Wiertła, jako najpopularniejsze narzędzia skrawające w obróbce otworów, są szeroko stosowane w produkcji mechanicznej, zwłaszcza do obróbki otworów w takich częściach, jak urządzenia chłodzące, blachy rurowe urządzeń wytwarzających energię i wytwornice pary. Ich zastosowanie jest szczególnie szerokie i ważne.
I. Charakterystyka wiercenia
Wiertła mają zazwyczaj dwie główne krawędzie skrawające. Podczas obróbki wiertło tnie podczas obracania się. Kąt natarcia wiertła zwiększa się od osi środkowej do krawędzi zewnętrznej; prędkość skrawania jest większa bliżej zewnętrznego koła i maleje w kierunku środka, osiągając zero w środku obrotu. Krawędź dłuta wiertła znajduje się w pobliżu środkowej osi obrotu. Charakteryzuje się dużym wtórnym kątem natarcia, brakiem przestrzeni na wióry i niską prędkością skrawania, co generuje znaczny opór osiowy. Jeśli krawędź dłuta zostanie oszlifowana na typ A lub C zgodnie z DIN 1414, krawędź tnąca w pobliżu osi środkowej będzie miała dodatni kąt natarcia, co może zmniejszyć opór skrawania i znacznie poprawić wydajność skrawania.
Wiertła można podzielić na wiele typów w zależności od kształtu, materiału, konstrukcji i funkcji przedmiotu obrabianego, np. wiertła ze stali-szybkotnącej (wiertła kręte, wiertła z wieloma- otworami, wiertła płaskie), wiertła pełnowęglikowe, wymienne wiertła do płytkich otworów, wiertła do głębokich otworów, wiertła gniazdowe i wiertła z wymienną głowicą.
II. Łamanie i usuwanie wiórów
Wiercenie odbywa się w ograniczonej przestrzeni otworu, a wióry muszą być usuwane przez rowki tnące wiertła. Dlatego kształt wióra ma duży wpływ na wydajność skrawania wiertła. Typowe kształty wiórów obejmują wióry płatkowe, wióry rurkowe, wióry-igłowe, stożkowe wióry spiralne, wióry w kształcie wstążki-, wióry-w kształcie wachlarza i wióry sypkie.
Klucz do wiercenia – kontrola wiórów
Gdy kształt chipa będzie nieodpowiedni, wystąpią następujące problemy:
① Drobne wióry zatykają rowki tnące, wpływając na dokładność wiercenia, skracając żywotność wiertła, a nawet powodując pękanie wiertła (np. wióry sypkie, wióry-w kształcie wachlarza itp.);
② Długie wióry owijają się wokół wiertła, utrudniając jego pracę, powodując pękanie wiertła lub uniemożliwiając przedostanie się chłodziwa do otworu (np. wióry spiralne, wióry taśmowe itp.).
Jak rozwiązać problem niewłaściwego kształtu chipa:
① Metody takie jak zwiększanie posuwu, posuw przerywany,-ponowne ostrzenie krawędzi dłuta i instalowanie łamaczy wiórów można stosować pojedynczo lub w połączeniu w celu poprawy łamania i usuwania wiórów, eliminując problemy powodowane przez wióry.
② Można zastosować specjalistyczne-wiertła do łamania wiórów. Na przykład dodanie zaprojektowanej krawędzi-łamającej wióry do rowków wiertła powoduje rozbicie wiórów na fragmenty, które można łatwiej usunąć. Fragmenty są płynnie odprowadzane wzdłuż rowków, co zapobiega zatykaniu. Dlatego nowe wiertła-łamające wióry zapewniają znacznie gładszy efekt skrawania niż tradycyjne wiertła.
