EN
Pasirinkus tinkamą gręžtuvas pasirinkti tinkamą gręžimo dantuką konkrečiam pramoniniam medžiagų tipui yra vienas svarbiausių sprendimų, kurį gali priimti staklių operatorius, gamintojas arba pirkimų inžinierius. Netinkamas pasirinkimas sukelia per ankstesnį įrankio nusidėvėjimą, prastą skylės kokybę, apdorojamųjų detalių pažeidimus ir nereikalingą techninės priežiūros laiką – visi šie veiksniai tiesiogiai lemia prarastą našumą ir didesnes eksploatacines sąnaudas. Ar dirbtumėte su minkštu plienu, kietintais lydiniais, aliuminiu, kompozitinėmis medžiagomis ar plastikais – kiekviena medžiaga reikalauja specifinės gręžimo dantuko geometrijos, dangos ir pjovimo greičio, kad būtų pasiekti nuoseklūs ir aukštos kokybės rezultatai.
Ši instrukcija palydės jus per pagrindinį gręžimo įrankio parinkimo logikos procesą, atitinkančio konkrečią medžiagą. Vietoj bendro gręžimo įrankių apžvalgos ji sutelkia dėmesį į praktinį sprendimų priėmimo procesą: kokius savybes reikia įvertinti, kaip medžiagos kietumas ir sudėtis veikia pasirinkimą ir kokius kompromisus reikia įvertinti dirbant su keliomis skirtingomis medžiagų rūšimis tame pačiame gamybos aplinkoje. Baigę skaityti, turėsite aiškią, struktūruotą metodiką visada teisingai parinkti gręžimo įrankį – nepaisant to, kokia medžiaga jums iš tikrųjų stovi priešais.
Gręžimo įrankio pagrindinių savybių supratimas
Geometrija ir jos vaidmuo užtikrinant suderinamumą su medžiaga
Fizinė gręžimo įrankio geometrija — įskaitant jo smaigalio kampą, sukimosi kampą, centrinių pertvarų storį ir griovelių konstrukciją — nulemia, kaip jis įsiskverbia į medžiagą, kaip pašalinamos drožlės ir kiek šilumos sukuriamos pjovimo metu. Šie veiksniai nėra universališki. Geometrija, optimizuota minkštai aliuminio lydinio apdorojimui, prastai veiks kietintame plieno lydinyje ir atvirkščiai. Šių geometrinių kintamųjų supratimas yra pirmasis žingsnis, kurį reikia atlikti, norint tinkamai pasirinkti gręžimo įrankį bet kuriai pramoninei paskirčiai.
Viršūnės kampas yra vienas iš svarbiausių geometrinių kintamųjų. 118 laipsnių viršūnės kampas yra standartinis visuotinio naudojimo gręžimo įrankiams, skirtiems gręžti minkštesnius medžiagų tipus, pvz., aliuminį ir minkštąją plieną, nes jis suteikia gerą pusiausvyrą tarp pjovimo agresyvumo ir stabilumo. Kietesnėms medžiagoms, tokioms kaip nerūdijantis plienas ar įrankių plienas, pageidautinas 135 laipsnių padalintosios viršūnės kampas, nes jis sumažina gręžimo įrankio šukavimą, reikalauja mažesnės stumties jėgos ir patikimiau savarankiškai centruojasi ant apdirbamojo paviršiaus. Tik šis skirtumas gali nulemti, ar gręžimo įrankis sukuria švarų skylę ar sukelia virpėjimą ir nuokrypį.
Sukimo kampas nulemia, kaip veiksmingai šukos pašalinamos iš pjovimo zonos. Aukšto sukimo kampo gręžimo įrankiai – paprastai su kampais virš 35 laipsnių – puikiai tinka minkštiems, lipniems medžiagoms, tokioms kaip aliuminis ir varis, nes jie greitai pašalina šukas ir neleidžia medžiagai vėl suvirintis į griovelius. Žemo sukimo kampo konstrukcijos, priešingai, yra standesnės ir geriau tinka kietoms, trapiosioms medžiagoms, kur svarbiausia ne šukų pašalinimas, o jų suskaldymas. Netinkamo sukimo kampo pasirinkimas medžiagai greitina dėvėjimąsi ir pažeidžia skylės tikslumą.
