Poprzedni wpis z serii: Proces technologiczny tulei, część 3.

Operacja 30 – wiercenie

Na ilustracji 1 przedstawiono szkic technologiczny dla omawianej operacji technologicznej – wiercenie otworów przelotowych. Zgodnie z zasadami rysunku technicznego technologicznego linie bardzo grube oznaczają powierzchnie obrabiane w danej operacji technologicznej.

Ilustracja 1. Proces technologiczny tulei – operacja 30.

W omawianej tu operacji 30 wykonywane jest wyłącznie 8 otworów przelotowych Ø8. Operacja ta realizowana jest na wiertarce kadłubowej i wymaga zastosowania uchwytu wiertarskiego specjalnego – opracowanego specjalnie dla zrealizowanie tej operacji dla tego przedmiotu obrabianego.

Wiercenie jest zabiegiem obróbki zgrubnej, w której narzędzie stanowi wiertło kręte (monolityczne, stalowe, z węglików spiekanych, z wkładkami, czy też z wykorzystaniem płytek skrawających – tzw. wiertła składane). Współcześnie wiercenie odbywa się głównie z wykorzystaniem wierteł pełnowęglikowych z wymiennymi płytkami lub z wlutowanymi  końcówkami z węglików spiekanych (wiertła stalowe).  W przypadku wiercenia w ramach obróbki szybkościowej (HSM), czy zaledwie przy jedynie podwyższonych parametrach obróbkowych (prędkość obrotowa i posuw roboczy) należy wykorzystywać wiertła pełnowęglikowe zamiast wierteł ze stali szybkotnącej. Podawanie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem zapewnia wydajniejsze (skuteczniejsze) usuwanie wiórów ze strefy skrawania i wydłuża okres trwałości narzędzia (ciśnienie 4 do 8 MPa, wydajność  od 10 do 25 l/min). Wiertła posiadają wewnętrzne kanały doprowadzające chłodziwo co wymaga odpowiedniej konstrukcji wrzeciona obrabiarki.

Wyróżnia się następujące odmiany wiercenie:

• ogólne,
• stopniowe / z fazowaniem – narzędzia specjalnie  dostosowane do tego typu obróbki,
• inne metody: regulacja promieniowa, wytaczanie, interpolacja śrubowa, wiercenie wgłębne, frezowanie, wiercenie głębokich otworów.

Parametry jakościowe

Klasyczne pozycje literaturowe podają, iż w przypadku zastosowania wiertła krętego uzyskuje się otwory w 12 i 13 klasie dokładności ISO z chropowatością rzędu R_a=20. Określona konfiguracja UOPN i parametrów obróbkowych zapewni R_a=5. Przy wykonywaniu płytkich otworów sztywnym narzędziem możliwe jest osiągnięcie 10 i 11 klasy dokładności. Współczesne narzędzia stanowią przykład postępu technologicznego o charakterze jakościowym co pozwala na osiąganie otworów w klasach o lepszej jakości (IT8 i IT9 – wraz z wysokociśnieniowym podawaniem chłodziwa). Ostatecznie uzyskane parametry jakościowe (tolerancja geometryczna i chropowatość powierzchni) uzależnione są od:

• narzędzia,
• obrabiarki (mocowanie narzędzia),
• oprzyrządowania technologicznego.

Zaleca się stosowanie możliwie jak najkrótszych wierteł z najkrótszym wysięgiem. Osiągnięcie stawianych wysokich wymagań jakościowych co do otworu (wąska tolerancja średnicy i prostoliniowości, małej chropowatości z jednoczesnym jak najdłuższego okresu trwałości narzędzia) wymaga minimalizowania występowania bicia, które nie powinno przekraczać 0,02. Powinny być zachowana współosiowość wiertła oraz wrzeciona.

Ilustracja 2 przedstawia podstawowe pojęcia związane z wierceniem.

Ilustracja 2. Podstawowe pojęcia związane z wierceniem.

Parametry skrawania

Prędkość skrawania v_c jako parametr obróbkowy zależy od właściwości obrabianego materiału (twardość) przedmiotu. Prędkość skrawania istotnie wpływa na okres trwałości narzędzia, na zapotrzebowanie mocy P_c [kW] napędu głównego oraz moment obrotowy M_c [Nm]. Podwyższanie prędkości skrawania prowadzi do podwyższenia temperatury oraz większego zużycia powierzchni przyłożenia. W przypadku materiałów miękkich podwyższona v_c sprzyja lepszemu tworzeniu się wióra (np. długie wióry przez stalach niskowęglowych).

Posuw roboczy f_n odgrywa rolę w zakresie parametrów powierzchni obrobionej (chropowatość), lecz może wpłynąć na tolerancję średnicy oraz prostoliniowości. Podobnie jak prędkość skrawania wpływa na tworzenie się wióra, moc oraz moment. Podwyższony posuw roboczy zmniejsza czas główny maszynowy t_g (norma czasów technologicznych), mniejsze zużycia względem długości wierconej, lecz negatywną stroną tego jest większa możliwość wystąpienia KSO (tzw. katastroficznego stępienia ostrza).

Oprzyrządowanie technologiczne

Oprzyrządowanie technologiczne odgrywa istotną rolę w prawidłowym przeprowadzeniu operacji wiercenia. W zależności od wykonania uchwytu wiertarskiego można uzyskać różne dokładności ustalenia przedmiotu. Uchwyt musi realizować również tzw. siłę docisku, która odgrywa szczególną rolę podczas powrotnego ruchu wiertła uniemożliwiając podniesienia się przedmiotu w przypadku bicia wiertła. W zależności od tego, czy uchwyt wyposażony jest w tuleje wiertarskie stałe czy wymienne zapewniona jest mniejsza lub większa elastyczność zastosowania. O ile zmiana położenia tulei nie jest już możliwa to można dokonać zmian w określonym zakresie średnic wykonywanych otworów.

Źródła

• Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
• Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański, Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW2002
• Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
• Rudaś T., Horczyczak M., Morek R., Materiały dydaktyczne – ZAOiOS WIP PW
• Poradnik obróbki skrawaniem, SANDVIK Coromant
• http://cnc.pl/porownanie-konwencjonalne-a-cnc.php
• http://tewy.pl/zgrubna-obrobka-otworow/

Następny wpis: Proces technologiczny tulei, część 5 – wytaczanie.