Jednocześnie krótkie, rozdrobnione wióry metalowe ułatwiają przepływ chłodziwa do końcówki wiertła, co dodatkowo poprawia odprowadzanie ciepła i wydajność skrawania podczas obróbki. Co więcej, ponieważ nowo dodana krawędź-łamiąca wióry wnika w cały rowek wiertła, zachowuje swój kształt i funkcję nawet po wielokrotnych-cyklach ponownego ostrzenia. Oprócz wyżej wymienionych ulepszeń funkcjonalnych warto wspomnieć, że taka konstrukcja zwiększa sztywność korpusu wiertła, znacznie zwiększając liczbę otworów, które można wywiercić w jednym-cyklu ponownego ostrzenia.
III. Dokładność wiercenia
Dokładność otworu zależy głównie od takich czynników, jak średnica otworu, dokładność pozycjonowania, współosiowość, okrągłość, chropowatość powierzchni i zadziory w otworze otworu.
Czynniki wpływające na dokładność obrabianego otworu podczas wiercenia:
① Dokładność mocowania wiertła i warunki skrawania, takie jak uchwyt narzędzia, prędkość skrawania, posuw i płyn obróbkowy;
② Rozmiar i kształt wiertła, taki jak długość wiertła, kształt krawędzi skrawającej i kształt rdzenia;
③ Kształt przedmiotu obrabianego, taki jak kształt ściany bocznej otworu, kształt otworu, grubość i stan mocowania.
Powiększanie
Powiększenie spowodowane jest oscylacją wiertła podczas obróbki. Oscylacje uchwytu narzędziowego znacząco wpływają na średnicę otworu i dokładność pozycjonowania. Dlatego też, gdy uchwyt narzędziowy jest poważnie zużyty, należy go natychmiast wymienić. Pomiar i regulacja oscylacji jest trudna w przypadku wiercenia małych otworów, dlatego najlepiej jest używać wiertła z dużym-chwytem i małą-średnicą, o dobrej współosiowości pomiędzy krawędzią skrawającą a chwytem. W przypadku stosowania reszlifowanych wierteł spadek dokładności otworu często wynika z asymetrii tylnego kształtu. Kontrolowanie różnicy wysokości krawędzi skrawającej może skutecznie zapobiegać rozwiercaniu otworu.
Okrągłość otworu
Ze względu na drgania wiertła kształt wywierconego otworu jest łatwo wielokątny, co skutkuje nitowaniem na ścianie otworu. Typowe otwory wielokątne są często trójkątne lub pięciokątne. Powodem powstania otworów trójkątnych jest to, że wiertło podczas wiercenia ma dwa środki obrotu, wibrując z częstotliwością raz na 600 stopni. Główną przyczyną tych wibracji jest brak równowagi w oporach skrawania. Po jednym obrocie wiertła, ze względu na słabą okrągłość otworu, podczas drugiego obrotu opór skrawania staje się niezrównoważony, powtarzając poprzednie wibracje, ale z niewielkim przesunięciem fazowym, co powoduje powstawanie nitów na ściance otworu. Gdy głębokość wiercenia osiągnie określony poziom, zwiększa się tarcie pomiędzy krawędzią tnącą wiertła a ścianą otworu, zmniejszają się wibracje, zanika żłobienie i poprawia się okrągłość. Ten typ otworu ma kształt-lejka w przekroju podłużnym. Z tego samego powodu podczas cięcia mogą pojawić się również otwory pięciokątne i siedmiokątne. Aby wyeliminować to zjawisko, oprócz kontrolowania czynników, takich jak drgania uchwytu, różnica wysokości krawędzi skrawającej oraz asymetria w kształcie boku i krawędzi skrawającej, należy podjąć działania mające na celu poprawę sztywności wiertła, zwiększenie posuwu na obrót, zmniejszenie kąta przyłożenia i ponowne-oszlifowanie krawędzi dłuta.
Wiercenie na powierzchniach pochyłych i zakrzywionych
Kiedy powierzchnia tnąca wiertła lub powierzchnia penetracji jest powierzchnią nachyloną, zakrzywioną lub uskokiem, dokładność pozycjonowania jest niska, ponieważ wiertło wykonuje promieniowe jednostronne-cięcie, co skraca żywotność narzędzia.
