Публикации
Сверление с СОЖ. Выбираем конструкцию сверла.
Автор: Нина Сагадеева
№ 5 (68) от 11 июня 2009, в рубрике: Промзона
Большой проблемой при сверлении отверстий (особенно тех, чья глубина больше диаметра), является сильный разогрев сверла и обрабатываемого материала из-за трения. Для борьбы с разогревом применяют охлаждение с помощью смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), что обуславливает особую конструкцию применяемых сверл. Сегодня о новинках сверлильного инструмента, предназначенных для особых условий эксплуатации, рассказывают специалисты крупнейших инструментальных компаний-производителей.
Каковы конструктивные особенности сверлильного инструмента, предназначенного для работы в технологических режимах с применением СОЖ?
Михаил Журавлев, региональный директор представительства «Seco Tools АВ» (Швеция) в Екатеринбурге, к.т.н., (343) 254-83-44; mikhail.zhuravlev@secotools.com; www.secotools.ru. (фото из декабря 2008)
- Наша компания имеет большой опыт в области обработки отверстий. Специалисты по резанию металлов постоянно находят новые, все более производительные решения. Компания выпускает большую номенклатуру инструмента для обработки отверстий. Что касается сверления необходимо отметить такую продукцию как: цельные твердосплавные сверла Feedmax, сверла со сменными головками – CrownLoc, сверла со сменными пластинами - Perfomax.
Цельные сверла выпускаются Ø 3-20 мм, дл. до 7D. Точность отверстия до IT8. Шероховатость до Ra=1мкм. При этом подача достигает 0,7 мм/об, скорость резания до 220 м/мин. В качестве режущего материала используется высокопрочный твердый сплав с износостойким PVD покрытием (Ti,Al)N. Такие сверла могут оснащаться фасочным модулем. Для труднообрабатываемых материалов применяют сверла с оптимизированной геометрией М - для сверления суперсплавов, нержавеющих и закаленных сталей и Т - для обработки титана. Изготовляются с внутренней и внешней подачей СОЖ. Сверла со сменными головками CrownLoc изготавливаются Ø 10-26 мм, точность IT9-10, дл. до 7D. Геометрия также оптимизирована для различных материалов деталей. Причем несколько диаметров головок могут крепиться на одном корпусе сверла, по стандарту ISO – Р, М, К. Также могут использоваться фасочные модули. Форма режущей части может быть самой различной - сферической, иметь двойной угол, двойной диаметр и т.д. Рекомендуется применять внутреннюю подачу СОЖ. Фасочный модуль спроектирован таким образом, чтобы не мешать сходу стружки, даже при обработке материалов, дающих сливную стружку. Блок имеет две пластины для лучшей сбалансированности сил резания и получения максимальной производительности.
Сверла со сменными режущими пластинами Perfomax выпускаются c оптимизированными покрытиями, геометрией режущей части и конструкциями пластин. Эти сверла обеспечивают высокую производительность для всех типов операций. Диапазон диаметров 15 - 85 мм. Корпуса сверл имеют высокую жесткость. Используются прочные режущие пластины, в т. ч. квадратной формы. Может применяться геометрия Wiper. Используется и оптимизированная форма стружечных канавок.
Новые сплавы имеют покрытия с низким коэффициентом трения. Длина отверстий до 5D. Изготавливаются как вращающиеся, так и стационарные с различными хвостовиками типа Seco-Capto, Seco-Weldon, VDI и др. Создаются специальные инструменты по заказу - это новая концепция в производстве сверл. Сверла предпочтительно применять с внутренней подачей СОЖ. Типичная проблема - нет подвода СОЖ к вращающим инструментам. Поэтому создана целая гамма устройств подачи СОЖ. Причем такие сверла не только сверлят, но и рассверливают, торцевать, получать фаски. Скорость резания и подача сопоставима с точением и фрезерованием.
Андрей Малик, нач. отдела внедрения и испытаний ООО «Искар РФ Восток», (351) 245-04-32; Andrey.Malik@rfe.iscar.com; www.iscar-east.ru.