Gręžimo įrankio medžiagos sudėtis
Medžiaga, iš kurios gaminamas gręžimo įrankis, nulemia jo kietumą, smūginį stiprumą, šilumos atsparumą ir maksimalų darbinį sukimosi greitį. Aukšto greičio plienas (HSS) vis dar yra plačiausiai naudojama medžiaga bendrosios pramoninės gręžimo operacijoms dėl jo smūginio stiprumo ir kainos naudingumo derinio. HSS gręžimo įrankis gali apdoroti įvairias paplitusias medžiagas, kai jis veikia tinkamu greičiu, todėl jis yra patikimas numatytasis pasirinkimas dirbtuvėms ir techninės priežiūros aplinkoms su įvairiais darbų kiekiais.
Kobaltinės klasės gręžimo skruzdės — paprastai žymimos kaip HSS-Co — įtraukia kobaltą į plieno matricą, padidindamos įrankio raudonąją kietumą ir leisdamos jam išlaikyti pjovimo briauną aukštesnėse temperatūrose. Dėl to kobaltinės gręžimo skruzdės yra pageidaujamas pasirinkimas gręžiant nerūdijančiąją plieną, titano lydinius ir šilumai atsparius superlydinius, kur trinties sukelta šiluma kitu atveju greitai suminkštintų ir aptulžintų standartinę HSS gręžimo skruzdę. Kompromisas — šiek tiek sumažėjusi smūginė stiprybė, t. y. kobaltinės gręžimo skruzdės labiau linkusios į šukavimąsi veikiamos periodinės ar smūginės apkrovos.
Kietųjų lydinių (karbido) skruzdės yra labiausiai kietos ir geriausiai veikia abrazyviuose ar labai kietuose medžiagose, įskaitant pilkojo lietinio geležį, anglies pluoštų sustiprintus polimerus (CFRP) ir užkaltas plokštes. Tačiau karbidas yra trapus, todėl šios skruzdės reikalauja standžių, be virpesių montavimų, kad būtų išvengta katastrofiško lūžimo. Daugumai pramonės aplinkų praktišku kompromisu tampa karbidu dengtos arba padengtos greitapjudės plieno (HSS) skruzdės, kurios suteikia pagerintą našumą be visiškai kietųjų lydinių įrankių trapumo ir didelės kainos.
Skruzdės parinkimas konkrečioms pramoninėms medžiagoms
Plieno ir geležinių lydinių gręžimas
Plienas yra dažniausiai gręžiamasis pramonės sąlygomis medžiaga, tačiau jis apima įvairių rūšių plokštumų spektrą, kurios kiekviena skirtingai reaguoja į įrankius. Minkštasis plienas (mažo anglies kiekio plienas) yra santykinai atlaidus ir gali būti efektyviai gręžiamas standartiniu HSS gręžtuvo grąžtu, naudojant vidutines verčiamosios ašies sukimosi greičio reikšmes. Pagrindinis dėmesys turi būti skiriamas šukų valdymui – minkštasis plienas sukuria ilgas, siūlines šukas, kurios gali apsivynioti aplink įrankį arba subraižyti apdorojamą detalę, jei jos nekontroliuojamos tinkamais padavimo greičiais ir periodišku grąžtu atitraukimu.
Nerūdijančiojo plieno apdirbimas yra žymiai sudėtingesnis dėl jo linkimo kietėti. Kai pjovimo veiksmas yra per lėtas ar nestabilus, paviršiaus sluoksnis kietėja prieš pjovimo kraštą, priverčiant gręžimo įrankį pjauti vis kietesnę zoną. Tam pašalinti rekomenduojama naudoti kobaltu dengtą ar TiAlN dengtą greitapjovinio plieno grąžtą, kuris turi būti naudojamas pastoviais, neperskaitomais padavimo greičiais. Pauzės ar įrankio trintis be pjovimo beveik iš karto suaktyvina kietėjimą ir žymiai sutrumpina grąžto tarnavimo laiką.
Užkietinti įrankių plienai ir aukšto lygio lydiniai reikalauja arba kietųjų lydinių įrankių, arba dengtų kobalto grąžtų, tačiau su sumažintais sukimosi greičiais ir didelėmis pjovimo jėgomis. Norint išvengti šiluminės žalos, būtina naudoti nuolatinį aušinimo skysčio srautą ar pjovimo aliejų. Šiuose taikymuose mašinos įrengimo standumas yra tokios pat svarbos kaip ir paties grąžto specifikacija – bet koks lenkimas ar virpėjimas sukelia ankstyvą verslo nutraukimą nepaisant to, kiek tinkamas būtų pasirinktas grąžtas.
