Каких видов и размеров бывают напильники по металлу и как используются?

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:

1. Очищают детали и заготовки от ржавчины и других видов коррозии.
2. Удаляют слой грязи или краски.
3. Выполняют точение детали до получения требуемого размера.
4. Затачивают другие инструменты, используемые в повседневной работе.
5. Зачищают электрические контакты в системах электрооборудования.
6. Шлифуют и полируют поверхность металла и иного материала.

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.

Популярные модели напильников по дереву на 2022 год

В этой категории не так много фирм, занимающихся производством напильников по дереву. В список лучших компаний вошли:

• «Banco»;
• «Top Tools».

Модель «1-477-08-2-2» от (Швеция)

Назначение: для снятия заусениц, опиливания острых углов, плоских поверхностей и заплечиков, а также отверстий, больших закруглений и вогнутых поверхностей.

Мощные напильники с удобной рукояткой в оранжево-чёрном цвете. Каждый напильник из набора тупоносый, что увеличивает степень безопасности пользователя при эксплуатации. В наборе есть различной формы инструменты, один из которых полукруглый рашпиль. В держателях имеются отверстия для подвешивания и комфортного хранения напильников.

Рукоятка напильника по дереву «1-477-08-2-2» от (Швеция)

Технические характеристики:

Banco 1-477-08-2-2

Достоинства:

• Дизайн;
• Высокая производительность съёма древесины;
• Долговечность;
• Удобная рукоятка;
• Разнообразие элементов в наборе;
• Качество.

Недостатки:

• Дорогой набор.

Модель «05A530» от (Польша)

Назначение: для работы по древесине.

Строительный инструмент для дерева с пластиковой рукояткой и отверстием для удобного хранения. Они выполнены из углеродной стали, отлично обрабатывают и шлифуют деревянные поверхности. Цвет рукоятки – красный.

Напильники «05A530» от (Польша)

Технические характеристики:

Top Tools 05A530

Достоинства:

• Небольшой вес;
• Антискользящая ручка;
• Прочные;
• Доступная цена.

Недостатки:

• Не выявлены.

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:

1. Плоские – напильники подобной формы подходят для обработки плоских и закругленных (выступающих) поверхностей. Это наиболее распространенное сечение у подобного инструмента.
2. Квадратные напильники применяют для обработки прямоугольных и квадратных отверстий. Ими обтачивают прямоугольные пазы на поверхности.
3. 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.
4. 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.
5. 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).
6. 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.

Рейтинг качественных алмазных надфилей на 2022 год

В эту категорию вошли инструменты различной формы, фирменной марки и ценового сегмента. Все они предназначены для работы с различными материалами. Лучшие производители, по мнению покупателей, являются:

• «Sparta»;
• «Yato»;
• «STAYER»;
• «Sitomo».

Модель «158255» от

Назначение: для чистовой обработки закаленной стали, керамики, стекла, графита и т.п..

Алмазный набор надфилей широкого назначения для тонкой работы с материалами, которые не может обработать обычный инструмент. Продаются они в наборе с разной формой: плоской (обычной и заостренной), полукруглой, трёхгранной, овальной, ножевой, круглой, квадратной и двойной полукруглой. На одном из концов лезвия имеется рукоятка красного цвета с отверстием для подвешивания.

Набор алмазных надфилей «158255» от

Технические характеристики:

Sparta 158255

Достоинства:

• Отлично справляется с поставленной задачей;
• Набор: разнообразие форм;
• Недорогой;
• Удобное хранение.

Недостатки:

• Не выявлены.

Модель «YT-6149» от

Назначение: для обработки металлов.

Круглый надфиль с ручкой и заострённым наконечником, ручка – гладкая, красного цвета, без отверстий. Половина стержня гладкая, другая половина — с алмазным напылением.

Внешний вид алмазного надфиля «YT-6149» от

Технические характеристики:

Yato YT-6149

Достоинства:

• Удобная ручка;
• Лёгкий;
• Недорогой.

Недостатки:

• Не выявлены.

