Wskazówki dotyczące wiercenia

Wskazówki i porady dotyczące doprowadzania chłodziwa

Prawidłowe doprowadzanie chłodziwa ma ogromne znaczenie dla dobrych wyników obróbki wiertarskiej. Podawanie chłodziwa ma wpływ na:

• Odprowadzanie wiórów
• Jakość otworu
• Trwałość narzędzi

Objętość zbiornika chłodziwa powinna być 5-10-krotnie większa od wydatku chłodziwa na minutę, podawanego przez pompę. Ważne, by zapewnić odpowiednio duże natężenie przepływu chłodziwa.

Natężenie przepływu można zmierzyć za pomocą stopera i wiadra odpowiedniej pojemności.

Zależność ciśnienia cieczy obróbkowej od średnicy kanaliku doprowadzającego
(ciśnienie oznaczone kolorem czerwonym, średnica - kolorem żółtym, natężenie przepływu - kolorem niebieskim)

Sprawdzanie natężenia przepływu chłodziwa podawanego przez wiertło

• Roztwór oleju (emulsja) powinien zawsze zawierać dodatki EP (Extreme Pressure). Dla zapewnienia optymalnej trwałości roztwór oleju w wodzie powinien wynosić 5-12% (10-15% dla stali nierdzewnej i superstopów żaroodpornych). Zwiększając zawartość oleju w cieczy obróbkowej, zawsze należy skonsultować się z dystrybutorem oleju, aby nie przekroczyć zalecanego stężenia
• W stosownych przypadkach wewnętrzne doprowadzanie chłodziwa jest zawsze korzystniejsze od doprowadzania zewnętrznego
• Zastosowanie czystego oleju poprawia smarowanie i jest wskazane przy wierceniu stali nierdzewnej. Obowiązkowo należy stosować dodatki EP. Czysty olej zapewnia dobre wyniki obróbki za pomocą wierteł pełnowęglikowych i wierteł na płytki wymienne
• W sprzyjających warunkach, szczególnie w obróbce niektórych rodzajów żeliwa i aluminium, dobrze sprawdzają się: sprężone powietrze, rozpylona ciecz obróbkowa lub MQL (minimalne smarowanie). Ponieważ zbyt wysokie temperatury mogą mieć negatywny wpływ na trwałość narzędzi, rozważyć można zmniejszenie prędkości skrawania, od której to, w dużej mierze, zależy temperatura w strefie skrawania

Wewnętrzne doprowadzenie chłodziwa

Zawsze zaleca się doprowadzać chłodziwo przez wiertło, ponieważ zapobiega to zakleszczaniu się wiórów, zwłaszcza w materiałach generujących długie wióry i przy wierceniu głębszych otworów (>3 x DC).

Strumień chłodziwa tryskający z wiertła w ustawieniu poziomym nie powinien opadać w odległości krótszej niż 30 cm (11.81 cala).

Chłodziwo podawane zewnętrznie

To rozwiązanie można stosować, jeśli formowanie wiórów przebiega prawidłowo oraz w obróbce płytkich otworów. Dla poprawy odprowadzania wiórów, przynajmniej jedną dyszę (dwie dla nieruchomego narzędzia a obrotowego przedmiotu) należy skierować bezpośrednio na oś narzędzia.

Porady dotyczące wiercenia na sucho, bez chłodziwa

Zasadniczo wiercenie na sucho nie jest zalecane.

• Może być stosowane przy wierceniu otworów o głębokości nieprzekraczającej 3-krotności średnicy, w materiałach generujących krótkie wióry
• Lepiej sprawdza się w wierceniu poziomym
• Zaleca się zmniejszenie prędkości skrawania
• Powoduje skrócenie trwałości narzędzia

Wiercenie na sucho jest absolutnie niezalecane w obróbce:

• Materiałów nierdzewnych (ISO M i S)
• Za pomocą wierteł z wymienną końcówką

Chłodziwo podawane pod wysokim ciśnieniem (HPC) (~70 bar)

Zalety chłodziwa podawanego pod wysokim ciśnieniem:

• Większa trwałość narzędzia dzięki bardziej wydajnemu chłodzeniu
• Sprawniejsze odprowadzanie wiórów i możliwość zwiększenia trwałości narzędzia w materiałach generujących długie wióry, np. stali nierdzewnej
• Większe bezpieczeństwo wynikające ze sprawniejszego odprowadzania wiórów
• Aby zapewnić ciągłość podawania chłodziwa, zapewnia natężenie przepływu chłodziwa odpowiednie do stosowanego ciśnienia i wielkości otworu

Porady dotyczące kontroli wiórów

Formowanie i odprowadzanie wiórów ma kluczowe znaczenie w obróbce wiertarskiej i zależy od materiału obrabianego, wybranego wiertła/ geometrii płytki, ciśnienia/ natężenia przepływu chłodziwa, parametrów skrawania.

