Odprowadzanie wiórów z wiertła węglikowego: jak zapobiegać gromadzeniu się i pękaniu wiórów

Odprowadzanie wiórów jest jednym z najważniejszych warunków stabilnego wiercenia węglików spiekanych, zwłaszcza w przypadku głębokich otworów, otworów nieprzelotowych, stali nierdzewnej, stali stopowej, aluminium i innych materiałów, w których wióry mogą się zwijać, ściskać lub zespawać wewnątrz rowka. Wiertło węglikowe może mieć odpowiednią średnicę, powłokę i gatunek węglika, ale jeśli wióry nie mogą płynnie opuszczać otworu, obciążenie skrawaniem gwałtownie wzrasta. Rezultatem może być słaba jakość wykończenia otworu, otwory o dużych rozmiarach lub stożkowe, odpryski na krawędziach, nagłe pęknięcie wiertła lub problem z odpadami obrabianego przedmiotu, który jest znacznie droższy niż samo narzędzie.

W przypadku mechaników CNC, inżynierów procesu i zespołów zakupowych ewakuacja wiórów nie powinna być traktowana jako drobny szczegół po wyborze narzędzia. Jest to część projektu procesu wiercenia. Prawidłowe rozwiązanie to zazwyczaj połączenie geometrii wiertła, strategii podawania chłodziwa, metody wwiercania, stabilności wejścia i konserwatywnej walidacji parametrów. W tym przewodniku wyjaśniono, jak zdiagnozować upakowanie wiórów podczas wiercenia węglików spiekanych i jak dostosować proces bez zgadywania.

Dlaczego odprowadzanie wiórów ma znaczenie podczas wiercenia węglików spiekanych

W przeciwieństwie do frezowania, gdzie wióry często mają otwartą przestrzeń do opuszczenia strefy skrawania, wiercenie zatrzymuje krawędzie skrawające w wąskim otworze. Wiór musi się uformować, zwinąć, przemieszczać się wzdłuż rowka i opuścić otwór, zanim zostanie ponownie przycięty lub ściśnięty. Gdy ścieżka chipa zostanie ograniczona, może pojawić się jednocześnie kilka mechanizmów awarii:

• Wióry zacinają się pomiędzy rowkiem wiertniczym a ścianą otworu, zwiększając moment obrotowy.
• Ponownie przycięte wióry uszkadzają krawędź skrawającą i pozostawiają rysy wewnątrz otworu.
• Ciepło gromadzi się, ponieważ wióry mniej skutecznie odprowadzają ciepło ze strefy skrawania.
• Chłodziwo nie może dotrzeć do krawędzi skrawającej, zwłaszcza w przypadku otworów nieprzelotowych lub głębokich.
• Korpus wiertła może się odkształcić lub zatrzeć, powodując katastrofalne w skutkach uszkodzenie.

Dlatego też dwa wiertła z podobnego materiału i powłoki mogą działać zupełnie inaczej przy tej samej głębokości otworu. Ten z lepszą kontrolą wiórów i dostępem do chłodziwa może zapewnić stabilniejsze wyniki, nawet jeśli jego specyfikacje katalogowe wyglądają podobnie.

Typowe objawy słabego odprowadzania wiórów

Nagły wzrost momentu obrotowego

Stopniowy wzrost obciążenia wrzeciona lub nagły skok momentu obrotowego podczas wiercenia często oznacza, że ​​wióry nie opuszczają już otworu gładko. Jeżeli problem pojawia się po osiągnięciu przez wiertło określonej głębokości, bardziej prawdopodobne jest gromadzenie się wiórów niż zwykłe zużycie krawędzi.

Złamane wiertło w pobliżu przejścia fletu lub trzpienia

Gdy wióry zablokują się w otworze, wiertło może przestać się swobodnie obracać, podczas gdy maszyna będzie kontynuować posuw. Może to spowodować duże naprężenia skrętne i złamać wiertło. Jeśli pękanie powtarza się na podobnych głębokościach, przed zmianą gatunku węglika należy sprawdzić odprowadzanie wiórów.

Porysowana lub szorstka ściana otworu

Długie, splątane lub ponownie przycięte wióry mogą ocierać się o ściankę otworu i uszkodzić powierzchnię. W przypadku precyzyjnych otworów może to również mieć wpływ na późniejszą wydajnośćRozwiertaki węglikowe, ponieważ rozwiercanie nie może w pełni skorygować poważnych uszkodzeń spowodowanych wierceniem lub słabej prostoliniowości otworu.