Skardymas spinduliniuose metaluose
Aliuminis yra vienas lengviausių pramoninių metalų skardyti, tačiau turi savo iššūkių. Jo minkštumas reiškia, kad jis lengvai deformuojamas, o netinkama šakutės pašalinimo sistema sukelia pjovimo kraštuose susidariusį sukauptą kraštą (BUE), dėl ko skylės paviršius tampa grubus ir sumažėja matmenų tikslumas. Aliuminiui dažniausiai rekomenduojami aukšto sukimosi kampo HSS arba HSS-E skardymo įrankiai su švelniu (neapdorotu) arba ZrN dengtu paviršiumi. Danga, sukelianti per didelį trinties jėgą – pavyzdžiui, TiN – gali tik padėti susidaryti BUE aliuminyje ir todėl turėtų būti vengiama.
Varis ir vario lydiniai reikalauja atidžios apdorojimo kontrolės dėl jų plastšumo. Ypač vario lydiniai turi tendenciją „prisikabinti“ — gręžimo įrankis gali staiga pradėti savarankiškai įsismigti į medžiagą, kai pjovimo pasipriešinimas sumažėja, dėl ko susidaro per didelė skylė arba apdorojamas detalė pradeda suktis. Šį „prisikabinimą“ pašalina mažesnis gręžimo įrankio pjovimo krašto kampas (arba plokščiai šlifuotas pjovimo kraštas). Geriausius rezultatus vario lydiniams pasiekiamas naudojant aukštesnius sukimosi greičius ir mažą padavimo jėgą, o standartinis HSS gręžimo įrankis dažniausiai yra pakankamas be specialių dangų.
Titanis ir jo lydiniai priskiriami sunkiai apdirbamiems medžiagoms dėl žemos šilumos laidumo, didelio stiprio ir svorio santykio bei tendencijos suviršti prie pjovimo įrankio. Pramonėje standartinis požiūris – tai kobalto gręžimo įrankis su TiAlN arba AlTiN danga, naudojamas su pakankamu pjovimo skysčiu ir žemomis verčiamųjų ašių sukimosi greičiais. Trumpi periodiniai gręžimo ciklai – kai gręžimo įrankis periodiškai ištraukiamas, kad būtų sulaužyti čiulpai ir leidžiama aušinamajam skysčiui pasiekti pjovimo zoną – yra būtini, kad būtų išvengta per didelio šilumos kaupimosi ir prikibimo.
Dangų vaidmuo renkantis gręžimo įrankius
Dažniausiai naudojamos dangos ir jų taikymo sritys
Fizinio garinimo (PVD) arba cheminio garinimo (CVD) procesais ant gręžimo įrankio paviršiaus taikomos dangos žymiai padidina įrankio tarnavimo trukmę ir išplėčia vieno įrankio apdorojamų medžiagų spektrą. Dažniausiai naudojama bendrosios pramonės paskirčiai skirta danga – titano nitridas (TiN), kuris šiek tiek padidina paviršiaus kietumą ir sumažina trintį. TiN danga padengti gręžtukai tinka švelniajam plienui, vidutinio anglies kiekio plienui ir kai kuriems lietiniams geležies lydiniams gręžti; be to, auksinės spalvos danga, nusidėvėdama, aiškiai rodo įrankio ausimą.
Titanio-aliuminio nitridas (TiAlN) yra pažangesnė danga, kuri suteikia pranašesnę oksidacijos atsparumą aukštomis temperatūromis, todėl ji yra pageidautina pasirinkti gręžiant nerūdijančiąją plieną, užkietintus lydinius ir medžiagas, kurios pjovimo vietoje sukuria reikšmingą šilumą. TiAlN danga padengti grąžtai dažnai gali būti naudojami sausai arba su minimaliu aušinimu tais atvejais, kai nuolatinis aušinimas yra netinkamas. Jų tamsiai violetinės pilkos spalvos išvaizda juos skiria nuo TiN danga padengtų įrankių ir rodo jų tinkamumą reikalaujamosioms aplikacijoms.
Juodoji oksidacija yra nebrangi paviršiaus apdorojimo rūšis, o ne tikroji kietoji danga, tačiau ji užtikrina nedidelę korozijos atsparumą ir šiek tiek padidintą slydžiamumą. Juodosios oksidacijos gręžimo skruzdės paprastai naudojamos rankinėms arba lengvosioms operacijoms su minkštu plienu ir medžiu, o tai yra ekonomiškas variantas, kai tikimasi vidutinio įrankio tarnavimo laiko.
