Инструменти за пробиване на дълбоки отвори

• Едно от най-значимите предизвикателства на пробиването на дълбоки отвори е контролирането на биенето, което нараства с увеличаване на дължината на режещия инструмент
  
  
• Склонност за захождане на инструмента се поражда и от затъпен режещ ръб, поради което е важно да се знае кога е дошло времето да се заточи или замени свредлото
  
  
• Повечето инструменти за пробиване на дълбоки отвори разполагат с вътрешна система за охлаждане, която спомага за отвеждането на стружките

Ефективната изработка на дълбоки отвори може да постави редица предизвикателства пред производителите. За да се създаде качествен краен продукт при същевременно поддържане на разходите под контрол и на прогнозируем експлоатационен живот на инструмента, цеховете трябва да могат да постигнат точност, повторяемост и достатъчна степен на финишна обработка. Изборът на най-добрия инструмент за задачата и внедряването на подходящите технологични процедури могат да спомогнат за превръщането на тази дейност в производителен и печеливш процес.

Често срещани предизвикателства

Едно от най-значимите предизвикателства на пробиването на дълбоки отвори е контролирането на биенето, което нараства с увеличаване на дължината на режещия инструмент. Замяната на инструмент, чиято дължина е 6 пъти колкото диаметъра му, с такъв, чиято дължина е 30 пъти диаметъра му, например, ще доведе до съществено по-голямо биене. За компенсиране на увеличаващото се биене на по-дългите инструменти може да спомогне прилагането на по-надеждна технология на захващане.

Разпространен проблем при използването на по-дълги свредла (особено на такива с дължина 12 пъти колкото диаметъра им) е захождането на инструмента по детайла. При опит за навлизане в детайла, поради въртенето на инструмента, той е склонен да се движи по повърхността му, вместо да пробива надолу в него. Осигуряването на чиста, перпендикулярна повърхност е важно за предотвратяването на този проблем. Пробиването на лят детайл или такъв с грапава повърхност може да се осъществи с по-къси и по-устойчиви свредла, но по-дългите инструменти имат по-висока склонност да захождат, което бързо може да доведе до счупване. Склонност за захождане на инструмента се поражда и от затъпен режещ ръб, поради което е важно да се знае кога е дошло времето да се заостри или замени свредлото.

Може да се използва центриращо свредло за подобряване на точността на следващия използван инструмент. Центриращото свредло създава по-голям ъгъл от този, създаден с инструмента за пробиване на дълбоки отвори, с цел да направлява по осевата линия. Пробиването на спомагателни отвори има подобна цел, но предоставя по-високо ниво на направляване, тъй като те обикновено са с дълбочина от един до два пъти диаметъра. Когато се пробива наклонена повърхност, има вероятност инструментът да заходи по наклона. Фрезоването на равнина на повърхността и дори пробиването на спомагателен отвор може да предотврати това.

Гореописаните процедури намаляват вероятността от счупване на първичния режещ ръб на свредлото или дори от отчупване на ъгъл при навлизане в материала. Често когато се отчупи ъгъл, могат да бъдат произведени няколко некачествени детайла, преди да се забележи. Прилагането на тези процедури ще редуцира възможността за изработване на неизправни детайли и ще създаде по-последователен и надежден процес в дългосрочен план.

Контрол на стружкоотвеждането

Повечето инструменти за пробиване на дълбоки отвори разполагат с вътрешна система за охлаждане, която спомага за отвеждането на стружките. Често се случва обаче да не е налична такава система – диаметърът на свредлото може да е твърде малък например, какъвто е случаят при микросвредлата за дълбоки отвори, които са с диаметър под 1,5 мм и дължина до 80 пъти диаметъра. Изискванията на приложението също могат да не позволяват прилагането на вътрешно охлаждане заради естеството на материала. Възможно е също, ако машината е по-стара, да не разполага с функция за вътрешно охлаждане.

Предимството от използването на вътрешно охлаждане е това, че то подобрява стружкоотвеждането и същевременно охлажда режещия ръб. Охлаждащата течност се впръсква на дъното на отвора, което, от своя страна, води до избутването на стружките на повърхността.
Когато няма вътрешно охлаждане, за отвеждане на стружките от отвора може да се приложи пробиване на степени. Обикновено, когато се прилага този подход с външно охлаждане, инструментът се извежда почти изцяло от отвора, като само върхът му остава вътре. Този процес изисква значително повече време в сравнение с използването на вътрешно охлаждане.