Narost na krawędzi wiercenia

W przypadku aluminium i niektórych stali nierdzewnych słabe odprowadzanie wilgoci może łączyć się z przyczepnością. Wióry mogą przyklejać się do krawędzi skrawającej lub marginesu, zwiększając tarcie i powodując nierówne cięcie wiertła.

Niespójny rozmiar lub lokalizacja otworu

Jeśli wióry są uwięzione nierównomiernie po jednej stronie wiertła, narzędzie może zostać przesunięte względem środka. Może to powodować zbyt duże otwory, słabą okrągłość lub błędy pozycjonowania, nawet jeśli samo narzędzie nie jest w widoczny sposób zużyte.

Główne przyczyny pakowania wiórów

Geometria rowka nie jest dopasowana do objętości wiórów

Wiertła z niewystarczającą przestrzenią na rowku mogą działać zadowalająco w płytkich otworach, ale w miarę wzrostu głębokości będą sprawiać problemy. Materiał tworzący długie lub grube wióry wymaga wystarczającej objętości rowka, aby wynieść te wióry. Gdy przestrzeń rowka jest ograniczona, wióry ściskają się wewnątrz otworu.

W przypadku trudnych zastosowań wybórWiertła węglikowenależy wziąć pod uwagę nie tylko średnicę i powłokę, ale także kształt rowka, spiralę, projekt marginesu i dostępność otworu na chłodziwo.

Posuw i prędkość nie wytwarzają możliwych do zarządzania wiórów

Grubość wióra jest kontrolowana w dużej mierze przez posuw na obrót. Jeśli podawanie jest zbyt małe, wióry mogą stać się cienkie, żylaste i trudne do złamania. Jeżeli posuw jest zbyt duży, wióry mogą stać się gęste i spowodować przeciążenie rowka. Prędkość skrawania wpływa również na zachowanie ciepła i materiału.

Celem nie jest po prostu zmniejszenie posuwu, gdy wiercenie staje się niestabilne. W przypadku niektórych materiałów nieznaczne zwiększenie posuwu w bezpiecznym zakresie może poprawić łamanie wiórów. Jednakże wszelkie regulacje należy sprawdzać stopniowo na rzeczywistej maszynie, osprzęcie i materiale przedmiotu obrabianego.

Chłodziwo nie dociera do krawędzi skrawającej

Płyn chłodzący nie tylko obniża temperaturę. Pomaga także wypchnąć wióry z otworu. Zewnętrzne chłodziwo może wystarczyć do płytkiego wiercenia, ale często staje się mniej skuteczne wraz ze wzrostem głębokości otworu. Wiertła z chłodzeniem przelotowym mogą poprawić odprowadzanie wiórów w wielu zastosowaniach związanych z głębokimi otworami, pod warunkiem, że ciśnienie chłodziwa, przepływ i filtracja są odpowiednie.

Jeśli ciśnienie chłodziwa jest słabe, wióry mogą pozostać w rowku, nawet przy użyciu narzędzia z chłodziwem przelotowym. Jeśli otwór chłodzący zostanie zablokowany przez drobne wióry lub zanieczyszczenia, proces może nagle zakończyć się niepowodzeniem po wcześniejszej stabilnej pracy.

Efekty dolne ślepego otworu

Otwory ślepe stanowią szczególne wyzwanie, ponieważ wióry nie mogą przejść przez przedmiot obrabiany. Wióry gromadzą się w pobliżu dna, a gdy wiertło zbliża się do końcowej głębokości, pozostaje mniej miejsca na ruch wiórów. Może to spowodować skok momentu obrotowego na końcu otworu.

W przypadku otworów nieprzelotowych inżynierowie procesu powinni zwrócić szczególną uwagę na strategię posuwu na końcową głębokość, cykle usuwania wiórów oraz to, czy wymagana płaskość lub stan dna są realistyczne w przypadku wybranego narzędzia.

Niewłaściwa strategia dziobania

Wiercenie dziobowe może pomóc w usuwaniu wiórów, ale nadmierne dziobanie może również zmniejszyć wydajność i powodować tarcie, jeśli narzędzie wielokrotnie wejdzie słabo. Zbyt małe dziobanie może spowodować, że frytki pozostaną w flecie.

