Jak wybrać dobre narzędzia do obróbki otworów?

Obróbka otworów to jeden z najpowszechniej wykorzystywanych sposobów obróbki skrawaniem. Wiercenie jest potrzebne przy wytwarzaniu wielu detali i części, wykonuje się je zarówno do zastosowań montażowych, np. łączenia podzespołów za pomocą elementów złącznych albo wzajemnego pozycjonowania, jak i przeznaczonych pod elementy ruchome m.in. gniazda łożysk czy zaworów, a także łączących się z przygotowaniem kanałów do rozprowadzania środków smarnych, cieczy chłodzących czy powstających podczas pracy urządzeń gazów. Do wykonania otworów o potrzebnych w danym zastosowaniu parametrach, niezbędne jest korzystanie z odpowiedniego sprzętu oraz dobrze wybranych narzędzi do obróbki otworów. Sprawdźmy, co warto wiedzieć o sprzęcie wykorzystywanym przy tego rodzaju zadaniach.

Rodzaje procesów służących do obróbki otworów

Podstawową operacją wykonywaną przy obróbce otworów jest zwykle wiercenie. Celem tego procesu może być uzyskanie otworów o rozmaitej charakterystyce. Do podstawowych rodzajów otworów należą przelotowe, w których wiertło przechodzi przez materiał oraz nieprzelotowe, w których osiąga się jedynie określoną głębokość otworu i sposób wykończenia jego dna. Poza tym możliwe są różne dodatkowe elementy, np. otwory pogłębione, w których występuje kilka różnych średnic czy fazowane, tj. takie, których średnica otworu wejściowego jest większa, a fragment ściany wewnętrznej tuż przy wlocie jest nachylony pod kątem. Przygotowuje się również otwory krzyżujące się, czy zbiegające się pod określonym kątem.

W zależności od efektu, jaki ma zostać osiągnięty, otwory wykonuje się w jednej operacji, albo w kilku, zwłaszcza w przypadku tych, które mają mieć większą średnicę. Zwykle przy wierceniu nie osiąga się ani wysokiej dokładności wymiarowej, ani powierzchni o małej chropowatości. W związku z tym po wierceniu często konieczne są dodatkowe zabiegi wykańczające.

Dla powiększania wierconych otworów wykonuje się tzw. powiercanie. Ma ono na celu poszerzenie średnicy otworu, a zaletą takiego sposobu postępowania jest ograniczenie ilości powstającego ciepła oraz wiórów.

Pogłębianie otworów najczęściej służy zmianie średnicy otworu na części jego długości. W jego ramach wykonuje się również fazowanie. Bardzo często przy pomocy pogłębiania wykonuje się otwory pod łby śrub.

Nawiercanie służy do wykonywania otworów o niewielkiej głębokości i średnicy. Jest stosowane przy przygotowywaniu otworu naprowadzającego przy wierceniu, a także do wykonania nakiełków do mocowania przedmiotu obrabianego na tokarce.

Jedną z ważniejszych operacji przy obróbce otworów jest rozwiercanie. W ramach tego procesu zwykle wykańcza się wcześniej wywiercone otwory, nadając im wymaganą klasę dokładności i odpowiednią chropowatość.

Jakie narzędzia są używane przy obróbce otworów?

Prawidłowy dobór narzędzia do obróbki otworów musi uwzględniać kilka elementów. Kluczowy jest oczywiście rodzaj wykonywanej operacji, który przesądza o typie użytego oprzyrządowania. Równie ważny jest rodzaj materiału poddawanego obróbce, ponieważ do niego musi być dopasowany typ krawędzi tnącej. Pod uwagę należy brać jego twardość i skrawalność, a także rodzaj powstających przy obróbce wiórów, ze względu na konieczność zapewnienia dobrego ich odprowadzania. Istotna jest też planowana geometria otworu, jego średnica, głębokość. Niezmiernie ważne są również kwestie związane z poziomem wykończenia, czyli klasą dokładności i chropowatością powierzchni.

Sprawą, która ma również ogromne znaczenie, jest rodzaj używanego sprzętu. Chodzi tu nie tylko o parametry związane z jakością mocowania, sztywnością konstrukcji czy prędkościami posuwu i obrotami, ale także stosowanym systemem mocowania narzędzia.

Wiertła używane do obróbki otworów są wykonywane z różnych materiałów. W zależności od rodzaju zadania stosuje się wiertła ze stali narzędziowej, szybkotnącej z różnymi dodatkami, a także z węglików spiekanych oraz cermetali. W przypadku szczególnie twardych materiałów używa się wierteł z azotku boru lub z nasypem diamentowym.

