Сверление без дефектов: максимальная эффективность с помощью высокоточных твердосплавных сверл для закаленных сплавов

Определение высокой точности при твердосплавном сверлении

В сфере современной обработки термин «высокая точность» — это не просто маркетинговый ярлык, а поддающийся количественной оценке технический стандарт. Стандартных твердосплавных сверл часто бывает достаточно для обработки отверстий общего назначения с небольшим допуском отверстия (например, /-0,1 мм). Однако настоящее высокоточное твердосплавное сверло спроектировано так, чтобы обеспечить допуск H7 или выше непосредственно из заготовки, что часто устраняет необходимость в последующих операциях развертывания или растачивания. Эти инструменты характеризуются особым составом подложки, обычно из сверхмелкозернистого карбида вольфрама, который обеспечивает необходимую твердость и прочность на поперечный разрыв для сохранения целостности кромки при экстремальных силах резания.

Определяющей характеристикой этих сверл часто является их общее указанное биение (T.I.R.) и допуск на хвостовик. Высокоточные сверла обычно имеют допуск хвостовика h6, что обеспечивает почти идеальную посадку в гидравлические или термозажимные патроны. Эта жесткость имеет первостепенное значение; даже биение в 10 микрон может значительно снизить стойкость инструмента и качество отверстия при сверлении таких материалов, как инконель, титан или закаленные инструментальные стали (45-65 HRC).

Важные геометрические особенности для эвакуации стружки и стабильности

Геометрия высокоточного сверла представляет собой сложный баланс между способностью к самоцентрированию и эффективностью удаления стружки. В отличие от стандартных сверл для джобберов, в высокоточных вариантах часто используется многогранная заточка или специальная долото с S-образной формой. Такая конструкция снижает осевые силы и позволяет сверлу самоцентрироваться сразу после контакта с заготовкой, что имеет решающее значение для поддержания точности позиционирования без точечного сверла.

Конструкция канавок и углы спирали

Удаление стружки является наиболее распространенной причиной отказа при сверлении глубоких отверстий. В высокоточных сверлах используются переменные углы спирали или полированные канавки для ускорения отвода стружки. При сверлении нержавеющей стали или алюминия более крутая спираль (30° и выше) помогает быстро выводить стружку из отверстия. И наоборот, для более твердых материалов меньший угол спирали обеспечивает более толстую сердцевину и большую прочность поперечного сечения, чтобы противостоять кручению.

Архитектура с двойной маржой

Отличительной особенностью твердосплавных сверл премиум-класса является конструкция с «двойным запасом». В то время как стандартные сверла имеют один запас на каждую площадку для направления инструмента, высокоточные модели часто имеют второй запас. Он действует как вторичный направляющий подшипник, сглаживая сверление и действуя как полирующий инструмент. В результате получается просверленное отверстие с качеством поверхности, которое может конкурировать с рассверливанием, часто достигая значений Ra ниже 1,6 микрон.

Оптимизация производительности: покрытия и стратегии подачи СОЖ

Сама по себе подложка не может выдержать термический удар, возникающий на режущей кромке во время высокоскоростной обработки. Усовершенствованные покрытия методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) имеют важное значение. Нитрид алюминия и титана (AlTiN) и нитрид титана и кремния (TiSiN) являются отраслевыми стандартами для высокоточных применений. Эти нанокомпозитные покрытия создают тепловой барьер, позволяя теплу отводиться вместе с чипом, а не передаваться в подложку инструмента.

• AlTiN (нитрид алюминия и титана): Идеально подходит для сухой обработки или минимального количества смазки (MQL) сталей твердостью до 50 HRC.
• TiSiN (титан-кремний-нитрид): Обеспечивает исключительную твердость и стойкость к окислению, подходит для закаленных сталей и суперсплавов.
• Алмазоподобный углерод (DLC): Специально используется для цветных металлов, таких как алюминий и медь, для предотвращения наростов на кромке (BUE).

Кроме того, возможность внутреннего подвода СОЖ является непреложным требованием для глубокого сверления (глубина более 3-х диаметров) в условиях высокой точности. Сверла со сквозной подачей СОЖ подают жидкость под высоким давлением непосредственно в зону резания, смывая стружку и мгновенно охлаждая режущую кромку. Это предотвращает повторное резание стружки — основную причину плохого качества поверхности и катастрофической поломки инструмента.

Рекомендуемые параметры для применения закаленной стали

Использование высокоточных твердосплавных сверл требует соблюдения строгих параметров. «Угадывание» подач и скоростей неизбежно приведет к преждевременному износу. Ниже приведена справочная таблица сверления инструментальной стали (H13, D2) при твердости 48–52 HRC с использованием высокоточного твердосплавного сверла с покрытием. Отметим, что жесткость установки предполагается оптимальной.

Устранение неполадок, распространенных в моделях износа

Даже при использовании инструментов премиум-класса могут возникнуть проблемы. Выявление характера износа использованного сверла является наиболее эффективным способом диагностики технологических ошибок. Операторы должны регулярно проверять режущие кромки и края под увеличением.

• Скол внешнего угла: Обычно указывает на чрезмерное биение или скорость резания, которая слишком высока для твердости материала. Проверьте держатель инструмента T.I.R. и уменьшите обороты.
• Износ кромки долота: Указывает на слишком низкую скорость подачи, в результате чего инструмент трётся, а не режет, или центральная высота станка смещена. Немного увеличьте скорость подачи.
• Застроенная кромка (BUE): Обычно встречается в мягких материалах. Это говорит о том, что концентрация охлаждающей жидкости слишком низкая или покрытие не подходит для материала (например, прилипание AlTiN к алюминию).
• Маржинальный износ: Чрезмерный износ кромок обычно указывает на усадку отверстия (зажатие материала на сверле) или недостаточную смазывающую способность СОЖ.

Инвестирование в высокоточные твердосплавные сверла обеспечивает значительную окупаемость инвестиций за счет сокращения времени цикла и исключения процессов вторичной отделки. Однако их производительность зависит от жесткой системы, правильных параметров и превентивного управления сроком службы инструмента.