Odpowiednia strategia nawiercania zależy od materiału, głębokości otworu, chłodziwa, średnicy wiertła i sztywności maszyny. Zacznijmy od tego, że głębsze otwory i materiały słabo łamiące wióry zwykle wymagają bardziej kontrolowanego usuwania wiórów, podczas gdy stabilne ustawienia chłodzenia przelotowego mogą pozwolić na dłuższe nieprzerwane wiercenie. Dokładną głębokość nacięcia należy sprawdzić w rzeczywistych warunkach obróbki, a nie kopiować z innego warsztatu.

Praktyczna sekwencja rozwiązywania problemów

1. Zidentyfikuj głębokość, gdzie zaczyna się awaria

Zapisz, czy problemy z odprowadzaniem wiórów zaczynają się natychmiast, na połowie czy w pobliżu głębokości końcowej. Jeśli proces jest stabilny na małej głębokości, ale zawodzi głębiej w otworze, prawdopodobnie ma to miejsce w przypadku odprowadzania wiórów lub dostarczania chłodziwa.

2. Sprawdź kształt wióra

Spójrz na wióry usunięte z maszyny. Krótkie, spójne wióry są na ogół łatwiejsze do ewakuacji niż długie podłużnice lub zagęszczone gniazda. Jeśli wióry są długie i splątane, dostosuj posuw, geometrię wiertła lub strategię dziobania. Jeśli wióry są sypkie lub przegrzane, sprawdź prędkość skrawania, chłodziwo i stan krawędzi.

3. Sprawdź dostawę chłodziwa

Sprawdź, czy chłodziwo faktycznie dociera do punktu wiercenia. W przypadku narzędzi z chłodzeniem przelotowym sprawdź ciśnienie, przepływ, filtrację i czy otwory na chłodziwo są zablokowane. W przypadku chłodziwa zewnętrznego należy sprawdzić kierunek dyszy oraz to, czy chłodziwo nadal dociera do otworu w miarę wzrostu głębokości.

4. Przejrzyj stabilność wejścia

Niestabilne wejście może spowodować błądzenie wiertła, wytwarzanie nierównych wiórów i obciążenia bocznego. Plamkowanie, nawiercanie lub stosowanie odpowiedniej metody wprowadzania może poprawić stabilność, gdy powierzchnia przedmiotu obrabianego jest nachylona, ​​​​chropowata lub przerywana. W celu szerszego planowania procesu wiercenia otworów, wiertła węglikowe należy skoordynować z innymiNarzędzia do frezowania węglików spiekanychi narzędzia wykańczające, a nie wybierane jako oddzielny element.

5. Dostosuj parametry po jednej zmiennej na raz

Unikaj jednoczesnej zmiany prędkości, posuwu, głębokości nawiercania, chłodziwa i konstrukcji narzędzia. Zmień jedną zmienną, udokumentuj wynik i kontynuuj. Dzięki temu łatwiej jest zidentyfikować rzeczywistą przyczynę poprawy lub niepowodzenia.

Logika regulacji parametrów

Poniższe wytyczne należy traktować jako ramy wyjściowe, a nie uniwersalną tabelę parametrów:

• Jeśli wióry są długie i żylaste, sprawdź posuw na obrót i geometrię wiertła pod kątem łamania wiórów.
• Jeśli wióry są niebieskie, sypkie lub uszkodzone pod wpływem ciepła, zmniejsz obciążenie termiczne, sprawdzając prędkość skrawania, chłodziwo lub wybór powłoki.
• Jeżeli wióry gromadzą się na powtarzalnej głębokości, należy poprawić usuwanie wiórów na tej głębokości poprzez regulację zagłębienia, ulepszenie chłodziwa lub zmianę geometrii wiertła.
• Jeśli wiertło złamie się przy wejściu, sprawdź wiercenie punktowe, stan powierzchni, bicie i sztywność mocowania.
• Jeżeli wykończenie otworu po wierceniu jest słabe, należy skorygować odprowadzanie wiórów przed zastosowaniem przejścia rozwiercającego w celu ukrycia problemu.

W przypadku produkcji wielkoseryjnej należy rejestrować łącznie krzywą obciążenia, kształt wióra, zużycie narzędzia, tolerancję otworu i wykończenie powierzchni. Sama trwałość narzędzia nie wyjaśnia, czy podstawową przyczyną jest upakowanie wiórów, niedopasowanie powłoki, zła geometria czy niewystarczająca ilość chłodziwa.