Dangos parinkimas pagal medžiagą: sprendimų priėmimo schema
Teisingo dėlmečio dangalo pasirinkimas reikalauja pritaikyti dangalo šilumines ir tribologines savybes prie konkrečios medžiagos gręžimo elgsenos. Minkštiems, negeležiniams metalams, tokiems kaip aliuminis ir varis, neapdoroti arba ZrN dengti dėlmečiai sumažina nusidėvėjimo kraštų susidarymą (BUE) ir sukuria švaresnius skyles. Geležiniams metalams žemo ir vidutinio kietumo diapazone TiN arba TiCN dangalai užtikrina patikimą našumo gerinimą. Aukšto kietumo lydiniai, nerūdijantys plienai ir karščiui atsparūs superlydiniai reikalauja TiAlN arba AlTiN dangalo.
Taip pat svarbu įvertinti, ar taikymas susijęs su šlifuojant drėgnu ar sausu būdu. Kai kurios dengiamosios medžiagos — ypač TiAlN — iš tikrųjų geriau veikia sausomis aukšto greičio sąlygomis, nes dengiamoji medžiaga sukuria šiluminę stabilų aliuminio oksido sluoksnį, kuris veikia kaip šiluminė barjera. Drėkinant skystu aušinimo skysčiu gręžimo įrankį, kuris optimaliai veikia sausomis sąlygomis, gali kilti šiluminis smūgis ir sumažėti dengiamosios medžiagos veiksmingumas. Suprasti dengiamosios medžiagos numatytą veikimo aplinką yra taip pat svarbu kaip žinoti jos kietumo reitingą.
Eksploatacijos parametrai, turintys įtakos gręžimo įrankio našumui
Verpeto sukimosi dažnis ir padavimo greitis
Net tiksliausiai parinktas gręžimo įrankis veiks neefektyviai arba sugenda per anksti, jei jis naudojamas netinkamu sūkio dažniu ar padavimo greičiu. Verčiamosios ašies sukimosi dažnį (matuojamą apsukomis per minutę – RPM) reikia apskaičiuoti remiantis rekomenduojamu pjovimo greičiu tam tikram medžiagų tipui ir gręžimo įrankio skersmeniu. Mažesnio skersmens gręžimo įrankiams, kad būtų išlaikytas tas pats paviršiaus pjovimo greitis, reikia proporcingai didesnio apsukų skaičiaus. Per didelis gręžimo įrankio sukimosi dažnis kietose medžiagose sukelia per didelį šilumos susidarymą; per mažas sukimosi dažnis minkštuose medžiagose padidina trintį ir gali sukelti medžiagos užkietėjimą.
Padavimo greitis — tai grąžto įėjimo į apdirbamosios medžiagos paviršių greitis per vieną sukimosi ratą — turi būti pritaikytas prie medžiagos apdirbamosios savybės ir grąžto geometrijos. Nepakankamas padavimas sukelia neapdirbimą, o trintį, dėl kurios kyla šiluma ir pagreitinamas nusidėvėjimas. Per didelis padavimas sukelia grąžto išlinkimą, virpesius ir galimą lūžimą. Daugumai pramoninių medžiagų gręžimo vadovuose ir pjovimo įrankių gamintojų pateikiamos rekomenduojamos padavimo vertės vienam sukimosi ratui, kurios yra patikimi pradiniai nustatymai, o tikslinimas atliekamas remiantis stebimais drožlių spalva, garsu ir paviršiaus baigiamuoju apdirbimu.
Aušinimo skystis, tepalas ir montavimo standumas
Aušinimo ir tepimo skysčiai pramoniniame gręžime atlieka kelias funkcijas: jie sumažina pjovimo temperatūrą, išplovėa šakas iš skylės, tepa gręžimo įrankio kraštus prie skylės sienos ir padeda pratęsti įrankio tarnavimo laiką. Pasirinkimas tarp nuolatinio aušinimo skysčio, miglos aušinimo, per ašį tiekiamo aušinimo skysčio ir pjovimo aliejaus priklauso nuo apdorojamo medžiagos tipo ir įrenginio konfigūracijos. Per ašį tiekiamas aušinimo skystis ypač naudingas giliosioms skylėms gręžti, kai šakų pašalinimas ir šilumos šalinimas išoriniais būdais yra sudėtingi.
