Статьи / Обработка отверстий

Статьи

При изготовлении большинства деталей требуется обрабатывать отверстия. Отверстия  могут быть как типовыми элементами детали, и использоваться, например, для размещения крепежа, либо являться исполнительными поверхностями, по которым происходит сопряжение деталей в механизме, либо служить каналами для передачи жидкостей или газов.  Таким образом, в зависимости служебного назначения требования к точности и качеству обработки поверхности могут существенно отличаться. Наиболее важным параметром, влияющим на выбор технологии обработки отверстий, является отношение глубины к диаметру (Lотв. / D). В современной металлообработке принято считать отверстия неглубокими если это отношение не превышает 5. Для обработки таких отверстий, без каких либо ограничений могут быть применены все виды сверления и окончательной обработки концевым и расточным инструментом. В тоже время к глубоким, однозначно относятся отверстия, с отношением глубины к диаметру более 20. Здесь 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. Соответственно, в диапазоне промежуточных соотношений длины к диаметру могут использоваться с определенными ограничениями, как удлиненные версии обычных инструментов, так и инструменты для обработки глубоких отверстий. Каждая из представленных систем показывает наивысшую эффективность в своем диапазоне диаметров и глубин сверления.

Наиболее целесообразным методом получения отверстий  диаметром от12 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.

Они пришли на смену хорошо зарекомендовавшим себя сверлам типа U-Drill  и еще более ранней системы  Т-МmaxU. Прежние конструкции сверл со сменными неперетачиваемыми пластинами обеспечивали высокую производительность сверления в основном за счет увеличения скоростей резания, зато уровень подач оставался относительно низким  и практически не превышал 0, 2 мм/об даже для крупных сверл. При разработке конструкции CoroDrill 880 во главу угла была поставлена задача обеспечения возможности повышения подач. Инженерам Sandvik Coromant  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»,что в переводе означает пошаговое врезание. Специальный выступ на центральной пластине вступает в работу первым и делает на торце детали кольцевой надрез, стабилизируя тем самым сверло, и обеспечивая непревзойденный баланс сил резания в сравнении со всеми существовавшими ранее конструкциями. Именно идеальная 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.

Надежность сверл CoroDrill 880 настолько высока, что они могут с успехом использоваться как для сверления пересекающихся отверстий таки для выборки металла при последовательной обработке частично перекрывающихся отверстий.

Отдельного внимания заслуживает конструкция каналов для подачи СОЖ.

При изготовлении сверл CoroDrill 880, Sandvik Coromant  использует уникальную 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 практически двукратное уменьшение стоимости обработки отверстия, не только за счет повышения производительности, но и за счет 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.

Самым высокопроизводительным инструментом для обработки отверстий малого диаметра являются сверла из цельного твердого сплава. До недавнего времени эти сверла позволяли вести обработку на глубину до 5-7 диаметров. Но разработки последнего времени позволили растянуть диапазон глубин обработки цельнотвердосплавными сверлами до 12-14 диаметров. Такие сверла поставляются по спецзаказу. Также недавно фирмой Sandvik Coromant  выпущены сверла СoroDrill 842 отличающиеся оптимизированной геометрией для обработки чугуна. Эти сверла  изготовлены из нового сплава GC1210 с покрытием «Alcrona», обеспечивающим повышение износостойкости в 1,5 -2 при обработке чугуна.