Wiertła ze stali narzędziowej są używane przy mniej wymagających zastosowaniach. Ich zaletą jest bardzo dobry stosunek ceny do jakości, a także wysoka twardość. Kłopoty może sprawiać gorsza odporność na wysoką temperaturę. Do produkcji wierteł używane są wyłączeni rodzaje stali narzędziowej o najlepszych parametrach, czyli gatunki do N10 do N13 oraz do N10E do N13E, które zapewniają twardość w granicach 62–64 HRC.

Przy pracach wymagających większych twardości, używa się stali szybkotnącej (HSS). Zawiera ona w swoim składzie wiele dodatków poprawiających jej właściwości, w tym wolfram, wanad i chrom, a także molibden. Stal szybkotnąca jest także oferowana z dodatkiem kobaltu (HSS-E) oraz w wariancie wytwarzanym za pomocą technologii proszkowej (HSSE-PM). Różne rodzaje stali szybkotnącej mogą osiągać twardość od 64 do 66 HRC.

Węgliki spiekane (VHM) nadają się do zastosowań wymagających wysokiej odporności na temperaturę, a także dużej twardości i możliwości pracy przy dużych prędkościach. Ze względu na swoje właściwości nadają się do uzyskiwania powierzchni o niskiej chropowatości. Narzędzia z węglików są wytwarzane ze spieków węglików wolframu z kobaltem, wolframu wraz z tytanem i kobaltem (gatunki S, U, H).

Wiertła są dostępne w różnych wariantach konstrukcyjnych, które wpływają na ich przydatność do rozmaitych zastosowań oraz przebieg eksploatacji. Najprostszymi konstrukcjami są wiertła monolityczne, czyli takie, które są wykonane w całości z jednego materiału. Narzędzia tego rodzaju są wykonywane ze wszystkich typów materiałów od stali narzędziowej po węgliki spiekane. Inną konstrukcją są wiertła lutowane. W tym przypadku korpus jest wykonany ze stali narzędziowej, a powierzchnie tnące ze stali szybkotnącej, węglików czy w niektórych przypadkach nawet spieków ceramicznych. Innym rozwiązaniem są wiertła składane, w których do korpusu narzędzia dokręca się ostrza w postaci płytek wykonanych zwykle z ulepszonych stali szybkotnących, węglików lub cermetali, a nawet najtwardszego azotku boru. Podobne rozwiązania są używane w wiertłach modułowych, jednak w tym przypadku wymieniana jest cała głowica, a nie poszczególne ostrza.

Kolejnym kluczowym elementem doboru wierteł jest geometria ich części roboczych. W przypadku wiercenia używane są wiertła kręte, które nadają się również do powiercania. Za ich pomocą wykonuje się zarówno otwory, które będą poddawane dalszej obróbce, jak i gotowe, w przypadku, gdy uzyskiwany poziom dokładności i chropowatość okazuje się wystarczający. Za pomocą wierteł przygotowuje się również otwory do późniejszego gwintowania. Wiertła kręte mogą być oferowane z różnymi rozwiązaniami odprowadzania wiórów i rozmaitą ilością krawędzi tnących.

Wiertła kręte wykonują otwory o pełnej średnicy, skrawając materiał na całej powierzchni. Są jednak dostępne również rozwiązania pozwalające na usuwanie jedynie niewielkiej ilości materiału, w postaci wierteł rurowych, tzw. trepanacyjnych. Wycinają one w wierconym materiale okrąg o wybranej średnicy i niewielkiej grubości, frezując jedynie część obrabianego metalu. Ułatwia to odprowadzanie wiórów i ogranicza powstającą temperaturę, a przy tym znakomicie nadaje się do otworów o większej średnicy.

Poza wiertłami krętymi do obróbki otworów stosuje się rozwiertaki, które występują w wersjach przeznaczonych do ewentualnych korekt otworu lub do wykańczania jego powierzchni. Rozwiertaki najczęściej są produkowane ze stali szybkotnącej, a wersje przeznaczone do wykańczania także z węglików spiekanych.

Do pogłębiania otworów stosuje się pogłębiaki. Mogą one mieć budowę stożkową, co pozawala na fazowanie otworu pod kątem 60, 90 albo 120° lub czołowo-boczną.

 

Dane kontaktowe
CNC Art Marek Fiołka
ul. Mickiewicza 18, Racibórz 47-400, Polska
biuro@cncart.pl, +48 32 415 00 77, +48 32 797 11 76

Moduł - zakładki FB,Twitter etc

©2020 CNC Art Marek Fiołka. All Rights Reserved. Made with love by MIDNIGHT DESIGN STUDIO.