Presné karbidové vrtáky: Geometria, povlaky a výber pre výrobu otvorov s vysokou toleranciou

Presné tvrdokovové vrtáky nie sú generickou náhradou štandardných špirálových vrtákov HSS. Keď váš proces obrábania vyžaduje otvory s odchýlkou ​​priemeru pod 0,01 mm, povrchovú úpravu Ra 0,8 alebo lepšiu a bez otrepov na výstupnej strane v 32 HRC kalenej oceli, praktickou voľbou je tvrdokovový vrták brúsený na mikro tolerancie. Tu je zdôvodnenie tohto záveru a čo to znamená pre váš rozpočet na nástroje.

Čo robí karbidový vrták „presným“?

Slovo presnosť opisuje viac ako ostrie. Presný karbidový vrták sa vyrába a kontroluje tak, aby jeho tolerancia priemeru, hádzanie a stav ostria zostali konzistentné od nástroja k nástroju. Samotný karbid prispieva k výkonu: častice karbidu volfrámu v kobaltovej matrici poskytujú tvrdosť 89 až 93 HRA, čo je ďaleko nad 63 až 65 HRC typickými pre rýchloreznú oceľ. Táto tvrdosť umožňuje vrtáku zachovať si svoju reznú geometriu pri oveľa vyšších rezných rýchlostiach. Odoláva tiež abrazívnemu opotrebovaniu liatiny, hliníkových zliatin a vysokopevnostných ocelí.

Ale samotná tvrdosť nemôže kontrolovať veľkosť otvoru. Presné brúsenie na päťosových CNC nástrojových brúskach drží okraj vrtáka a geometriu pásu na úzkych pásoch. Typický presný karbidový vrták môže mať toleranciu priemeru h6 alebo lepšiu, zatiaľ čo štandardný robotnícky vrták sa môže odchyľovať niekoľkonásobne. Pre používateľov to znamená menej opráv, stabilnejšie cykly stroja a predvídateľnú životnosť nástroja.

Geometria: skutočný hnací motor kvality otvoru

Geometria karbidového vrtáka určuje, či sa trieska láme čisto, či steny otvoru zostanú pravdivé a akú silu vrták vidí. Najdôležitejšie sú štyri funkcie.

• Bodový uhol. Pre ocele je bežný 140-stupňový bod. Znižuje ťah a je menej náchylný na chôdzu pri vstupe. 118-stupňový bod vyhovuje mäkším materiálom a v niektorých podmienkach zlepšuje zaoblenie otvorov. Pre kalené ocele 135- až 140-stupňový hrot s deleným britom znižuje rezný tlak a pomáha vycentrovať nástroj.
• Uhol skrutkovice. Vysoký uhol skrutkovice (30 až 40 stupňov) umožňuje lepšie odvádzanie triesok v hlbokých otvoroch. Nižší uhol skrutkovice (20 až 25 stupňov) poskytuje silnejšiu reznú hranu pre tvrdšie, menej tvárne materiály.
• Hrúbka siete. Hrubšie stojiny poskytujú väčšiu tuhosť za cenu vyššieho ťahu. Presné vrtáky pre malé priemery často používajú tenký pás so samostrediacim hrotom, aby sa zabránilo vychýleniu.
• Šírka okraja. Presné okraje stabilizujú vrták v otvore. Nerovnomerné okraje vytvárajú oválnosť a chvenie, ktoré sú viditeľné ako prerezané drážky na stene otvoru.

Ak je niektorá z nich o malú toleranciu mimo, vrták môže stále rezať, ale otvor zlyhá. To je dôvod, prečo je presný karbidový vrták skôr kompletný systém než naostrená tyč.

Povlaky: Kde sa životnosť nástroja stretáva s toleranciami

Povlaky predlžujú životnosť nástroja tým, že znižujú trenie a chránia karbid pred teplom. Ovplyvňujú tiež interakciu vrtáka s materiálom obrobku. V tabuľke nižšie sú uvedené bežné typy povlakov a ich umiestnenie.

Vrták s povlakom dokáže udržať užšie tolerancie dlhší čas, pretože hrana zostáva ostrá. Náter však nenahrádza správnu geometriu. Keď si vyberiete vrták s povlakom, skontrolujte, či je povlak nanesený na hotovú brúsenú hranu a či je hrúbka povlaku rovnomerná. Nerovnomerný povlak môže spôsobiť rezanie vrtáka s miernym kývaním a vytváranie skosenia.

Výber presného karbidového vrtáka: parametre, na ktorých záleží

Pri špecifikácii presného karbidového vrtáka pre náročnú prácu by ste sa mali rozhodovať v tomto poradí. Najprv skontrolujte stav materiálu. Po druhé, nastavte požiadavky na otvory. Po tretie, prispôsobte nástroj stroju a prevádzke.