Интересной новинкой являются сверла СoroDrill 805. Дело в том, что для обработки отверстий диаметром 25- 65 мм на глубину 7-13 диаметров долгое время в принципе не существовало высокоэффективного инструмента. Несмотря на повсеместное распространение твердосплавных сверл, в этом диапазоне продолжали безраздельно господствовать сверла из быстрореза. Идея Sandvik Coromant состоит в гибридизации конструкции. Новые сверла CoroDrill 805 имеют режущую часть идентичную по геометрии и унифицированную по пластинам со сверлами глубокого сверления. Режущую часть продолжает традиционной формы с прямыми стружечными канавками и цилиндрическим хвостовиком, что позволяет использовать их на обычном сверлильно-фрезерном оборудовании, не прибегая к помощи станков для глубокого сверления. Теперь можно не снимая детали с обрабатывающего центра просверлить в ней глубокое отверстие. Для начала работы сверлу СoroDrill 805 необходимо обеспечить направление, изготовив в детали плотное отверстие номинального диаметра на глубину около 20 мм. CoroDrill 805 при медленном вращении вводится в него режущая часть базируется по направляющим пластинкам относительно стенок пилотного отверстия и затем сверление производится на обычных режимах. При этом достигается точность отверстия на уровне IT10, причем сверла поставляются с номинальным диаметром по требованию заказчика через 0,01 мм. Для эвакуации стружки сверлам требуется внутренняя подача СОЖ. Сейчас длина сверл СoroDrill 805 ограничивается только технологическим возможностями изготовления корпуса и составляет 13хD для малых диаметров и 7хDдля сверл большого размера. Но конструктивно эти сверла способны сверлить и глубже, поэтому в зависимости от успешности промышленной эксплуатации возможно расширение ассортимента в сторону больших длин.

Конструкции сверла для  отверстий большого диаметра, более 65 мм в настоящее время практически не меняются. Вероятно, это связано с тем, что возможности современного оборудования мало подходят для восприятия больших усилий от крупных сверл. Кроме того, массивный инструмент плохо перемещается механизмами автоматической замены. В тоже время станки с ЧПУ позволяют эффективно решать вопрос обработки больших отверстий методом фрезерования с винтовой интерполяцией. Sandvik Coromant предлагает целую гамму фрезерных систем, позволяющих выбрать наиболее подходящую фрезу в зависимости от требований к обработке.

Так фрезы CoroMill210 успешно работают на вылетах до 6 диаметров оправки, что дает возможность обрабатывать отверстия в сплошном металле на глубину 3-4D. Надежность работы этих фрез определяется весьма малым углом в плане, который составляет 10 градусов. Таким образом, силы резания направлены вдоль оси оправки, что снижает вибрации. А эффект утоньшения стружки позволяет добиваться высоких подач на зуб.

 Наиболее производительную обработку относительно неглубоких отверстий  (до 2-3D) могут осуществлять фрезы с круглыми пластинами типов CoroMill200 и СoroMill300. Зависимости от размеров осевой шаг спирали при винтовой интерполяции этими фрезами может доходить до 8 мм. Конечно, это скажется на качестве поверхности стенок отверстия, но для черновой обработки это наилучший выбор.

Если точность и шероховатость стенок отверстия является критерием выбора, то наилучшим образом подходят фрезы CoroMill 390. Они в исполнении с пластинами размером 11 или 17 мм одинаково хороши и для предварительной и для окончательной обработки отверстий. Достижимая точность на уровне IT11.

Если требуется еще большая точность, то можно окончательно обработать отверстие цельнотвердосплавной фрезой CoroMill Plura по круговой интерполяции за один проход на всю высоту стенки. Для этого используются чистовые многозубые фрезы R215 с длиной режущей части до 95мм. Достижимая точность обработки IT8-IT9 а для больших диаметров даже IT7, и во многом определяется не инструментом, а качеством используемого оборудования. Возможно, также уложиться в отклонение по конусности отверстия не превышающее 0,01-0,02.

Также следует отметить, что благодаря системе Tailor Made c параметрическим моделированием инструмента по размерам заказчика фирма Sandvik Coromant может выпускать ступенчатые и комбинированные сверла различных конструкций. К ним относятся, свела с неперетачиваемыми пластинами U-Drill и цельнотвердосплавные  сверла Delta C. Целесообразность использования более дорогого, но производительного комбинированного инструмента определяется экономическим расчетом и может быть выполнена специалистами фирмы.

Автор: Беляев М.П., начальник отдела маркетинга ООО "Сандвик"