускается, чтобы на поверхности при покупке были видимые следы ржавчины и каких-либо загрязнений.
Особенности применения инструментов ручного точения
Есть весьма условное деление по назначению. Выделяют основные категории.
- Слесарные – наиболее распространённые напильники. Их используют на любом промышленном предприятии. В домашних мастерских и личных хозяйствах нетрудно встретить подобный инструмент.
- Надфили используются для тонкой работы. Основными пользователями являются ювелиры, слесари-лекальщики. Без мелкого инструмента трудно невозможно обрабатывать труднодоступные места. Например, Михаил Тимофеевич Калашников уже будучи известным конструктором автоматического оружия дорабатывал отдельные детали самостоятельно с помощью набора надфилей.
- Заточные напильники (в основном треугольные и ромбовидные) используются для заточки зубьев на ножовках, пильных цепях и в других местах, где требуется восстановить требуемую остроту режущих кромок.
- Рашпили – особый класс инструментов, используемых для обработки древесины и иных неметаллических материалов. Их отличает наличие зубьев особой точечной формы. Иногда рашпили называют драчевыми напильниками, хотя – это не совсем верно.
Виды насечки на поверхности инструмента
По характеру насечек принято говорить об одинарном или двойном исполнении.
Одинарное исполнение чаще встречается у грубого инструмента. Здесь зуб имеет длинную режущую кромку. Ее длина соответствует ширине напильника. Чтобы легче производить заглубление в толщу обрабатываемого металла, насечку выполняют наклонной под углом 25⁰. Получается резание с некоторым смещением. Облегчается внедрение вглубь детали. Несколько снижается усилие.
Двойное исполнение насечки выполняют под углом друг к другу. Вторую насеку выполняют под углом 45 ⁰. Теперь режущие зубья ограничены по длине. Там, где происходит пересечение линий, формируются места, где ломается стружка. Следовательно, подобные напильники при работе требуют меньших физических затрат (не нужно тратить силы на скручивание длинной стружки).
Набор напильников – разные размеры, разные насечки
По размерам изготовители этих инструментов не придерживаются никаких рамок – изделие может быть как 50 мм длиной, так и все 500 мм. При определении длины учитывается только часть, которая обладает насечками, ручка для напильника в эти подсчеты не входит. По насечкам инструменты делятся на 4 категории:
- Изделия с одинарной насечкой, которая наносится под углом 45° или 70°. Благодаря такой насечке удается снимать широкую стружку. После обработки материал будет слегка шероховат;
- Перекрестная насечка или двойная представляет собой комбинацию из одинарной и вспомогательной, менее глубокой, которая делается под углом к основной. В точках пересечения насечек образуемая стружка разламывается в процессе опиливания;
- “Oberg”-насечка представляет собой ту же комбинацию со вспомогательной насечкой, только гораздо более редкой. Это промежуточный вариант между одинарным и двойным типами;
- Точечная или рашпильная насечка характерна для напильников, которые применяются в обработке неметаллических материалов, таких как кожа, резина, или для очень мягких металлов;
- Дуговая насечка встречается на инструментах, приспособленных для обработки мягких металлов. Для нее характерны большие впадины между зубьями, а благодаря дугообразной форме обеспечивается высокая производительность и качество обработки.
Нумерация насечек на инструментах
Таблица для определения номера насечки, применительно к разным формам сечения
Размер зуба на поверхности зависит от плотности нанесения насечек. Чем их больше, тем меньше зубья.
Принята классификация насечек по цифровым значениям от 0 до 5. Самые крупные зубья могут снимать до 0,8…1,1 мм металла. Принято такому инструменту присваивать нумерацию «0» или «1». Такой инструмент получил наименование «драчевый».
Напильники, срезающие за один проход металл на глубину от 0,02…0,04 до 0,08…0,10 мм, нумеруются под цифрами «2» или «3». Такие напильники называют «личными».
Если же инструмент снимает 0,010…0,015 мм, то ему присваивают номер «4» или «5». Их называют «бархатными». При работе с ними получается самое высокое качество обработки и точность.
Обычно насечку наносят методом накатывания. Разогретая до аустенитного состояния заготовка поступает на формовочный станок. Система роликов производит накатывание каналов на рабочей поверхности инструмента.
Для изготовления личных и бархатных напильников используется метод фрезерования. Обработка выполняется на заготовках перед закалкой.
Классификация приспособлений
Как и любой другой инструмент, этот класс слесарных орудий труда представляют несколько видов напильников. Их назначение зависит от характеристик. Разобраться в принадлежности к тому или иному виду помогает подробное описание каждого из них.
Величина насечки
От размеров профильной нарезки поверхности инструмента зависит вид обработки материала. Эта характеристика означает количество зубцов, распределённых на каждый погонный сантиметр изделия:
Если на отрезок нанесено от 5 до 13 зубцов, то такой инструмент называется драчёвым и носит первый номер.- При количестве от 13 до 25 насечек напильник будет личным со вторым номером.
- Приспособления с самой мелкой насечкой (25—80 зубов) нумеруются от 3 до 6 и называются бархатными.
Размеры зубьев
Размеры зависят от количества насечек. Принято следующая классификация:
- Напильники номеров 0 и 1 на один сантиметр длины имеют 10…13 зубьев.
- Номера 2 и 3 характеризуются наличием 14…25 впадин на один сантиметр длины.
- Бархатные напильники могут иметь от 30 до 80 впадин на 1 см рабочей поверхности.
Высокий зуб забивается реже. Мелкие зубья при обработке мягких металлов могут забиваться довольно быстро. Поэтому для очистки используют металлические щетки, ими и удаляются остатки металла из впадин.
Ручки для напильников своими руками
Настоящие мастера оснащают имеющийся у них инструмент ручками, изготавливаемыми своими руками. С появлением пластических масс появился более широкий выбор материалов для самодельного изготовления.
Если имеется токарный станок, то ручку можно выточить из древесины твердых пород: орех, береза, ясень. В интернете довольно много чертежей, пользуясь которыми, изготавливается подходящая рукоятка.
Некоторые мастера используют эпоксидную смолу, чтобы изготовить необычную рукоять.
- Сначала подбирают возможные пористые материалы, которые можно пропитать эпоксидной смолой. Чаще всего используют ткани разного цвета. Создается микарта – многослойная ткань, пропитанная эпоксидкой.
- Их укладывают в желаемой последовательности.
- Разводят эпоксидную смолу согласно прилагаемой рецептуре.
- Смачивают каждый слой.
- Укладывают в выбранной последовательности и помещают под пресс.
- После завершения полимеризации образуется новый материал – микарта.
- Из микарты вытачивают ручку для напильника.
Видео: напильники «кубинские».