Aby poprawić dokładność pozycjonowania, można podjąć następujące środki:
1. Najpierw wywierć środkowy otwór;
2. Wyfrezować gniazdo otworu za pomocą frezu palcowego;
3. Wybierz wiertło o dobrej penetracji i sztywności;
4. Zmniejsz posuw.
Usuwanie zadziorów
Podczas wiercenia często pojawiają się zadziory na wejściu i wyjściu otworu, zwłaszcza podczas obróbki twardych materiałów i cienkich blach. Dzieje się tak, ponieważ w miarę zbliżania się wiertła do penetracji obrabiany przedmiot ulega odkształceniu plastycznemu. Trójkątna część, która powinna zostać przecięta przez krawędź skrawającą w pobliżu krawędzi zewnętrznej, jest odkształcana na zewnątrz pod wpływem osiowej siły skrawania i dalej zwijana pod wpływem fazowania i krawędzi tnącej wiertła, tworząc zadzior lub walcowaną krawędź.
[Obraz]
IV. Warunki obróbki wiertniczej
Większość katalogów wierteł zawiera „Tabelę referencyjną podstawowych parametrów skrawania” uporządkowaną według obrabianego materiału. Użytkownicy mogą skorzystać z podanych parametrów skrawania, aby wybrać odpowiednie warunki skrawania do wiercenia. Odpowiedniość wybranych warunków skrawania należy ocenić poprzez cięcie próbne, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak dokładność obróbki, wydajność obróbki i trwałość wiertła.
1. Żywotność wiertła i wydajność obróbki
Zakładając spełnienie wymagań technicznych przedmiotu obrabianego, zasadność użycia wiertła powinna zostać kompleksowo oceniona na podstawie trwałości wiertła i wydajności obróbki. Ścieżkę skrawania można wykorzystać jako miarę oceny trwałości wiertła; prędkość posuwu można wykorzystać jako miarę oceny wydajności obróbki. W przypadku wierteł-ze stali szybkotnącej na żywotność znacząco wpływa prędkość obrotowa, a w mniejszym stopniu posuw na obrót. Dlatego zwiększenie posuwu na obrót może poprawić wydajność obróbki, zapewniając jednocześnie dłuższą żywotność wiertła. Należy jednak pamiętać, że nadmierny posuw na obrót powoduje pogrubienie wiórów, co utrudnia łamanie wiórów. Dlatego istotne jest określenie optymalnego zakresu posuwu na obrót, aby zapewnić skuteczne łamanie wiórów podczas próbnych cięć. W przypadku wierteł z węglików spiekanych krawędź skrawająca ma większą fazę wzdłuż kierunku ujemnego kąta natarcia, co skutkuje mniejszym zakresem posuwu na obrót w porównaniu z wiertłami ze stali-szybkotnącej. Przekroczenie tego zakresu podczas obróbki skróci żywotność wiertła. Ponieważ wiertła z węglików spiekanych mają wyższą odporność na ciepło niż-wiertła ze stali szybkotnącej, prędkość obrotowa ma minimalny wpływ na trwałość wiertła. Dlatego zwiększenie prędkości obrotowej może poprawić wydajność obróbki, zapewniając jednocześnie trwałość wiertła.
2. Prawidłowe użycie płynu tnącego
Wiercenie odbywa się w ograniczonej przestrzeni otworu, dlatego rodzaj i sposób zastosowania chłodziwa wpływa w istotny sposób na trwałość wiertła i dokładność obróbki otworu. Płyny obróbkowe można ogólnie podzielić na-rozpuszczalne w wodzie i nie-rozpuszczalne-w wodzie. Nie{5}}rozpuszczalne w wodzie-płyny obróbkowe zapewniają lepsze właściwości smarne, zwilżające i antyadhezyjne-, a także zapobiegają rdzy. Rozpuszczalne w wodzie-płyny obróbcze zapewniają lepsze właściwości chłodzące,-nie palą i nie są-palne. Ze względów ochrony środowiska w ostatnich latach znacznie wzrosło wykorzystanie-wodnych płynów obróbkowych. Jednakże niewłaściwe proporcje rozcieńczenia lub pogorszenie jakości chłodziwa mogą drastycznie skrócić żywotność narzędzia, dlatego należy zachować szczególną ostrożność podczas użytkowania. Niezależnie od tego, czy płyn obróbkowy jest-rozpuszczalny w wodzie, czy nie-rozpuszczalny-w wodzie, istotne jest, aby płyn dotarł odpowiednio do punktu cięcia. Ponadto należy ściśle kontrolować natężenie przepływu, ciśnienie, liczbę dysz i metodę chłodzenia (chłodzenie wewnętrzne lub zewnętrzne).
