Почему свёрла ломаются на входе: правильные стратегии сверления для твёрдых материалов

 

1. Используйте правильно подобранный инструмент

• Материал: выбирайте сверла из быстрорежущей стали (HSS-E/HSS-Co) с кобальтом и, там где они не справляются - твердосплавные, так как они предназначены для обработки более твердых материалов.
• Покрытие: рассмотрите сверла с PVD покрытием (например, нитрид титана TiN, карбонитрид титана TiCN, алюмонитрид титанаTiAlN и др.) для снижения трения и повышения износостойкости.

 

Рис. 1 — Основные параметры сверла

 

• Геометрия: используйте сверла с подходящим углом при вершине (обычно 135-145° для твердых материалов), чтобы уменьшить силы резания (см. Рис. 1). Так же следует избегать сверления мелкоразмерных отверстий (Ø≤2,5мм) и отверстий большой глубины (глубокое сверление, соотношение глубины отверстия к диаметру l/D≥12).

 

Рис. 2 —Тип заточки сверла (S-образный)

 

• Тип заточки: используйте специальную геометрию заточки (S-образная) для сверления твердых материалов (см. Рис. 2).
• Угол подъема спирали: используйте сверла с малым углом спирали (этот угол задает шаг стружкоотводящей канавки) для твердых материалов (см. Рис. 1).

2. Оптимизируйте режимы резания

• Подача

Используйте более низкое значение подачи (30-50% от максимальной), чтобы минимизировать нагрузку на сверло и снизить риск поломки. Начинать процесс сверления следует с минимальной подачей, постепенно увеличивая ее до заданной. При выходе сверла из заготовки, или завершения процесса сверления, подачу следует также уменьшать, как и обороты.

• Скорость

Отрегулируйте скорость шпинделя в соответствии с материалом и диаметром сверла; как правило, для более твердых материалов лучше использовать более низкие скорости.

• Глубина резания

Избегайте сверления глубоких отверстий за один проход; вместо этого используйте несколько неглубоких проходов, чтобы снизить нагрузку на сверло и обеспечить отвод стружки.

3. Правильное охлаждение и смазка

• Охлаждающая жидкость: используйте соответствующие смазочно-охлаждающие жидкости или охлаждающие жидкости для рассеивания тепла, снижения трения и продления срока службы инструмента.
• Воздушное охлаждение: в случаях, когда использование жидкостей невозможно, рассмотрите возможность использования сжатого воздуха для охлаждения сверла во время работы.

4. Точность и жесткость

• Крепление заготовки

Убедитесь, что заготовка надежно закреплена, чтобы предотвратить перемещение во время сверления.

• Настройка станка

Используйте жесткий и точный станок для исключения/минимизации вибраций.

• Держатель инструмента (оправки, патроны)

Используйте высококачественные держатели инструмента, чтобы минимизировать биение и обеспечить наилучшую стабильность при обработке. Примеры: гидропластовые оправки, силовые патроны, термоусадочные оправки, цанговые патроны со сменными прецизионными цангами.

5. Техника прерывистого сверления (сверление «с отскоком», или pecking drilling)

Используйте этот метод сверления, который подразумевает сверление небольшими приращениями или «клевками» (от англ. peck – клевок, клевать) с полным выводом сверла из отверстия во время технологической операции. Это снижает нагрузку на сверло, обеспечивает лучшее удаление стружки из отверстия и очистку сверла, а также более интенсивное охлаждение инструмента.

6. Регулярное обслуживание инструмента

• Заточка: если конструкция сверла позволяет, то регулярно затачивайте сверла, чтобы поддерживать эффективность резания и снизить риск поломки.
• Покрытие: после переточки сверла следует обновить (заново нанести) износостойкое покрытие.
• Осмотр: своевременно проверяйте инструмент на предмет износа или повреждений, при необходимости заменяйте их для обеспечения оптимальной производительности.

7. Использование передовых методов

Используйте инструменты, оснастку или приспособления для гашения вибрации, чтобы минимизировать ее во время сверления.
Для очень твердых материалов рассмотрите возможность использования альтернативных методов, таких как лазерное сверление или электроэрозионная обработка (EDM).

8. Эксперименты и регулировка

Проводите пробные запуски с различными параметрами, чтобы найти оптимальные настройки для конкретных материалов и условий.
Используйте датчики или системы мониторинга для отслеживания производительности и внесения корректировок в режиме реального времени по мере необходимости.


Комбинируя эти стратегии, Вы можете значительно повысить стабильность сверления твердых материалов и свести к минимуму риск поломки сверла.