Модель «1603-10-H6_z01» от

Назначение: строительство с использованием дерева и металла.

Бренд германского происхождения, набор с рукояткой и различными видами надфилей в упаковке. Используется в большей степени в строительной сфере при обработке древесины или металла. Рукоятка ребриста, предотвращает скольжение при эксплуатации инструмента, для удобства хранения есть отверстие, позволяющее подвешивать надфиль. Профиль: трехгранный, круглый, плоский, квадратный, полукруглый.

Набор алмазных надфилей «1603-10-H6_z01» от

Технические характеристики:

STAYER 1603-10-H6_z01

Достоинства:

• Качественные;
• Хорошая производительность;
• Функционал;
• Доступность цены.

Недостатки:

• Не выявлены.

Модель «№0» от

Назначение: для слесарных и монтажных работ.

Остроносый надфиль с черной пластиковой ручкой «SIT». Незаменимый инструмент для любого слесаря. Цвет рукоятки чёрный.

Модель «№0» от , внешний вид алмазного надфиля

Технические характеристики:

Sitomo №0

Достоинства:

• Соотношение цены и качества;
• Удобная ручка;
• Долгий срок службы.

Недостатки:

• Не выявлены.

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).

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.

Общая информация

Напильником принято называть изделие, имеющее в составе два элемента:

• Стальной брусок. Его поверхность предназначена для насечек, наносимых на производстве при помощи специальных шаблонов. Насечки бывают нескольких видов, среди которых самыми распространенными являются прямоугольные, треугольные и круглые.
• Рукоятка. Закреплена на инструменте при помощи стяжного кольца и необходима для предотвращения трещин. Крепление ее выполняется на конусообразный хвостовик. С помощью рукоятки, которая бывает пластиковой и деревянной, обеспечиваются более удобные условия работы напильником. В случае поломки заменить ее не составит труда. Этот элемент чаще всего изготавливают из бука, березы и прессованной бумаги. Рукоятка должна иметь длину в полтора раза больше, чем хвостовик.

Напильники могут отличаться друг от друга и своими размерами. Так, в продаже можно найти инструменты, имеющие длину 9, 10, 11, 12, 13 и 14 см. Также они могут отличаться и диаметром, который может составлять 12, 16, 20, 23, 25 и 28 мм.

Все напильники относятся к категории режущего инструмента. Основное их назначение — придание обрабатываемым изделиям определенных размеров и форм. В основе работы инструмента лежит принцип послойного стачивания поверхности.

Материалы

Эти устройства для шлифовки металлоизделий чаще всего изготавливаются из очень твёрдой инструментальной стали высокого качества:

• Марки ШХ15 или 13Х. Так обозначается легированная хромистая сталь.
• У10А или У13А. Маркировка указывает на использование улучшенной нелегированной стали.

В процессе изготовления напильники в обязательном порядке проходят процедуру закаливания, что позволяет обеспечить им уровень твердости 54−58 HRC. Из стали указанных марок изготавливается инструмент, предназначенный для обработки металлоизделий. Если нужна шлифовка деревянных и других материалов, то на этот случай используют инструменты, выполненные из более мягкой стали.

Размеры зубьев

Размеры зависят от количества насечек. Принято следующая классификация:

1. Напильники номеров 0 и 1 на один сантиметр длины имеют 10…13 зубьев.
2. Номера 2 и 3 характеризуются наличием 14…25 впадин на один сантиметр длины.
3. 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.

Вывод

Каждый напильник имеет свои особенности: предназначение, технические характеристики, строение. По внешнему виду бытовые инструменты могут быть с ручкой или без неё. Ремонт мелких металлических или деревянных поверхностей не обойдётся без надфилей, более крупные изделия (ручные пилы, ножовки, цепи, деревянная мебель) требуют использования напильников. Все модели, вне зависимости от производителя, выполнены из стали, но отличаются по классу насечки. В таблице приведены лучшие модели напильников и надфилей на 2022 год, которые, по мнению покупателей, заслуживают внимания.

Таблица – «Популярные модели напильников и надфилей 2022 года»

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”.