Zakleszczające się wióry mogą powodować ruchy promieniowe wiertła, prowadząc w efekcie do pogorszenia jakości otworu, trwałości i niezawodności wiertła lub do złamania wiertła/ płytki.

Formowanie wiórów przebiega prawidłowo, jeśli wióry są odprowadzane z wiertła bez zakłóceń. Aby to zweryfikować, najlepiej wsłuchać się w hałas towarzyszący wierceniu. Ciągły odgłos oznacza, że odprowadzanie wiórów przebiega prawidłowo, natomiast przerywane odgłosy wskazują na zakleszczanie się wiórów. Należy monitorować siłę posuwową lub moc. Jeżeli występują nieregularności, ich przyczyną może być zakleszczanie się wiórów. Należy przyjrzeć się wiórom. Wióry długie i zagięte, a nie skręcone, wskazują na zakleszczanie się wiórów. Należy przyjrzeć się także otworowi. W przypadku zakleszczania się wiórów zauważalna będzie nierówna powierzchnia.

Wygląd otworu, w którym odprowadzanie wiórów przebiega prawidłowo

Otwór, na który wpłynęło zakleszczanie się wiórów

Aby uniknąć zakleszczania się wiórów, należy:

• Stosować odpowiednie parametry skrawania i geometrię wiertła/ końcówki
• Przyjrzeć się kształtowi wiórów – wyregulować posuw i prędkość skrawania
• Sprawdzić natężenie przepływu i ciśnienie cieczy obróbkowej
• Skontrolować krawędzie skrawające. Przyczyną powstawania długich wiórów mogą być uszkodzenia / wykruszenia na krawędzi skrawającej, gdy tylko część łamacza wiórów jest zagłębiona
• Przy obróbce nowej partii sprawdzić, czy skrawalność materiału nie uległa zmianie – wyregulować parametry skrawania

Idealny, dopuszczalny i niedopuszczalny kształt wiórów

Wiertła na płytki wymienne

Płytka centralna formuje łatwy do rozpoznania wiór śrubowy stożkowy. Płytka zewnętrzna formuje wióry przypominające wióry występujące podczas toczenia.

Wiertła pełnowęglikowe

Formowany jest jeden wiór od środka do obrzeża ostrza.

Pożądana postać wióra

Dopuszczalna

Zakleszczanie się wiórów

Pierwszy wiór

Uwaga: Pierwszy wiór, formowany od momentu zetknięcia się wierzchołkiem do zagłębienia ostrzy w materiał; zawsze jest długi i nie utrudnia obróbki.

Wiertła z wymienną końcówką

Pożądana postać wiórów

Dopuszczalna

Niedopuszczalna - ryzyko zakleszczania

Wskazówki i porady dotyczące posuwu i prędkości

v_c (m/min)

f_n (mm/obr.)

Wpływ prędkości skrawania – v_c (m/min)

Prędkość skrawania to czynnik, obok twardości materiału, który w największym stopniu wpływa na trwałość i zapotrzebowanie na moc.

• Prędkość skrawania najsilniej wpływa na trwałość narzędzia
• Prędkość skrawania ma wpływ na moc skrawania Pc (kW) i moment obrotowy Mc (Nm)
• Przy większych prędkościach powstają większe temperatury i wzrasta starcie powierzchni przyłożenia, szczególnie zewnętrznego naroża
• Przy większych prędkościach poprawia się formowanie wiórów w niektórych materiałach miękkich, generujących długie wióry, np. stali niskowęglowej
• Przy zbyt dużej prędkości skrawania:
  - Szybkie starcie powierzchni przyłożenia
  - Deformacja plastyczna
  - Niska jakość powierzchni i klasa dokładności otworu
• Przy zbyt małej prędkości skrawania:
  - Narost
  - Mało efektywne odprowadzanie wiórów
  - Dłuższy czas skrawania

Wpływ posuwu – f_n (mm/obr.)

