Rozwiercanie jest ważną procedurą wytwarzania części najwyższej jakości. Zapewnia doskonałe wykończenie powierzchni i dokładne wymiary.
Dlatego dzisiaj zobaczymy, czym jest wiercenie i jak to działa. Poznamy również różne maszyny wiercące, techniki wiercenia i sytuacje, w których wiercenie jest stosowane.
Czym jest obróbka rozwiercająca?
Obróbka skrawaniem to proces obróbki ubytkowej, który precyzyjnie powiększa średnicę otworu już istniejącego w przedmiocie obrabianym. Służy do poprawy wykończenia powierzchni, okrągłości i dokładności otworu wykonanego wcześniej innymi metodami, takimi jak odlewanie czy wiercenie.
Jak działa wytaczanie?
Rozwiercanie wykorzystuje jedno narzędzie tnące z pojedynczym punktem przymocowanym do wytaczadła. Narzędzie to działa z prędkością ponad 100 m/min. W zależności od rodzaju maszyny, ruchu narzędzia obrabianego przedmiotu i zmian obrotów
Podczas frezowania narzędzie do wytaczania obraca się, a przedmiot obrabiany jest nieruchomy. Jednak na tokarkach przedmiot obrabiany obraca się, podczas gdy wytaczadło jest nieruchome. Wkładka skrawająca usuwa materiał z wewnętrznej powierzchni istniejącego otworu, aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni i dokładne średnice.
Rodzaje wytaczarek
Wytaczarki występują w wielu formach, aby sprostać różnym potrzebom produkcyjnym. Przyjrzyjmy się 8 typom, które służą różnym zastosowaniom przemysłowym.
1. Maszyny do wiercenia poziomego
Wytaczarki poziome wykorzystują wrzeciono zamontowane równolegle do podłoża i służą do obróbki dużych, nieruchomych przedmiotów. Wrzeciono może poruszać się w osiach X, Y i Z, ale przedmiot obrabiany jest nieruchomy. Ten typ maszyny umożliwia wytaczanie z tolerancją zaledwie 0.0005 cala.
2. Maszyny do wytaczania pionowego
Maszyny te mają przeważnie wrzeciono zawieszone nad obrotowym stołem, na którym znajduje się obrabiany przedmiot. Maszyna wykonuje wiercenie z wysoką precyzją poprzez zsynchronizowany ruch obrotowego stołu i głowicy wrzeciona i jest w stanie poradzić sobie z przedmiotami o wielkości do 24”.
3. Maszyny do wiercenia współrzędnościowego
Maszyny do wiercenia otworów przy użyciu jigów mają pionowy system wrzeciona połączony z cyfrową technologią pomiarową, dzięki czemu mogą wiercić otwory w dokładnych punktach. W tym typie maszyny do wiercenia, przedmiot obrabiany jest nieruchomy, a narzędzie tnące porusza się w współrzędnych XY. Ta procedura jest również stosowana do wiercenia i powiększania otworów ze ścisłymi tolerancjami (0.0001”) i precyzyjnym ustawieniem w przyrządach lub oprzyrządowaniu.
4. Maszyny do wiercenia liniowego
Maszyny do wiercenia liniowego są przeznaczone do wykonywania operacji powiększania i wyrównywania kilku otworów, które są umieszczone na tej samej linii środkowej. Maszyny te wykorzystują obracający się pręt wytaczający z narzędziami tnącymi o jednym punkcie, aby powoli usuwać materiał i mogą uzyskać średnicę z dokładnością do 0.002%. Ta procedura gwarantuje również idealne wyrównanie otworów montażowych i czopów łożyskowych.
5. Maszyny do drążenia tuneli
Maszyny drążące tunele (TBM) drążą tunele w glebie i skałach za pomocą obrotowej głowicy wiercącej. Maszyna wykorzystuje frezy tarczowe i układy hydrauliczne do precyzyjnego wiercenia oraz przenośniki do usuwania urobku. Układa również obudowy tuneli, takie jak segmenty betonowe, służące do zbrojenia.
6. Maszyny do rozwiercania cylindrów
Rozwiertak cylindrowy jest przeznaczony głównie do rozwiercania ścianek cylindrów silnika w celu usunięcia uszkodzonego materiału. Maszyny te wykorzystują specjalne narzędzia skrawające i oprogramowanie do automatyzacji CNC , aby usunąć materiał i uzyskać pożądany rozmiar oraz gładkie wykończenie na kilku cylindrach.