Покритията на инструментите също могат да изиграят съществена роля за контролирането на стружкоотвеждането. Всяка година се появяват нови покрития и много от тях са по-ефективни при по-високи скорости. Ключът се крие в това да се използва покритие, което е подходящо за материала на детайла и да се работи при препоръчителните за това покритие скорости. Неспазването на тези процедури може да доведе до отлагане на покритието върху ръба, което е свързано с влошено стружкоотвеждане и риск от повреда на инструмента.

Праволинейност на отвора

Лентата (margin) на свредлото е частта от инструмента, която в действителност влиза в контакт с отвора. Двулентовите свредла се предпочитат за материали, отделящи дълги стружки. По-малкият брой ленти предоставя допълнителна хлабина в тези материали, позволявайки на инструмента да пробие отвор в ситуация, в която това би могло да бъде невъзможно с четирилентово свредло.

Четирилентовите свредла предлагат отлична праволинейност на отвора в сравнение с двулентовите. Недостатък е, че те проявяват склонност към счупване в материали, отделящи дълги стружки. Макар и да не са много разпространени, са налични и шестлентови свредла. Допълнителната точка на контакт спомага за оформяне на още по-праволинеен отвор при поддържане на по-точен диаметър. Така че в обобщение може да се каже, че повечето на брой ленти допринасят за по-висока точност при поддържане на по-добър повърхностен финиш, но ограничават големината на хлабината за отвеждане на стружките.

Друга възможност за подобряване на праволинейността на отвора е да се използват няколко свредла, започвайки с по-къс, по-стабилен инструмент и постепенно преминавайки към по-дълги инструменти. Ако за създаването на отвор с дължина 80 пъти диаметъра се използва инструмент със същата дължина, има голяма вероятност от захождане на свредлото по повърхността на детайла. Възможно е да не се получи и праволинеен отвор, просто заради дължината и гъвкавостта на инструмента. Един начин да се избегне това е да се пробие спомагателен отвор с дълбочина два пъти диаметъра, след което да се пробие отвор с дълбочина 20 пъти диаметъра, след което и отвор с дълбочина 80 пъти диаметъра. Насочването на свредлото с дължина 80 пъти диаметъра през отвора с дълбочина 20 пъти диаметъра би следвало да осигури адекватно ниво на праволинейност.

При избора на последователността от свредла трябва да се внимава. Предходното свредло в серията трябва да има по-голям ъгъл на пробиване и малко по-голям диаметър, за да се избегне каквото и да е зацепване. Например, допуските за диаметъра на свредлото ще преминат от положителни при пробиването на отвора с дълбочина 20 пъти диаметъра до отрицателни за отвора с дълбочина 80 пъти диаметъра.Едно 1-милиметрово свредло с дължина 20 пъти диаметъра може да е с диаметър от 1 до 1,004 мм. Тогава свредлото с дължина 80 пъти диаметъра ще има същия толеранс, но от отрицателната страна. Инструментът с дължина 20 пъти диаметъра също трябва да има по-голям ъгъл на пробиване.

Насоки при избора на инструмент

Отвъд това да е налице представа за диаметъра и ъгъла на пробиване на свредлото (ако ще се правят спомагателни отвори), е важно да се избягват инструменти за дълбоки отвори с неизползвана дължина. Неизползваната дължина води до биене и допълнителни разходи и понижава нивото на устойчивост на цялата установка.

Друго ключово съображение при избора на свредло е свързано с това дали ще се използва вътрешно охлаждане или не и дали то ще бъде под високо налягане. Обикновено времето на цикъла се съкращава, когато се използват свредла с вътрешно охлаждане. Технологията се предлага от редица производители за диаметри до 0,50 мм.

Съществува нова технология за външно охлаждане, която позволява на производителите да използват зърниста структура за създаването на инструменти с изненадващо ниво на гъвкавост. Предлагат се и някои нови технологии за покритие. Обикновено покритие може да бъде нанесено върху инструменти с диаметър до 0,2 мм, но едно от иновативните покрития позволява елиминирането на нуждата от полиране след шлифоване на инструмента. Частиците на покритието са толкова фини, че запълват порите на твърдосплавния материал, създавайки гладък повърхностен финиш.