• Wpływa na formowanie wiórów, jakość wykończenia powierzchni i całego otworu
• Ma wpływ na moc skrawania Pc (kW) i moment obrotowy Mc (Nm)
• Przy wysokim posuwie wzrasta siła posuwowa Ff (N), co należy wziąć pod uwagę w niestabilnych warunkach obróbki
• Przyczynia się do powstawania naprężeń mechanicznych i cieplnych
• Przy wysokim posuwie:
  - Intensywne łamanie wiórów
  - Krótszy czas skrawania
  - Mniejsze zużycie wiertła, ale większe ryzyko jego złamania
  - Gorsza jakość otworu
• Mały posuw to:
  - Dłuższe, cieńsze wióry
  - Lepsza jakość
  - Szybsze zużycie narzędzia
  - Dłuższy czas skrawania

Przy wierceniu cienkościennych/ delikatnych przedmiotów stosować należy niski posuw.

Wskazówki dla obróbki mającej zapewnić dobrą jakość otworu

Odprowadzanie wiórów

Należy zadbać o właściwy przebieg odprowadzania wiórów. Zakleszczanie się wiórów ma niekorzystny wpływ na jakość otworu i niezawodność/ trwałość narzędzi. Kluczowe znaczenie dla przebiegu odprowadzania wiórów ma geometria wiertła/ płytki oraz parametry skrawania.

Stabilność, konfiguracja narzędzia

Użyć jak najkrótszego wiertła. Stosować sztywną, precyzyjną oprawkę, która zapewni jak najmniejszą odchyłkę bicia. Upewnić się, że wrzeciono obrabiarki jest w dobrym stanie i jest poprawnie ustawione. Zadbać o pewne mocowanie i stabilność obrabianego przedmiotu. Zastosować odpowiednie wartości posuwu przy wierceniu otworów w powierzchniach nieregularnych i nachylonych oraz otworów przecinających się.

Trwałość

Skontrolować zużycie płytki i wprowadzić okres jej trwałości do układu sterowania. Najlepszym sposobem kontroli przebiegu wiercenia jest monitorowanie siły posuwowej.

Konserwacja

Regularnie wymieniać śrubę mocującą płytkę. Przed wymianą płytki oczyścić gniazdo. Dokręcać śruby za pomocą klucza dynamometrycznego. Nie przekraczać maksymalnego poziomu zużycia wierteł pełnowęglikowych przeznaczonych do regeneracji.

Wskazówki i techniki wiertarskie dotyczące poszczególnych materiałów

• Stal niskowęglowa
• Stal nierdzewna austenityczna i duplex
• Żeliwo o zwartym graficie (CGI)
• Stopy aluminium
• Tytan i stopy żaroodporne
• Stale hartowane

Wskazówki dotyczące wiercenia w skali niskowęglowej

Wyzwanie: Formowanie wiórów w stali niskowęglowej, z której często wykonywane są przedmioty spawane, może być utrudnione. Im mniejsza twardość oraz zawartość węgla i siarki w stali, tym dłuższe wióry powstają podczas obróbki.

Zalecenia: W razie problemów z formowaniem wiórów zwiększyć prędkość skrawania v_c i zmniejszyć posuw f_n (w przypadku normalnych stali posuw należy zwiększyć).

Inne: Zalecane jest wewnętrzne doprowadzenie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem.

Wskazówki dotyczące wiercenia w stali nierdzewnej austenitycznej i duplex

Wyzwanie: W obróbce stali austenitycznych, duplex i superduplex może pojawiać się problem z formowaniem i odprowadzaniem wiórów.

Zalecenia: Kluczowe znaczenie ma prawidłowa geometria, gdyż umożliwia właściwe formowanie się wiórów i wspomaga ich odprowadzanie. Zasadniczo preferuje się zastosowanie ostrej krawędzi skrawającej. W razie problemów z formowaniem wiórów zwiększyć posuw f_n co ułatwi łamanie wiórów.

Inne: Wewnętrzne doprowadzenie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem.