- Главной особенностью такого инструмента является наличие каналов для подвода СОЖ через корпус инструмента непосредственно в зону резания. Необходимость этого диктуется стремлением снизить температуру в зоне резания, избежать налипания обрабатываемого материала на инструмент и обеспечить наилучший стружкоотвод.
В сверлильном инструменте ISCAR каналы подвода СОЖ выполнены по винтовой линии и расположены в перьях сверла в отличии от стандартного расположения по центру инструмента, что увеличивает глубину стружечных канавок без ущерба для прочности инструмента и, соответственно, улучшает стружкоотвод. Сверла с винтовыми канавками ISCAR производит как цельнокарбидными (монолитными) типа SCD - ACG с глубиной сверления 3, 5 и 8 диаметров, так и сверла со сменными пластинами на стальном корпусе – типа DR-TWIST c глубиной сверления до 4 диаметров.
Особняком в ряду инструментов для сверления с СОЖ стоят сверла компании ISCAR cерии CHAMDRILL (рис.1). Создавая эти сверла разработчики компании преследовали цель сделать высокопроизводительные сверла для обработки всех типов материалов, не требующих времени на привязку инструмента и занимающие минимальное время на смену режущей части без снятия инструмента со станка. Конструктивно они представляют собой стальной корпус имеющий специальное гнездо в которое устанавливается сверлильная головка. Зажим головки производится поворотом головки в гнезде на 1/8 диаметра и занимает по времени 2-5 сек. Сверла CHAMDRILL так же имеют винтовые каналы для подвода СОЖ. Выпускаются типов:
DCM- 3/5/8D – c головками типа IDI-SG- для общей обработки и IDI-SK – для обработки чугунов; DSM – 1,5/3/5D(CHAMDRILLJET) с головками IP,IM,IK и IN – для обработки различных материалов.
 Вышеперечисленные сверла относятся к инструментам общего назначения и могут быть использованы на различных типах станков.
Для сверления глубоких отверстий компания ISCAR предлагает специализированный инструмент GANDRILL – ружейные сверла поставляемые по специальному запросу заказчика. Эти сверла имеют прямой канал для СОЖ и могут быть изготовлены с нужными заказчику длиной и диаметром. Используются как на специальных станках, так и на станках общего применения.
Для сверления диаметров от 8 до 245 мм с длинами до 12 000 мм ISCAR предлагает использовать сверла системы ВТА
(эжекторные сверла). Такие сверла могут иметь одно или двухтрубную конструкции и предусматривают отвод стружки через внутреннюю полость сверла. Используются на специализированных станках и ограниченно на станках общего применения с использованием специальных адаптеров.
Максим Беляев, нач. отдела маркетинга ООО «Сандвик», (495) 916-71-91 (доб. 1111), coromant.ru@sandvik.com; www.coromant.sandvik.com/ru.
- При сверлении глубоких отверстий (таких, где отношение глубины к диаметру более 20) приходится использовать специализированное оборудование и инструменты для глубокого сверления и расточки, отличительной особенностью, которых является наличие направляющих элементов для опоры режущей части инструмента о стенки самого обрабатываемого отверстия. Наиболее целесообразным методом получения отверстий диаметром от 12 до 63 мм и глубиной до 4-5 диаметров является обработка сборными сверлами со сменными неперетачиваемыми пластинами. Они обеспечивают наименьшие инструментальные затраты по сравнению со всеми другими системами.
 Новейшей разработкой фирмы Sandvik Coromant в этой области являются сверла системы CoroDrill 880 (рис.2). Они пришли на смену сверлам типа U-Drill и еще более ранней системы Т-МmaxU. При разработке конструкции CoroDrill 880 инженерам Sandvik Coromant была поставлена задача за счет оптимизации геометрии режущей части добиться удвоения максимально допустимого уровня подач по сравнению с прежними конструкциями. Была создана и запатентована геометрия центральной пластины «Step Technology» (пошаговое врезание). Специальный выступ на центральной пластине вступает в работу первым и делает на торце детали кольцевой надрез, стабилизируя тем самым сверло, и обеспечивая баланс сил резания в сравнении со всеми существовавшими ранее конструкциями. Именно хорошая сбалансированность сил резания позволяет новому сверлу СoroDrill 880 работать с увеличением подачи до 2 раз, при этом обеспечивая более высокую точность и качество обработки отверстий.
