Wiercenie bez wad: maksymalizacja wydajności dzięki precyzyjnym wiertłom węglikowym do stopów hartowanych

Definicja wysokiej precyzji w wierceniu węglików spiekanych

W dziedzinie nowoczesnej obróbki termin „wysoka precyzja” nie jest jedynie etykietą marketingową, ale wymiernym standardem technicznym. Standardowe wiertła węglikowe są często wystarczające do ogólnego wykonywania otworów, gdzie tolerancja otworu jest luźna (np. /- 0,1 mm). Jednak prawdziwie precyzyjne wiertła z węglików spiekanych są projektowane tak, aby uzyskać tolerancję H7 lub lepszą bezpośrednio z materiału stałego, często eliminując potrzebę późniejszego rozwiercania lub wytaczania. Narzędzia te charakteryzują się specyficznym składem podłoża, zwykle ultradrobnoziarnistego węglika wolframu, który zapewnia niezbędną twardość i wytrzymałość na zerwanie poprzeczne, aby zachować integralność krawędzi przy ekstremalnych siłach skrawania.

Cechą charakterystyczną tych wierteł jest często całkowite wskazane bicie (TIR) ​​i tolerancja chwytu. Wiertła precyzyjne charakteryzują się zazwyczaj tolerancją chwytu h6, co zapewnia niemal idealne dopasowanie do uchwytów hydraulicznych lub termokurczliwych. Ta sztywność jest najważniejsza; nawet bicie o wartości 10 mikronów może znacznie zmniejszyć trwałość narzędzia i jakość otworu podczas wiercenia materiałów takich jak Inconel, tytan lub hartowane stale narzędziowe (45-65 HRC).

Krytyczne cechy geometryczne dla odprowadzania wiórów i stabilności

Geometria wiertła o wysokiej precyzji to złożona równowaga między zdolnością samocentrowania a wydajnością odprowadzania wiórów. W przeciwieństwie do standardowych wierteł Jobber, ich precyzyjne warianty często wykorzystują wielopłaszczyznowe szlifowanie punktowe lub specjalistyczną krawędź dłuta w kształcie litery S. Taka konstrukcja zmniejsza siły wzdłużne i umożliwia samocentrowanie wiertła natychmiast po zetknięciu z przedmiotem obrabianym, co ma kluczowe znaczenie dla utrzymania dokładności pozycjonowania bez wiertła punktowego.

Konstrukcja fletu i kąty pochylenia linii śrubowej

Zarządzanie wiórami to najczęstszy punkt awarii podczas wiercenia głębokich otworów. Wiertła o wysokiej precyzji wykorzystują zmienne kąty pochylenia linii śrubowej lub polerowane rowki, aby przyspieszyć spływ wiórów. W przypadku wiercenia w stali nierdzewnej lub aluminium bardziej stroma spirala (30° lub więcej) pomaga szybko usuwać wióry z otworu. I odwrotnie, w przypadku twardszych materiałów niższy kąt pochylenia linii śrubowej zapewnia grubszy rdzeń i większą wytrzymałość przekroju poprzecznego, aby wytrzymać skręcanie.

Architektura podwójnego marginesu

Charakterystyczną cechą wierteł z węglików spiekanych klasy premium jest konstrukcja z „podwójnym marginesem”. Podczas gdy standardowe wiertła mają jeden margines na każdy obszar do prowadzenia narzędzia, modele o wysokiej precyzji często zawierają drugi margines. Pełni ono rolę dodatkowego łożyska prowadzącego, wygładzającego proces wiercenia i działającego jak narzędzie do polerowania. Rezultatem jest wywiercony otwór z wykończeniem powierzchni porównywalnym do rozwiercania, często osiągającym wartości Ra poniżej 1,6 mikrona.

Optymalizacja wydajności: strategie dotyczące powłok i chłodziwa

Samo podłoże nie jest w stanie wytrzymać szoku termicznego powstającego na krawędzi skrawającej podczas obróbki z dużymi prędkościami. Niezbędne są zaawansowane powłoki z fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). Azotek tytanu (AlTiN) i azotek tytanu i krzemu (TiSiN) to standardy branżowe w zastosowaniach wymagających dużej precyzji. Te nanopowłoki kompozytowe tworzą barierę termiczną, umożliwiając odprowadzanie ciepła wraz z chipem, zamiast przenosić je do podłoża narzędzia.

• AlTiN (azotek aluminium i tytanu): Idealny do obróbki na sucho lub smarowania minimalną ilością (MQL) stali do 50 HRC.
• TiSiN (azotek tytanu i krzemu): Zapewnia ekstremalną twardość i odporność na utlenianie, odpowiedni do stali hartowanych i nadstopów.
• Węgiel diamentopodobny (DLC): Stosowany szczególnie do materiałów nieżelaznych, takich jak aluminium i miedź, aby zapobiec narostowi na krawędziach (BUE).

Co więcej, w przypadku głębokiego wiercenia (głębokości większe niż 3x średnica) w środowiskach wymagających dużej precyzji, zdolność do podawania wewnętrznego chłodziwa nie podlega negocjacjom. Wiertła z chłodzeniem przelotowym dostarczają płyn pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio do strefy skrawania, natychmiast wypłukując wióry i chłodząc krawędź skrawającą. Zapobiega to ponownemu skrawaniu wiórów – głównej przyczynie złego wykończenia powierzchni i katastrofalnego złamania narzędzia.

Zalecane parametry dla zastosowań stali hartowanej

Obsługa precyzyjnych wierteł węglikowych wymaga przestrzegania rygorystycznych parametrów. „Zgadywanie” posuwów i prędkości nieuchronnie prowadzi do przedwczesnego zużycia. Poniżej znajduje się tabela referencyjna dotycząca wiercenia stali narzędziowej (H13, D2) przy 48-52 HRC przy użyciu precyzyjnego wiertła z węglika powlekanego. Należy pamiętać, że przyjmuje się, że sztywność konfiguracji jest optymalna.

Rozwiązywanie problemów z typowymi wzorami zużycia

Nawet w przypadku narzędzi premium mogą pojawić się problemy. Identyfikacja wzoru zużycia używanego wiertła jest najskuteczniejszym sposobem diagnozowania błędów procesu. Operatorzy powinni regularnie sprawdzać krawędzie i krawędzie tnące w powiększeniu.

• Odpryski w narożnikach zewnętrznych: Zwykle wskazuje na nadmierne bicie lub prędkość skrawania, która jest zbyt duża w stosunku do twardości materiału. Sprawdź uchwyt narzędziowy T.I.R. i zmniejszyć obroty.
• Zużycie krawędzi dłuta: Wskazuje, że posuw jest zbyt niski, co powoduje tarcie narzędzia, a nie cięcie, lub wysokość środkowa maszyny jest niewspółliniowa. Zwiększ nieznacznie posuw.
• Zabudowana krawędź (BUE): Powszechne w bardziej miękkich materiałach. Sugeruje to, że stężenie chłodziwa jest zbyt niskie lub powłoka jest nieodpowiednia dla materiału (np. AlTiN przykleja się do aluminium).
• Zużycie marginesu: Nadmierne zużycie krawędzi zwykle wskazuje na kurczenie się otworu (zamykanie się materiału w wiertle) lub niewystarczającą smarowność chłodziwa.

Inwestowanie w precyzyjne wiertła węglikowe oferuje znaczny zwrot z inwestycji poprzez skrócenie czasu cyklu i wyeliminowanie wtórnych procesów wykończeniowych. Jednakże ich wydajność zależy od sztywnego systemu, prawidłowych parametrów i proaktywnego zarządzania trwałością narzędzi.