Typowe błędy, których należy unikać

Błąd 1: Zmniejszanie posuwu bez sprawdzania kształtu wiórów

Zmniejszenie posuwu może czasami spowodować, że wióry będą cieńsze i bardziej włókniste, co może pogorszyć ewakuację. Zawsze sprawdzaj kształt wiórów przed podjęciem decyzji o zmniejszeniu lub zwiększeniu posuwu.

Błąd 2: Używanie tego samego wiertła do każdej głębokości otworu

Wiertło pracujące w płytkim otworze może nie nadawać się do głębszych otworów nieprzelotowych w tym samym materiale. Głębokość otworu zmienia wymagania dotyczące odprowadzania wiórów.

Błąd 3: Ignorowanie przepływu chłodziwa

Wiertło z chłodzeniem przelotowym nie gwarantuje dobrego odprowadzania wiórów, jeśli ciśnienie jest niewystarczające lub ścieżka chłodziwa jest zablokowana.

Błąd 4: Oczekiwanie, że rozwiercenie naprawi słabe wiercenie

Rozwiercanie poprawia rozmiar i wykończenie tylko wtedy, gdy wstępnie wywiercony otwór jest w miarę stabilny. Poważne zadrapania, błądzenie lub słaba prostoliniowość mogą zmniejszyć wydajność rozwiertaka.

Błąd 5: Zmiana gatunku narzędzia przed zdiagnozowaniem warunków procesu

Jeśli wiertło pęknie z powodu gromadzenia się wiórów w otworze, przejście na twardszy gatunek węglika może nie rozwiązać pierwotnej przyczyny. Najpierw należy sprawdzić geometrię, chłodziwo i strategię dziobania.

Często zadawane pytania

Co to jest pakowanie wiórów podczas wiercenia?

Pakowanie wiórów ma miejsce, gdy wióry nie mogą gładko opuścić otworu i zostają ściśnięte wewnątrz rowka lub pomiędzy wiertłem a ścianą otworu. Zwiększa moment obrotowy, ciepło i ryzyko złamania.

Czy w przypadku wierteł węglikowych zawsze konieczne jest wiercenie głębokie?

Nie. Niektóre wiertła z węglików spiekanych z chłodzeniem mogą wiercić w sposób ciągły w stabilnych warunkach. Dziobanie jest przydatne, gdy usuwanie wiórów jest trudne, ale nadmierne dziobanie może zmniejszyć wydajność i powodować tarcie. Właściwa strategia zależy od materiału, głębokości otworu, chłodziwa i sztywności maszyny.

Dlaczego moje wiertło pęka tylko w pobliżu dna ślepego otworu?

W pobliżu dna ślepego otworu wióry mają mniejszą przestrzeń do przemieszczania się, a przepływ chłodziwa może być mniej skuteczny. Ubijanie wiórów i skoki momentu obrotowego są powszechne na końcowej głębokości, jeśli proces nie jest zaprojektowany do odprowadzania ślepego otworu.

Czy ciśnienie chłodziwa może rozwiązać wszystkie problemy z odprowadzaniem wiórów?

Ciśnienie płynu chłodzącego pomaga, ale nie jest jedynym czynnikiem. Konstrukcja rowka wiertła, kształt wióra, posuw na obrót, strategia wwiercania i głębokość otworu również wpływają na ewakuację.

Czy powinienem użyć rozwiertaka po źle wywierconym otworze?

Rozwiertak może poprawić rozmiar i wykończenie tylko wtedy, gdy wywiercony otwór jest już w miarę stabilny. Jeżeli wiertło pozostawia silne rysy lub błądzi z powodu gromadzenia się wiórów, należy najpierw naprawić proces wiercenia.

Wniosek

Odprowadzanie wiórów z węglików spiekanych to nie tylko problem chłodziwa lub prędkości posuwu. Jest to połączony wynik geometrii rowka, tworzenia się wiórów, dostarczania chłodziwa, stabilności wejścia, głębokości otworu i walidacji procesu. W przypadku pojawienia się ubytków wiórów najskuteczniejszą reakcją jest krok po kroku diagnozowanie przyczyny awarii, zamiast losowej zmiany narzędzi.

Jeśli grozi Ci pękanie wierteł węglikowych, gromadzenie się wiórów w otworach nieprzelotowych lub niestabilna jakość otworów,Skontaktuj się z Supalemz materiałem obrabianego przedmiotu, średnicą otworu, głębokością, stanem chłodziwa, bieżącym typem wiertła i zdjęciami usterek. Supal może pomóc ocenić, czy problem dotyczy głównie geometrii wiertła, powłoki, dostarczania chłodziwa lub strategii parametrów.