Сверла СoroDrill 880 могут использоваться как во вращающейся оснастке на сверлильно-фрезерных станках, так и установленными стационарно при токарной обработке деталей. В последнем случае сверла могут выполнять не только операцию первоначального сверления, но и последующую расточку отверстия. Следует отметить, что при смещении сверла по относительно оси шпинделя в специальной вращающейся оснастке или в регулируемом патроне можно получить отверстия несколько большего диаметра, чем номинальный диаметр сверла.
Отдельного внимания заслуживает конструкция каналов для подачи СОЖ. При изготовлении сверл CoroDrill 880, Sandvik Coromant использует технологию получения винтовых каналов для COЖ в сальных корпусах. Благодаря расположению каналов для СОЖ в перьях сверла вблизи периферии корпуса, удается уменьшить толщину сердцевины и соответственно увеличить пропускную способность стружечных канавок.
Новые сверла обеспечивают уменьшение стоимости обработки отверстия за счет повышения производительности и снижения инструментальных затрат. Пластины CoroDrill 880 имеют по 4 эффективных режущих кромки, в то время как у сверл предыдущего поколения, имелось только 2 или 3 в зависимости от диаметра. Допуск на обработку отверстия составляет +0,25 мм при использовании стандартной оснастки, но может быть существенно улучшен до IT9 за счет регулируемого патрона.
Каковы типичные проблемы, возникающие при работе сверлильного инструмента, предназначенного для работы в технологических режимах с применением СОЖ и пути их устранения?
Андрей Малик, нач. отдела внедрения и испытаний ООО «Искар РФ Восток»
- Типичными проблемами являются: *отсутствие подвода СОЖ через шпиндель станка; *недостаточное давление и расход СОЖ; *несоответствие типа СОЖ данной аппликации.
Необходимо отметить сразу, что отсутствие внутреннего подвода СОЖ на самом станке делает применение сверл с каналами для СОЖ крайне неэффективным, а в ряде случаев вообще невозможным. При наличии данной опции на станке, но малом давлении и расходе также не избежать проблем. Для создания нормальных условий работы инструмента требуется модернизация станка, кардинальное решение – замена шпиндельного узла и рабочей гидростанции.
Опция внутреннего подвода СОЖ на станке должна обеспечивать минимальное давление СОЖ ≈15 бар при расходе ≈ 30 л/мин для эффективного использования сверл c глубиной сверления до 8 диаметров. Для сверл с глубиной сверления более 8D потребуется P ≈ 70-80бар и Q ≈ 100-120 л/мин.
В отдельных случаях вместо модернизации можно применить устройства для подачи СОЖ от дополнительной гидростанции.
ISCAR предлагает подобные устройства на базе МВ-соединения – CHS-MB или CHR-MB. Однако следует помнить, что при данном варианте становится невозможной автоматическая смена инструмента. Обоснованным такое решение становится при длительном использовании станка на одной операции (с использованием одного инструмента).
Правильный выбор СОЖ оказывает большое влияние на производительность и качество обработки. В большинстве случаев достаточно использовать СОЖ на основе водорастворимых эмульсий. Для обеспечения необходимой шероховатости и повышения стойкости ISCAR рекомендует применять СОЖ с концентрацией не ниже 10-15%. В условиях глубокого сверления и при обработке вязких склонных к налипанию материалов необходимо применять СОЖ на основе минеральных масел. Концентрация – согласно рекомендациям изготовителя.
Применение СОЖ при сверлении является важным фактором успешной работы оборудования и инструмента. При сверлении глубоких отверстий к режущим кромкам инструмента необходимо подводить СОЖ в больших количествах, она облегчает процесс резания, обеспечивает надежное и своевременное вымывание образовавшейся стружки и отвод теплоты от режущих кромок инструмента. Наиболее совершенным методом является подача жидкости через отверстия, проходящие внутри перьев сверла, а наиболее современные конструкции сверл предлагают такие производители как «SECO TOOLS АВ» (Швеция), SANDVIK COROMANT (Швеция) и ISCAR (Израиль). Выбор за потребителем.
Нина Сагадеева,
|