1. Tvrdosť a zloženie materiálu. Pre materiály nad 35 HRC použite karbidovú triedu s vyšším obsahom kobaltu alebo submikrónovým zrnom odolnejším voči opotrebovaniu, v závislosti od toho, či je práca nepretržitá alebo prerušovaná. Pre liatinu môže byť efektívnejšia konštrukcia s rovnou drážkou alebo nízkou špirálou.
2. Popisky otvorov. Identifikujte toleranciu priemeru, skutočnú polohu, požadovanú povrchovú úpravu a očakávanú hĺbku. Hĺbka otvoru s trojnásobkom priemeru s toleranciou H7 vyžaduje iný vrták ako otvor s osemnásobným priemerom s voľnejšou toleranciou.
3. Schopnosť stroja. Predpokladom je pevné vreteno a stabilný držiak nástroja. Ak má stroj veľké hádzanie alebo slabú tuhosť, aj ten najlepší karbidový vrták vytvorí kužeľové otvory. V takom prípade zvážte verziu s dĺžkou pahýlu na zvýšenie tuhosti.
4. Odstraňovanie chladiacej kvapaliny a triesok. Pre otvory hlbšie ako trojnásobok priemeru sa dôrazne odporúča vnútorné chladenie. Chladiaca kvapalina cez nástroj rýchlo vyplavuje triesky a udržuje zónu rezu chladnú, čo pomáha udržiavať priemer a predchádza zlyhaniu nástroja.

Pre hlbší pohľad na to, ako geometria, povlaky a materiály interagujú vo vysoko presných karbidových vrtákoch, nájdete v našom praktickom návode na presná geometria karbidových vrtákov a povlaky .

Keď sa úzke tolerancie stretnú s tvrdým obrábaním

Presné karbidové vrtáky sú obzvlášť cenné pri výrobe automobilových motorov a prevodoviek. Napríklad opracovanie ojnice vyžaduje vyvŕtanie otvoru pre piestny čap s toleranciou H6 až H7, povrchovou úpravou Ra 0,8 a konzistentnou stredovou vzdialenosťou. V tejto aplikácii musí vrták odolávať aj prerušovanému rezu, ku ktorému dochádza, keď nástroj vychádza z kovanej ocele. Bežný HSS vrták bude zvyčajne potrebovať časté prebrusovanie a môže vytvárať zvonové ústie na vstupe alebo otrepy na výstupe. Presný karbidový vrták s vyváženým pásom a špeciálnou geometriou hrotu dokáže udržať veľkosť pre tisíce cyklov.

V motorových blokoch si otvory olejovej galérie, otvory pre kolíky a otvory vedenia ventilov vyžadujú určitú úroveň presnosti. Tvrdokovové vrtáky pomáhajú zabezpečiť, aby tieto prvky boli správne zarovnané v zostavenom motore. Keď sa nástroj rovnomerne opotrebováva, procesný prostriedok zostáva stabilný, čo umožňuje výrobnej linke používať štandardné kontrolné diagramy namiesto toho, aby reagovala na posun.

Rovnaký princíp platí pre ostatné komponenty: skrine prevodoviek, telesá ventilov, hydraulické rozdeľovače a letecké podzostavy. Všade tam, kde súčiastka potrebuje čistý, rozmerovo stabilný otvor, presný karbidový vrták ponúka priamu cestu k zníženiu miery šrotu a menšiemu počtu hodín prepracovania.

Prevádzkové parametre a bežné úskalia

Výber správneho vrtáka je len polovica úspechu. Druhá polovica to beží správne. Karbid je tvrdý, ale tiež citlivý na tepelné šoky a vibrácie.

Častou chybou je použitie príliš nízkej rýchlosti rezania. Karbid funguje najlepšie, keď je rýchlosť rezania dostatočne vysoká na to, aby vytvorila určité teplo v šmykovej zóne, ale nie tak vysoká, aby sa ostrie zlomilo. Pre kalenú oceľ je počiatočným bodom rezná rýchlosť 60 až 120 m/min s posuvom 0,03 až 0,10 mm/ot, potom sa upraví na základe údajov o životnosti nástroja. Použite pevné nastavenie, krátky previs a držiak, ktorý dokáže udržať hádzanie menšie ako 0,005 mm. Pred každým cyklom musí byť hrot vŕtania zbavený odlamovacích hrán. Ak na vonkajšom rohu vidíte nadmerné opotrebovanie, rýchlosť môže byť príliš vysoká. Ak vidíte na reznej hrane triesky, posuv môže byť príliš vysoký alebo hrot nemusí byť vhodný pre materiál.

Ďalším rizikom je balenie čipov. V hlbokých dierach, ak sa triesky neodvádzajú, môžu sa privariť k okraju vrtáka a spôsobiť nadmernú veľkosť otvoru. Vnútorný chladiaci vrták s leštenými drážkami a vysokým uhlom skrutkovice toto riziko znižuje. Ak nie je k dispozícii vnútorná chladiaca kvapalina, použite cyklus naťahovania s krátkou vzdialenosťou zatiahnutia a úplným prepláchnutím chladiacej kvapaliny.

Presný karbidový vrták je investíciou do stability procesu, nie len spotrebným materiálom. Keď vyberiete správnu triedu, geometriu a povlak, získate kontrolu nad kvalitou otvoru, životnosťou nástroja a časom cyklu. Pri aplikáciách, ako sú bloky motorov, skrine prevodoviek a iné vysokoobjemové presné komponenty, sa táto kontrola priamo premieta do nižších nákladov na diel. Ak vaše súčasné nástroje nedokážu udržať tolerancie, ktoré požadujete, namiesto posledného je prvým miestom, kde by ste sa mali pozrieť na presný karbidový vrták.