V.
Ponowne ostrzenie wiertła
Kryteria ponownego ostrzenia wiertła
Kryteriami pozwalającymi określić, czy wiertło wymaga ponownego naostrzenia, są:
1. Stopień zużycia krawędzi tnącej, krawędzi dłuta i faset taśmy tnącej;
2. Dokładność wymiarowa i chropowatość powierzchni obrabianego otworu;
3. Kolor i kształt żetonów;
4. Opór cięcia (wartości pośrednie, takie jak prąd wrzeciona, hałas i wibracje);
5. Ilość wykonanej pracy itp.
W rzeczywistym użyciu należy określić dokładne i wygodne kryterium na podstawie powyższych wskaźników w oparciu o konkretne okoliczności. Przyjmując jako kryterium wielkość zużycia, należy określić optymalny okres doostrzania charakteryzujący się największą efektywnością ekonomiczną. Ponieważ głównymi obszarami ostrzenia jest tył łba i krawędź dłuta, nadmierne zużycie wiertła prowadzi do dłuższych czasów ostrzenia, większych objętości szlifowania i mniejszej liczby cykli ponownego szlifowania (całkowita trwałość narzędzia=żywotność narzędzia po szlifowaniu × liczba cykli ponownego szlifowania), co ostatecznie skraca całkowitą żywotność wiertła. Jeżeli jako kryterium przyjmuje się dokładność wymiarową obrabianego otworu, należy zastosować sprawdziany lub sprawdziany graniczne w celu sprawdzenia rozwiercenia i prostoliniowości otworu; w przypadku przekroczenia tych wartości wiertło należy-niezwłocznie ponownie naostrzyć. Jeśli jako kryterium przyjmuje się opór skrawania, można zastosować metody takie jak automatyczne zatrzymanie maszyny po przekroczeniu ustawionej wartości granicznej (np. prądu wrzeciona). Zarządzając limitami ilości obróbki, powyższe kryteria należy uwzględnić kompleksowo, aby ustalić odpowiednie standardy.
Metody ostrzenia wierteł
Do ostrzenia wierteł najlepiej posłużyć się dedykowaną maszyną do ostrzenia wierteł lub uniwersalną szlifierką narzędziową. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia trwałości wiertła i dokładności obróbki. Jeśli oryginalne wiertło jest w dobrym stanie, można je-naostrzyć ponownie zgodnie z oryginalnym projektem. Jeśli oryginalne wiertło ma wady, można odpowiednio zmodyfikować jego kształt, a krawędź dłuta ponownie-naostrzyć zgodnie z przeznaczeniem.
Podczas ostrzenia należy zwrócić uwagę na następujące punkty:
1. Zapobiegaj przegrzaniu, aby uniknąć zmniejszenia twardości wiertła;
2. Usuń wszelkie uszkodzenia wiertła (szczególnie uszkodzenia krawędzi tnącej);
3. Kształt wiertła powinien być symetryczny;
4. Podczas ostrzenia należy uważać, aby nie uszkodzić krawędzi tnącej, a po ostrzeniu usunąć zadziory;
5. W przypadku wierteł węglikowych kształt ostrzenia ma znaczący wpływ na wydajność wiertła. Fabryczny kształt wiertła jest optymalnym kształtem uzyskanym w drodze projektu naukowego i wielokrotnych testów; dlatego też podczas ponownego-ostrzenia należy zasadniczo zachować oryginalny kształt krawędzi tnącej.