7. Przenośne maszyny wiertnicze
Przenośne maszyny do wiercenia to narzędzia do obsługi terenowej, które są specjalnie przeznaczone do napraw ciężkiego sprzętu na miejscu. Maszyny te montuje się bezpośrednio do przedmiotu obrabianego za pomocą trzypunktowych nośników i mają elektryczne serwomotory do kontrolowanego usuwania materiału. Modułowa konstrukcja tych maszyn obejmuje jednostki sterujące, układy napędowe i wytaczadła.
8. Maszyny do wiercenia kierunkowego
Wiercenie kierunkowe poziome (HDD) lub maszyny do wiercenia kierunkowego są zasadniczo używane do tworzenia podziemnych ścieżek dla rur i kabli bez wykopów powierzchniowych. Proces składa się z trzech etapów, które obejmują wiercenie otworu pilotażowego za pomocą sterowanej głowicy wiertniczej, a następnie powiększanie otworu za pomocą rozwiertaków i wreszcie wyciąganie rury lub kabla. Maszyny, również z pomocą układu płynu wiertniczego i elektronicznego systemu naprowadzania, mogą wykonywać precyzyjne instalacje podziemne.
Techniki obróbki skrawaniem
Rozwiercanie wymaga specyficznych technik. Techniki te określają końcową jakość i dokładność wymiarową obrabianych części. Poniżej przedstawiono dobrze znane techniki obróbki rozwiercaniem.
Wytaczanie linii
Wyrównywanie lub wytaczanie liniowe to procedura obróbki, która pomaga w ponownym wyrównaniu wielu otworów znajdujących się w jednej linii środkowej. Najpierw montujesz precyzyjny pręt wytaczający pomiędzy łożyskami podporowymi. Następnie pręt obraca się, a jednopunktowe narzędzie skrawające stopniowo powiększa każdy otwór. Na koniec zautomatyzowane prędkości posuwu usuwają materiał równomiernie ze wszystkich otworów.
Powrót Nudny
Rozwiercanie wsteczne zwykle powiększa otwory od końca w kierunku strony wejściowej. Proces ten składa się z trzech kroków: włożenie specjalistycznego narzędzia przez istniejący otwór, rozłożenie chowanych krawędzi tnących na końcu i obróbka wsteczna z kontrolowanymi prędkościami posuwu w celu wykonania otworów walcowych lub stopniowanych.
Dobrze nudne
Wykańczające rozwiercanie jest precyzyjną techniką wykańczającą, która jest wykonywana na istniejących otworach w celu uzyskania lepszej jakości powierzchni i wąskiej tolerancji otworu. Jest to dwuetapowy proces. Najpierw wstępne cięcia usuwają materiał poprzez głębokie cięcia przy wysokich prędkościach posuwu 0.004” na przejście. Następnie ostateczne przejście wykończeniowe przy użyciu mikroregulowanych narzędzi przy zminimalizowanych prędkościach posuwu tworzy powierzchnie lustrzane i dokładne średnice.
Ostra nuda
Rozwiercanie zgrubne to początkowy proces obróbki, który szybko usuwa materiał z już istniejących otworów. Proces rozpoczyna się od ustawienia narzędzia przy wejściu do otworu, a następnie głębokich cięć przy wysokich prędkościach posuwu 0.04” na przejście. Wiele przejść sekwencyjnie powiększa otwór i pozostawia 0.02” na ostateczne wykończenie.
Zastosowania obróbki wytaczającej
Obróbka wiercona jest stosowana w wielu gałęziach przemysłu do wykonywania ważnych funkcji. Proces ten jest szczególnie skuteczny w zastosowaniach wymagających dokładnych wymiarów średnicy wewnętrznej.
Przemysł motoryzacyjny
Obróbka wytaczaniem jest istotna w produkcji bloków silnika, takich jak łożyska wału korbowego, prowadnice zaworów i otwory cylindrów. Proces ten pozwala uzyskać tolerancję walcowości 0.01 mm i gładkość powierzchni 0.4 Ra, co ma kluczowe znaczenie dla osiągów silnika i kontroli zużycia oleju.
Przemysł lotniczy
Do produkcji elementów takich jak obudowy turbin, wały silników i golenie podwozi lotniczych stosuje się obróbkę rozwiercającą ze względu na bezpieczeństwo elementów i doskonałą jakość wykończenia powierzchni.
Ciężka maszyneria
Poprzez obróbkę rozwiercającą wytwarzane są elementy fundamentów ciężkich maszyn, na przykład wały, koła zębate i łożyska. Elementy te są integralnymi częściami maszyn stosowanych w budownictwie i górnictwie. Poza tym rozwiercanie zapewnia wymaganą gładkość powierzchni w celu zminimalizowania tarcia i zużycia ruchomych części.