Staklių ir tvirtinimo įrenginių standumas dažnai nepaisomas, tačiau tai yra kritiškai svarbus gręžimo įrankių našumo veiksnys. Bet koks sukimo ašies, spaustuvo ar detalių tvirtinimo įrenginio lankstumas padidina virpesius pjovimo krašte, todėl greičiau dėvėjasi įrankis ir sumažėja skylės padėties tikslumas. Gręžiant kietas arba šluoštines medžiagas, investicija į standų įrengimą – įskaitant aukštos kokybės spaustuvus, gerai pritvirtintus detalių laikymo įrenginius ir stabilų staklių pagrindą – daugina bet kurio gręžimo įrankio specifikacijos pasirinkimo efektyvumą. Aukštos kokybės gręžimo įrankis nestabiliame ar virpančiame įrengime retai pasirodo geriau nei paprastas įrankis standžiose ir tinkamai sujustuotose staklėse.
Dažniausiai užduodami klausimai
Koks yra geriausias gręžimo įrankio medžiagos tipas nerūdijančiajam plienui?
Nerūdijančiajam plienui rekomenduojama naudoti gręžimo įrankius iš aukštosios kokybės greitpjudrio plieno su kobaltu (HSS-Co). Kobaltas išlaiko savo kietumą aukštesnėse temperatūrose, kas yra būtina gręžiant nerūdijantįjį plieną dėl jo linkimo į darbinį kietėjimą. Geriausią įrankio tarnavimo laiką ir skylės kokybę nerūdijančiojo plieno apdorojimo metu užtikrina TiAlN dengto kobalto gręžimo įrankio naudojimas pastoviu, neperskirstomu padavimu ir tinkamu pjovimo skysčiu.
Ar galiu naudoti tą patį gręžimo įrankį tiek metalams, tiek kompozitinėms medžiagoms?
Daugumai atvejų – ne. Kompozitinės medžiagos, tokios kaip anglies pluošto stiprintas polimeras (CFRP) ir stiklopluoštis, yra labai šlifavimo poveikiui jautrios ir greitai bluntina įprastus metalų pjovimo gręžimo įrankius, dėl ko susidaro sluoksniavimas ir pluoštų suplėšymas skylės išėjimo vietoje. Kompozitinėms medžiagoms reikalingi specialūs gręžimo įrankiai su karbidiniais arba deimantiniais dangais bei geometrija, kurios tikslas – pluoštus nepridėti, o supjaustyti. Standartinio metalų gręžimo įrankio naudojimas kompozitinėms medžiagoms greitai pablogins tiek skylės kokybę, tiek įrankio tarnavimo laiką.
Kaip suprasti, kad gręžtuvas reikalauja pakeitimo arba pergrindimo?
Pagrindiniai rodikliai apima padidėjusią stumiamąją jėgą, reikalingą norint išlaikyti padavimo našumą, šipulių spalvos pokytį (ypač metalinių šipulių mėlynimą, kuris rodo per didelį kaitimą), blogesnį gręžiamojo skylės vidinio paviršiaus šlifavimą, padidėjusį triukšmą arba virpėjimą pjovimo metu bei matomą dėvėjimąsi pjovimo kraštų ar kraštinių dalių. Gamybiniuose procesuose patikimesnis yra fiksuotos įrankio tarnavimo trukmės nustatymas – pagrįstas empiriniais duomenimis – pagal išgręžtų skylių skaičių arba apdirbtų linijinių metrų kiekį, o ne tik vizualinė inspekcija.
Ar gręžimo skruzdės ilgis veikia našumą pramonėje?
Taip, žymiai. Ilgesni gręžimo įrankiai – pvz., standartinio ilgio ir ištemptojo pasiekimo variantai – turi didesnę linkimo linkmę veikiant pjovimo jėgoms lyginant su trumpesniais stub-ilgio gręžtuvais. Giliems skylėms šis linkimas gali sukelti padėties nukrypimą ir prastą tiesumą. Standartinio ilgio gręžtuvai yra praktiškas kompromisas tarp pasiekiamumo ir standumo daugumai bendrųjų pramoninių taikymų, tuo tarpu stub-ilgio gręžtuvai yra pageidaujami ten, kur ypač svarbūs maksimalus standumas ir tikslumas. Visada naudokite trumpiausią gręžtuvą, kurį leidžia taikymas, kad būtų sumažintas linkimas ir pagerinta skylės kokybė.