Wiercenie
Wiercenie to proces cięcia , w którym wiertło jest obracane w celu wycięcia otworu o okrągłym przekroju w materiałach litych. Wiertło jest zwykle obrotowym narzędziem tnącym , często wielopunktowym. Wiertło jest dociskane do przedmiotu obrabianego i obracane z prędkością od setek do tysięcy obrotów na minutę . Powoduje to dociśnięcie krawędzi skrawającej do przedmiotu obrabianego, odcinając wióry (wióry) z otworu podczas jego wiercenia.
Podczas wiercenia w skale otwór zwykle nie jest wykonywany ruchem okrężnym, chociaż wiertło jest zwykle obracane. Zamiast tego otwór jest zwykle wykonywany przez wbijanie wiertła w otwór za pomocą szybko powtarzanych krótkich ruchów. Wbijanie może być wykonywane z zewnątrz otworu (wiertło udarowe) lub w otworze ( wiertło dolne , DTH). Wiertła używane do wiercenia poziomego nazywane są wiertłami dryfującymi .
W rzadkich przypadkach do wycinania otworów o nieokrągłym przekroju stosuje się wiertła o specjalnym kształcie; możliwy jest kwadratowy przekrój poprzeczny .
Proces
Otwory wiercone charakteryzują się ostrą krawędzią od strony wejściowej oraz obecnością zadziorów od strony wyjściowej (o ile nie zostały usunięte). Również wnętrze otworu ma zwykle spiralne ślady posuwu.
Wiercenie może wpływać na właściwości mechaniczne przedmiotu obrabianego, tworząc niewielkie naprężenia szczątkowe wokół otworu otworu i bardzo cienką warstwę silnie naprężonego i zniszczonego materiału na nowo uformowanej powierzchni. Powoduje to, że obrabiany przedmiot staje się bardziej podatny na korozję i propagację pęknięć na obciążonej powierzchni. Aby uniknąć tych niekorzystnych warunków, można wykonać operację wykańczającą.
W przypadku wierteł rowkowanych wszelkie wióry są usuwane przez rowki. Wióry mogą tworzyć długie spirale lub małe płatki, w zależności od materiału i parametrów procesu. Rodzaj utworzonych wiórów może być wskaźnikiem skrawalności materiału , przy czym długie wióry sugerują dobrą skrawalność materiału.
W miarę możliwości wywiercone otwory powinny być usytuowane prostopadle do powierzchni przedmiotu obrabianego. Minimalizuje to tendencję wiertła do „chodzenia”, to znaczy do odchylania się od zamierzonej linii środkowej otworu, powodując nieprawidłowe umieszczenie otworu. Im wyższy stosunek długości do średnicy wiertła, tym większa skłonność do chodzenia. Tendencja do chodzenia jest również wywłaszczana na różne inne sposoby, które obejmują:
- Ustanowienie znaku centrującego lub elementu przed wierceniem, na przykład przez:
- Odlewanie , formowanie lub kucie znaku w przedmiocie obrabianym
- Dziurkowanie centralne
- Wiercenie punktowe (tj. wiercenie centralne)
- Nakładanie punktowe , czyli obróbka określonego obszaru odlewu lub odkuwki w celu ustalenia dokładnie umiejscowionej powierzchni na szorstkiej powierzchni.
- Ograniczenie położenia wiertła za pomocą przyrządu wiertniczego z tulejami wiertarskimi
Wykończenie powierzchni wytwarzane przez wiercenie może mieścić się w zakresie od 32 do 500 mikrocali. Cięcia wykańczające wygenerują powierzchnie bliskie 32 mikrocali, a obróbka zgrubna blisko 500 mikrocali.
Płyn obróbkowy jest powszechnie używany do chłodzenia wiertła, zwiększania trwałości narzędzia, zwiększania prędkości i posuwów , poprawiania wykończenia powierzchni oraz wspomagania wyrzucania wiórów. Nakładanie tych płynów zwykle odbywa się poprzez zalanie przedmiotu obrabianego chłodziwem i smarem lub przez naniesienie mgły natryskowej.
Przy podejmowaniu decyzji, które wiertło (ćwiczenia) zastosować, ważne jest, aby wziąć pod uwagę zadanie i ocenić, które ćwiczenie najlepiej wykona zadanie. Istnieje wiele stylów wiercenia, z których każdy służy do innego celu. Wiertło subland może wiercić więcej niż jedną średnicę. Wiertło łopatkowe służy do wiercenia większych otworów. Wiertło składane jest przydatne w zarządzaniu wiórami.
Wiercenie punktowe
Celem wiercenia punktowego jest wywiercenie otworu, który będzie służył jako przewodnik do wiercenia ostatecznego otworu. Otwór jest wiercony tylko częściowo w obrabianym przedmiocie, ponieważ służy tylko do poprowadzenia początku następnego procesu wiercenia.
Wiercenie centralne
Wiertło centrujące to narzędzie dwuostrzowe składające się z wiertła krętego z pogłębiaczem stożkowym 60°; służy do wiercenia pogłębiających otworów środkowych w przedmiocie obrabianym, który ma być zamontowany między kłami do toczenia lub szlifowania.
Wiercenie głębokich otworów
Wiercenie głębokich otworów definiuje się jako wiercenie otworu o głębokości większej niż dziesięciokrotność średnicy otworu. Tego typu otwory wymagają specjalnego sprzętu do utrzymania prostoliniowości i tolerancji. Inne kwestie to okrągłość i wykończenie powierzchni.
Wiercenie głębokich otworów jest generalnie możliwe do wykonania za pomocą kilku metod oprzyrządowania, zwykle wiercenia lufowego lub wiercenia BTA. Są one zróżnicowane ze względu na sposób wprowadzania chłodziwa (wewnętrzny lub zewnętrzny) oraz sposób odprowadzania wiórów (wewnętrzny lub zewnętrzny). Używanie metod, takich jak narzędzie obrotowe i przedmiot obrabiany obracający się w przeciwnych kierunkach, to powszechne techniki uzyskiwania wymaganych tolerancji prostoliniowości. Drugorzędne metody obróbki obejmują obróbkę trepanacyjną, skórowanie i nagniatanie, wytaczanie ciągnione lub wytaczanie butelkowe. Wreszcie dostępny jest nowy rodzaj technologii wiercenia, aby stawić czoła temu problemowi: wiercenie wibracyjne. Technologia ta rozbija wióry poprzez niewielkie, kontrolowane drgania osiowe wiertła. Małe wióry są łatwo usuwane przez rowki wiertła.
Zaawansowany technologicznie system monitorowania służy do kontroli siły , momentu obrotowego , wibracji i emisji akustycznej. Wibracje są uważane za główną wadę podczas wiercenia głębokich otworów, która często może spowodować pęknięcie wiertła. W celu ułatwienia tego typu wiercenia zwykle stosuje się specjalne chłodziwo.
Wiercenie armatnie
Wiercenie pistoletowe zostało pierwotnie opracowane do wiercenia luf pistoletów i jest powszechnie stosowane do wiercenia głębokich otworów o mniejszej średnicy. Stosunek głębokości do średnicy może być nawet większy niż 300:1. Kluczową cechą wiercenia pistoletowego jest to, że wiertła są samocentrujące; to właśnie pozwala na tak głębokie, dokładne otwory. Bity wykorzystują ruch obrotowy podobny do wiertła krętego; jednak wiertła są zaprojektowane z podkładkami łożyskowymi, które ślizgają się po powierzchni otworu, utrzymując wiertło na środku. Wiercenie lufowe jest zwykle wykonywane przy dużych prędkościach i niskich prędkościach posuwu.
Trepanowanie
Trepaning jest powszechnie stosowany do tworzenia otworów o większej średnicy (do 915 mm (36,0 cala)), gdzie standardowe wiertło nie jest wykonalne lub ekonomiczne. Trepanowanie usuwa żądaną średnicę poprzez wycięcie stałego dysku, podobnie jak w przypadku kompasu kreślarskiego . Trepanowanie wykonuje się na płaskich produktach, takich jak blacha, granit ( kamień do curlingu ), płyty lub elementy konstrukcyjne, takie jak belki dwuteowe . Trepanowanie może być również przydatne do wykonywania rowków do wkładania uszczelek , takich jak O-ringi .
Mikrowiercenie
Mikrowiercenie odnosi się do wiercenia otworów mniejszych niż 0,5 mm (0,020 cala). Wiercenie otworów o tak małej średnicy stwarza większe problemy, ponieważ wiertła z doprowadzaniem chłodziwa nie mogą być używane i wymagane są wysokie prędkości wrzeciona. Wysokie prędkości obrotowe wrzeciona, przekraczające 10 000 obr./min, również wymagają użycia wyważonych oprawek narzędziowych.
Wiercenie wibracyjne
Pierwsze badania nad wierceniem wibracyjnym rozpoczęto w latach pięćdziesiątych XX wieku (pr. VN Poduraev, Moskiewski Uniwersytet Baumana). Główna zasada polega na generowaniu osiowych drgań lub oscylacji oprócz ruchu posuwu wiertła, dzięki czemu wióry łamią się, a następnie są łatwo usuwane ze strefy skrawania.
Istnieją dwie główne technologie wiercenia wibracyjnego: samoobsługowe systemy wibracyjne i systemy wibracyjne wymuszone. Większość technologii wiercenia wibracyjnego jest wciąż na etapie badań. W przypadku samoobsługowego wiercenia wibracyjnego częstotliwość własna narzędzia jest wykorzystywana w celu wprawienia go w naturalne wibracje podczas cięcia; wibracje są samopodtrzymywane przez system masowo-sprężynowy zawarty w uchwycie narzędziowym. Inne prace wykorzystują system piezoelektryczny do generowania i kontrolowania wibracji. Systemy te pozwalają na wysokie częstotliwości drgań (do 2 kHz) dla małych wielkości (około kilku mikrometrów); nadają się szczególnie do wiercenia małych otworów. Wreszcie, wibracje mogą być generowane przez układy mechaniczne: częstotliwość jest określona przez połączenie prędkości obrotowej i liczby oscylacji na obrót (kilka oscylacji na obrót), o wielkości około 0,1 mm.
Ta ostatnia technologia jest w pełni przemysłowa (przykład: technologia SineHoling® firmy MITIS). Wiercenie wibracyjne jest preferowanym rozwiązaniem w sytuacjach, takich jak wiercenie głębokich otworów, wiercenie w stosie wielu materiałów (aeronautyka) i wiercenie na sucho (bez smarowania). Ogólnie rzecz biorąc, zapewnia lepszą niezawodność i większą kontrolę operacji wiercenia.
Interpolacja okręgu
Interpolacja okręgu , znana również jako wiercenie orbitalne , to proces tworzenia otworów za pomocą frezów maszynowych.
Wiercenie orbitalne polega na obracaniu narzędzia skrawającego wokół własnej osi i jednocześnie wokół osi środkowej przesuniętej względem osi narzędzia skrawającego. Narzędzie skrawające można następnie przesuwać jednocześnie w kierunku osiowym, aby wywiercić lub wykonać otwór – i/lub połączyć z dowolnym ruchem na boki, aby wykonać otwór lub zagłębienie.
Regulując przesunięcie, można użyć narzędzia skrawającego o określonej średnicy do wiercenia otworów o różnych średnicach, jak pokazano na ilustracji. Oznacza to, że zapas narzędzi skrawających może zostać znacznie zmniejszony.
Termin wiercenie orbitalne pochodzi od tego, że narzędzie skrawające „okrąża” środek otworu. Wymuszone mechanicznie, dynamiczne przesunięcie w wierceniu orbitalnym ma kilka zalet w porównaniu z wierceniem konwencjonalnym, które drastycznie zwiększa precyzję otworu. Niższa siła docisku pozwala uzyskać bez zadziorów podczas wiercenia w metalach. Podczas wiercenia w materiałach kompozytowych wyeliminowany zostaje problem rozwarstwień .
Materiał
Wiercenie w metalu
Podczas normalnego użytkowania wióry są przenoszone w górę i z dala od końcówki wiertła przez żłobkowanie wiertła. Krawędzie skrawające wytwarzają więcej wiórów, które kontynuują ruch wiórów na zewnątrz otworu. Jest to skuteczne, dopóki wióry nie upakują się zbyt ciasno, albo z powodu głębszych niż normalne otworów, albo niewystarczającego cofania się (niewielkie lub całkowite usunięcie wiertła z otworu podczas wiercenia). Aby złagodzić ten problem i przedłużyć żywotność narzędzia, czasami stosuje się chłodziwo poprzez chłodzenie i smarowanie końcówki oraz spływ wiórów. Chłodziwo można wprowadzać przez otwory w chwycie wiertła, co jest powszechne w przypadku wiertarki lufowej. W szczególności podczas cięcia aluminium płyn chłodzący pomaga zapewnić gładki i dokładny otwór, jednocześnie zapobiegając chwytaniu wiertła przez metal podczas wiercenia otworu. Podczas cięcia mosiądzu i innych miękkich metali, które mogą chwytać wiertło i powodować „brzęczenie”, powierzchnia o średnicy ok. 1-2 milimetry można zeszlifować na krawędzi skrawającej, aby uzyskać kąt rozwarty od 91 do 93 stopni. Zapobiega to „gadaniu”, podczas którego wiertło raczej rozrywa niż tnie metal. Jednak przy takim kształcie krawędzi skrawającej wiertło odpycha metal, zamiast go chwytać. Powoduje to wysokie tarcie i bardzo gorące wióry.
W przypadku dużych posuwów i stosunkowo głębokich otworów w wiertłach stosuje się wiertła olejowe, ze smarem pompowanym do głowicy wiertła przez mały otwór w wiertle i wypływającym wzdłuż rowków . Konwencjonalny układ wiertarki może być stosowany do wiercenia otworów naftowych, ale jest częściej spotykany w automatycznych maszynach wiertniczych, w których to przedmiot obrabiany obraca się, a nie wiertło.
W obrabiarkach sterowanych numerycznie (CNC) stosuje się proces zwany wierceniem głębokim lub wierceniem przerywanym , aby zapobiec szkodliwemu gromadzeniu się opiłków podczas wiercenia głębokich otworów (w przybliżeniu, gdy głębokość otworu jest trzykrotnie większa niż średnica wiertła) . Wiercenie dziobowe polega na częściowym zanurzeniu wiertła w obrabianym przedmiocie na odległość nie większą niż pięciokrotność średnicy wiertła, a następnie wycofaniu go na powierzchnię. Czynność powtarza się, aż dziura się skończy. Zmodyfikowana forma tego procesu, zwana szybkim wierceniem głębokim lub łamaniem wiórów , powoduje jedynie nieznaczne wycofanie wiertła. Ten proces jest szybszy, ale jest stosowany tylko w średnio długich otworach, w przeciwnym razie spowoduje przegrzanie wiertła. Jest również używany podczas wiercenia w włóknistym materiale do łamania wiórów. [ źródło opublikowane samodzielnie? ]
Gdy nie jest możliwe doprowadzenie materiału do maszyny СNС, można użyć wiertarki z podstawą magnetyczną. Podstawa umożliwia wiercenie w pozycji poziomej, a nawet na suficie. Zwykle w przypadku tych maszyn lepiej jest używać frezów, ponieważ mogą wiercić znacznie szybciej przy mniejszej prędkości. Rozmiary frezów wahają się od 12 mm do 200 mm DIA i od 30 mm do 200 mm DOC (głębokość skrawania). Maszyny te są szeroko stosowane w przemyśle budowlanym, wytwórczym, morskim oraz naftowo-gazowym. W przemyśle naftowym i gazowym do unikania iskier stosuje się pneumatyczne wiertarki magnetyczne, a także specjalne wiertarki magnetyczne do rur, które można mocować na rurach o różnych rozmiarach, nawet wewnątrz. Wytrzymałe wiertarki do blach zapewniają wysokiej jakości rozwiązania w produkcji konstrukcji stalowych, budowie mostów, stoczniach i różnych dziedzinach sektora budowlanego.
Wiercenie w drewnie
drewno jest bardziej miękkie niż większość metali, wiercenie w drewnie jest znacznie łatwiejsze i szybsze niż wiercenie w metalu. Płyny obróbkowe nie są używane ani potrzebne. Głównym problemem przy wierceniu drewna jest zapewnienie czystych otworów wejściowych i wyjściowych oraz zapobieganie spalaniu. Unikanie przypalania to kwestia używania ostrych ostrzy i odpowiedniej prędkości cięcia . Wiertła mogą wyrywać wióry z drewna wokół górnej i dolnej części otworu, co jest niepożądane w zastosowaniach związanych z precyzyjną obróbką drewna .
Wszechobecne wiertła kręte stosowane w obróbce metalu również dobrze sprawdzają się w drewnie, ale mają tendencję do wyłupywania drewna przy wejściu i wyjściu z otworu. W niektórych przypadkach, jak w przypadku otworów do surowej stolarki, jakość otworu nie ma znaczenia i istnieje wiele wierteł do szybkiego cięcia w drewnie, w tym wiertła łopatkowe i wiertła samoposuwne . Opracowano wiele rodzajów specjalistycznych wierteł do wiercenia czystych otworów w drewnie, w tym wiertła z końcówkami sztyftowymi, wiertła typu Forstner i otwornice . Odpryski na wyjściu można zminimalizować, używając kawałka drewna jako podkładu za obrabianym przedmiotem, a ta sama technika jest czasami stosowana do utrzymania czystego wejścia otworu.
Otwory są łatwiejsze do rozpoczęcia w drewnie, ponieważ wiertło można dokładnie ustawić, wciskając je w drewno i tworząc wgłębienie. Wiertło będzie zatem miało niewielką tendencję do wędrowania.
Inni
Niektóre materiały, takie jak tworzywa sztuczne , a także inne niemetale i niektóre metale mają tendencję do nagrzewania się na tyle, że rozszerzają się, powodując, że otwór jest mniejszy niż oczekiwano.
Powiązane procesy
Poniżej przedstawiono niektóre powiązane procesy, które często towarzyszą wierceniu:
- Pogłębianie
- W procesie tym powstaje otwór schodkowy, w którym większa średnica następuje częściowo po mniejszej średnicy w otworze.
- Pogłębianie
- Ten proces jest podobny do pogłębiania, ale stopień w otworze ma kształt stożka.
- Wytaczanie
- Wytaczanie precyzyjnie powiększa już istniejący otwór za pomocą frezu jednoostrzowego.
- Wiercenie tarciowe
- wiercenie otworów przy użyciu plastycznego odkształcenia przedmiotu (pod wpływem ciepła i ciśnienia) zamiast jego cięcia.
- Rozwiercanie
- Rozwiercanie ma na celu powiększenie rozmiaru otworu w celu pozostawienia gładkich boków.
- Planowanie punktowe
- Jest to podobne do frezowania, służy do zapewnienia płaskiej powierzchni maszyny na obrabianym przedmiocie w zlokalizowanym obszarze
Zobacz też
Linki zewnętrzne
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