Olej i gaz
Przemysł naftowy i gazowy wykorzystuje obróbkę wierconą do elementów bezpieczeństwa, takich jak zawory przeciwwybuchowe, urządzenia głowicowe, złączki kołnierzowe, rury wiertnicze i korpusy zaworów podmorskich. Zastosowania te zapewniają bezwyciekową pracę pod wysokim ciśnieniem.
Forma i matryca
Rozwiercanie jest stosowane w formach i matrycach do produkcji prowadnic sworzni wyrzutnika, otworów do wyrównywania rdzenia i wnęki, kanałów chłodzących, tulei sworzni prowadzących, tulei wlewowych i otworów wentylacyjnych linii podziału. Te elementy wymagają wykończenia powierzchni o grubości 32 mikro cali, aby uzyskać lepszą wydajność.
Korzyści z obróbki rozwiercającej
Obróbka wiercona zapewnia wiele technicznych zalet w produkcji precyzyjnej. Oto dlaczego producenci wybierają ten proces w przypadku ważnych części.
Wysoka precyzja i dokładność
Obróbka rozwiercająca zapewnia wyjątkową dokładność wymiarową, ponieważ może osiągnąć tolerancje tak wąskie jak 0005”. Nowoczesne maszyny do rozwiercania CNC wykorzystują odczyty cyfrowe i precyzyjne pozycje narzędzi, aby utrzymać tolerancje otworów w granicach ±0.005 mm, co zapewnia właściwe dopasowanie i lepszą funkcjonalność w zastosowaniach.
Doskonałe wykończenie powierzchni
Obróbka wierceniem zapewnia doskonałe wykończenie powierzchni dzięki niskiej chropowatości 32 µinches Ra niż 125 µinches wiercenia. Narzędzie jednopunktowe, kontrolowane posuwy i sztywna konstrukcja zapewniają gładkie, trwałe powierzchnie wewnętrzne z mniejszym tarciem i zużyciem.
Lepsza koncentryczność i wyrównanie
Inną główną zaletą obróbki rozwiercającej jest to, że gwarantuje ona, że otwory nie tylko mają właściwy rozmiar, ale także są wyrównane z innymi cechami części. Ta koncentryczność jest ważna w przypadku części takich jak wały i łożyska, gdzie niewspółosiowość może powodować słabą wydajność lub awarię.
Wszechstronność
Obróbka wierceniem może obsługiwać różne materiały od aluminium do tytanu i może wykonywać otwory o średnicy od 0.5 do 2000 mm. Zarówno pionowe, jak i poziome ustawienia zapewniają dużą elastyczność w wielu zastosowaniach obróbczych.
Opłacalność
Podczas gdy początkowy koszt konfiguracji wytaczarek może być wysoki, precyzja i wykończenie powierzchni, które można uzyskać, zmniejszają potrzebę dodatkowych operacji, takich jak honowanie lub szlifowanie. Jest to więc opłacalne w dłuższej perspektywie w przypadku produkcji wielkoseryjnej.
Wyzwania w obróbce rozwiercającej
Mimo iż obróbka skrawaniem jest precyzyjna, stwarza ona następujące wyzwania techniczne.
- Niestabilne warunki skrawania, niewłaściwy wybór narzędzia i sztywność maszyny powodują drgania i drgania podczas rozwiercania, co skutkuje niedokładnością, słabą jakością wykończenia i zużyciem narzędzia.
- Dynamiczne siły skrawania powodują, że wytaczaki wyginają się pod wpływem oporu w głębokich otworach. To ugięcie powinno być mniejsze niż 0.001”, aby zapewnić lepszą jakość powierzchni i precyzję.
- Aby uzyskać gładkość powierzchni poniżej 0.032” Ra, konieczna jest precyzyjna kontrola geometrii narzędzia, parametrów skrawania i odprowadzania wiórów.
- Niewłaściwe lub nieprawidłowo skalibrowane narzędzia pomiarowe mogą być również przyczyną niedokładności wymiarowych przy pomiarach średnic otworów i tolerancji geometrycznych w głębokich otworach.
- Postępujące zużycie powierzchni bocznej i tworzenie się kraterów na narzędziach wytaczarskich może zmniejszyć wydajność skrawania i dokładność wymiarową podczas obróbki twardości powyżej 45 HRC.
Wskazówki dotyczące lepszej obróbki rozwiercającej
Wybierz odpowiednie narzędzie do wiercenia
Wytaczadła z węglika spiekanego są dobre do wykańczania ze względu na ich precyzję i odporność na zużycie. Z drugiej strony, ciężkie pręty metalowe o większej masie i sztywności nadają się do obróbki zgrubnej w celu zmniejszenia wibracji i ugięcia.
Parametry cięcia
Należy utrzymywać prędkość skrawania na poziomie 200–500 stóp na minutę i posuw 0.002–0.008 cala na minutę. W przypadku twardych materiałów, niższe posuwy i prędkości są bardziej odpowiednie, aby uniknąć zużycia narzędzia i gromadzenia się ciepła, podczas gdy materiały miękkie zapewniają większe prędkości i posuwy bez pogorszenia trwałości narzędzia lub jakości wykończenia.
Sztywność maszyn i narzędzi
Należy ostrożnie zarządzać konfiguracją narzędzi i warunkami maszyny. Aby zmniejszyć wibracje i ugięcie, należy zachować stosunek 4:1 L/D dla prętów stalowych, a dla prętów węglikowych ważny jest stosunek 7:1 L/D. Oprócz stosunku L/D precyzyjnie szlifowane uchwyty narzędzi zapewniają maksymalną powierzchnię styku, aby zmniejszyć ruch narzędzia i jego niewspółosiowość.
Wdrożenie prawidłowej kontroli układów scalonych
Zintegruj łamacze wiórów i kieruj chłodziwo wysokociśnieniowe (chłodziwo syntetyczne) do strefy skrawania. Łamacze wiórów pomagają rozbić większe wióry na małe kawałki, zapobiegając ich splątywaniu się lub owijaniu wokół narzędzia. Jednocześnie chłodziwo wysokociśnieniowe chłodzi i usuwa wióry, utrzymując stabilną temperaturę skrawania.
Konserwacja i monitorowanie narzędzi
Przed każdym użyciem sprawdź narzędzia do rozwiercania, wyczyść je po użyciu i sprawdzaj ustawienie co tydzień. Wizualnie sprawdź krawędź skrawającą i okresowo zmierz zużycie powierzchni bocznej. Gdy zużycie osiągnie 0.3 mm, wymień wkładki, aby uniknąć awarii narzędzia i utrzymać stałą wydajność.
RichconnObróbka wytaczana
Richconn świadczy usługi wiercenia za pośrednictwem wykwalifikowanych rzemieślników i zaawansowanych maszyn CNC. Nasz zakład dysponuje poziomymi i pionowymi frezarkami do wiercenia, które mogą obsługiwać elementy obrabiane o długości do 2300 mm. Jesteśmy wykwalifikowanymi producentami skomplikowanych komponentów dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i medycznego z tolerancjami ±0.01 mm i wykończeniem powierzchni do Ra 0.8 µm. Nasz system kontroli jakości obejmuje również weryfikację CMM i śledzenie produkcji w czasie rzeczywistym, aby zagwarantować maksymalną dokładność i niezawodność.
Sumować
Krótko mówiąc, obróbka wierceniem jest nadal ważna dla produkcji o wysokiej precyzji w różnych branżach. Dzięki systemom CNC, zoptymalizowanym parametrom cięcia i właściwej konserwacji nowoczesne narzędzia lub maszyny do wiercenia mogą osiągnąć wyjątkową dokładność do 0.0005” i wykończenie powierzchni 0.4 Ra.
Jeśli potrzebujesz jakichkolwiek zaawansowanych usług rozwiercania i obróbki CNC, możesz skontaktować się z nami w każdej chwili, aby omówić swój projekt.
FAQ
Czy rozwiercanie można wykonać na tokarce CNC?
Tak, dzięki zaprogramowanym ścieżkom narzędzi tokarki CNC mogą wykonywać wiercenie. Nowoczesne maszyny, w szczególności, mają automatyczną kompensację narzędzi i cyfrowe ustawienia pomiarowe dla dokładnych wyników.
Co decyduje o wyborze narzędzia do rozwiercania?
Na wybór narzędzia do wytaczania wpływają takie czynniki, jak stosunek głębokości do średnicy, średnica otworu, wymagane wykończenie powierzchni, właściwości materiału i sztywność maszyny.
Jakie materiały można obrabiać metodą wytaczania?
Rozwiercaniem można obrabiać niemal wszystkie materiały inżynieryjne, na przykład aluminium, stal, żeliwo, materiały kompozytowe i tytan itp.
Czym wiercenie różni się od wiercenia?
Rozwiercanie wykorzystuje jednopunktowe narzędzie do udoskonalenia lub rozszerzenia otworu, który już istnieje. Natomiast wiercenie wykorzystuje wiertło dwupunktowe i tworzy nowe otwory. Ponadto rozwiercanie zapewnia lepsze wykończenie powierzchni i jest bardziej precyzyjne.