Wskazówki dotyczące wiercenia w żeliwie o zwartym graficie (CGI)

Wyzwanie: Żeliwo o zwartym graficie nie stwarza zwykle wyzwań obróbkowych. Formowane wióry są dłuższe niż w przypadku żeliwa szarego, ale podatne na łamanie. Mniejsza trwałość jest skutkiem większych oporów skrawania powstających podczas obróbki. Konieczne jest stosowanie gatunków o dużej odporności na ścieranie. Zużycie naroży ma wygląd typowy dla wszystkich rodzajów żeliwa.

Zalecenia: W razie problemów z formowaniem wiórów zwiększyć prędkość v_c i zmniejszyć posuw f_n.

Inne: Wewnętrzne doprowadzanie chłodziwa.

Wskazówki dotyczące wiercenia w stopach aluminium

Wyzwanie: Problem z powstawaniem zadziorów (gratu) i odprowadzaniem wiórów. Może również wystąpić pogorszenie trwałości ostrzy na skutek przywierania materiału obrabianego.

Zalecenia: W celu poprawy przebiegu formowania wiórów należy stosować niski posuw i dużą prędkość skrawania.

Aby uniknąć pogorszenia trwałości, konieczne może być przetestowanie różnych rodzajów pokryć w celu ograniczenia przywierania. Pokrycia te mogą obejmować powłoki diamentowe, a w niektórych przypadkach (w zależności od substratu) należy zrezygnować z pokrycia.

Inne: Podawać emulsję lub rozpylone chłodziwo pod wysokim ciśnieniem.

Wskazówki dotyczące wiercenia w tytanie i stopach żaroodpornych

Wyzwanie: Utwardzenie powierzchni otworu ma niekorzystny wpływ na przebieg kolejnych operacji obróbkowych. Mogą występować trudności z uzyskaniem właściwego odprowadzania wiórów.

Zalecenia: Wybierając geometrię do obróbki stopów tytanowych, warto zdecydować się na ostrą krawędź skrawającą. W przypadku stopów niklu kluczowe znaczenie ma wytrzymałość używanej geometrii. Jeśli problemem jest utwardzanie się podczas obróbki, należy spróbować zwiększyć posuw.

Inne: Wysokie ciśnienie chłodziwa (do 70 bar) poprawia wydajność obróbki.

Wskazówki dotyczące wiercenia w stali hartowanej

Wyzwanie: Konieczność uzyskania zadowalającej trwałości narzędzia.

Zalecenia: Zmniejszyć prędkość skrawania, aby obniżyć temperaturę. Dostosować posuw tak, aby uzyskać akceptowalne wióry łatwe do odprowadzania.

Inne: Emulsja o dużym stężeniu.

Wskazówki dotyczące dokładności wymiarowej otworu

Średnicę każdego otworu definiuje się za pomocą trzech parametrów:

• Wymiar nominalny (teoretyczna dokładna wartość)
• Szerokość pola tolerancji (oznaczana symbolem IT, zgodnie z normą ISO)
• Położenie pola tolerancji (wyrażane wielkimi literami, zgodnie z normą ISO)

D_maks minus D_min to szerokość pola tolerancji, wyrażana też klasą dokładności IT.

Zakres średnic, D (mm)

Zakres średnic, D (cale)

• Wraz ze wzrostem numeracji klasy IT rośnie szerokość pola tolerancji, a dokładność się zmniejsza.
• Szerokość pola tolerancji danej klasy IT wzrasta wraz ze wzrostem wymiaru nominalnego średnicy

Przykład:

Wartość nominalna: 15.00 mm
Szerokość pola tolerancji: 0.07 mm (IT 10 zgodnie z ISO)
Pozycja: od 0 do plus (oznaczenie literą H zgodnie z ISO)

Tolerancja wałka i tolerancja otworu

Wymiar średnicy otworu i pole jego tolerancji jest często powiązana z tolerancją wymiaru średnicy wałka, z którym będzie współpracować.

Przykład:

Wałek ø20 mm (0.787 cala) h7
Otwór ø20 mm (0.787 cala) H7

Położenie pola tolerancji wałka jest oznaczane małymi literami, które odpowiadają położeniom polatolerancji otworów. Jest to przedstawione na rysunku: