Spis treści. GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie.

Transkrypt

1 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Spis treści Wykaz tabel - parametry wiercenia 162 System kodowania barwami GARANT - wzór dla całej branży 164 Przegląd narzędzi 166 Wiertła kręte HSS 166 Wiertła kręte VHM 168 Przegląd narzędzi do wiercenia z rozłącznym ostrzem Podział metod wiercenia 172 Parametry skrawania przy wierceniu Wiercenie w pełnym materiale Rozwiercanie 173 Siły, moment obrotowy i zapotrzebowanie mocy przy wierceniu Siła skrawania Moment obrotowy i moc Inne składowe siły skrawania występujące przy wierceniu 177 Obliczanie czasu głównego przy wierceniu 178 Głębokość wiercenia i średnica otworu wstępnego Głębokość wiercenia Średnica otworu wstępnego przy rozwiercaniu Wiercenie głębokie 180 Wiertła kręte HSS Typy wierteł krętych Rodzaje oszlifowania ostrzy i występujące przy tym błędy 183 Wiertła wykonane całkowicie ze stopów twardych (VHM) 185 Wiertła z rozłącznym ostrzem Wiertła z głowicą wymienną (wiertła z koronkami) Wiertła z płytkami skrawającymi Wiertła z płytkami skrawającymi do wiercenia w pełnym materiale Rozwiercanie przy zastosowaniu dwuostrzowych wierteł z płytkami skrawającymi Wytaczanie za pomocą wytaczadeł Wytaczanie przy użyciu precyzyjnych głowic przestawnych w 1 : narzędzie do toczenia i wiercenia

2 Wiercenie Przykłady zastosowania wierteł GARANT Zastosowanie profili FS GARANT w wiertłach HSS Zastosowanie wysokowydajnych wierteł GARANT VHM Zastosowanie wierteł z płytkami skrawającymi do wiercenia w pełnym materiale Wiercenie za pomocą KUB Quatron Wiercenie przy użyciu KUB Duon Wiercenie przy użyciu KUB Centron 196 Czynniki wpływające na wynik wiercenia i usuwanie usterek Czynniki wpływające na wynik wiercenia Wskazówki do usuwania usterek przy wierceniu 198 Wskaźniki technologiczne dla wiercenia

3 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Wykaz tabel - parametry wiercenia Rodzaj wiertła Materiał narzędzia skrawającego / powłoka Nr tabeli Nawiertaki do nakiełków HSS i HSS/E Nawiertaki do obrabiarek NC HSS/E HSS/E (powlekana TiAlN) Wiertła kręte HSS i HSS/E Stal proszkowa PM (powlekana TiAlN) HSS i HSS/E (powlekane TiAlN albo TiN) Nawiertaki do nakiełków Całe ze stopów twardych Nawiertaki do obrabiarek NC Całe ze stopów twardych Całe ze stopów twardych (powlekane TiAIN) Wiertła miniaturowe / krótkie Całe ze stopów twardych wiertła kręte Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) Z płytkami ze stopów twardych długie Wykonane całkowicie ze stopów twardych Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) Wiertła 3xD HPC do stali Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) wysokowydajne hartowanych 3/4/6xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) /5/6xD z chłodzeniem Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) wewn. 3/7/12xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) Wiertła z 4 łysinkami i chłodzeniem wewn., do obróbki Al 6xD Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) do obróbki na sucho 6xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) xD Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) do otworów H7 6xD Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) Wiertła 3-ostrzowe z chłodzeniem wewn. 8xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) z chłodzeniem wewn. 8xD HPC z chłodzeniem Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) wewn., xD HPC Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) z chłodzeniem wewn. 12xD HPC z chłodzeniem Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) wewn., /30xD HPC do głębokich Całe ze stopów twardych (powlekane TiAlN) otworów z chłodzeniem wewn. W załączniku dodatkowe tabele dla: xD HPC Wiertła wysokowydajne do obróbki VA, z powłoką TiCN Całe ze stopów twardych (TiCN) 748 Strona 162

4 Wiercenie Ciąg dalszy wykazu tabel Parametry wiercenia Rodzaj wiertła Materiał narzędzia skrawającego / powłoka Nr tabeli Wiertła z koronkami 3/5/7xD SECO CL Całe ze stopów twardych (gatunki P, M, K) 2 ostrza efektywne Strona Nawiertaki do obrabiarek NC Płytki skrawające Wiertła z płytkami skrawającymi do wiercenia w pełnym materiale 2/3/4xD KOMET Quatron Płytki skrawające (stop twardy), 2 ostrza efektywne Rozwiertaki z płytkami skrawającymi, dwuostrzowe Wytaczanie / wytaczanie dokładne 5xD KOMET Duon 6/8xD KOMET Centron 2/3/4xD KOMET Trigon GARANT rozwiertaki na stały wymiar KOMET G01 KOMET B301/M302 KOMET M03 Speed KOMET M040/M020 GARANT 5 w 1 Płytki skrawające (stop twardy), 2 ostrza efektywne Koronka z kłem centrującym. Płytki skrawające (stop twardy), 1 ostrze efektywne Płytki skrawające (stop twardy), 1 ostrze efektywne Z przesuwem osiowym. Płytki skrawające (stop twardy), geometria WOEX, CCMT Bez przesunięcia osiowego. Płytki skrawające (stop twardy), geometria WOEX, SOEX Głowica przestawna precyzyjna z wkładkami do toczenia dokładnego. Płytki skrawające Głowica przestawna precyzyjna, mechaniczna. Płytki skrawające Głowica przestawna precyzyjna, elektroniczna. Płytki skrawające Narzędzie do toczenia i wiercenia. Płytki skrawające

5 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie System kodowania barwami GARANT - wzór dla Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom firmy GARANT wciąż wprowadzamy w baranży nowe rowych pierścieni pozwalający na łatwe i szybkie rozróżnianie narzędzi skrawających. narzędzi skrawających GARANT. Pierścień zielony = do zastosowań uniwersalnych V stale łatwo skrawalne do 750 N/mm 2 V stale do ulepszania cieplnego, do 1100 N/mm 2 V stale nierdzewne do 750 N/mm 2 V miedź i twarde stopy miedzi V mosiądz dający długi wiór V stopy Al dające krótki i długi wiór V żeliwo szare i ciągliwe V stopy cynku i magnezu V stale konstrukcyjne miękkie, dające długi wiór Pierścień biały = do żeliwa szarego, mosiądzu i brązu V V V V brąz dający krótki wiór magnez i stopy magnezu tworzywa sztuczne twarde mosiądz dający krótki wiór Pierścień niebieski = do stali nierdzewnych V V V V V V stale kwasoodporne (V4A), trudnoskrawalne miedź i stopy miedzi miękkie brąz dający długi wiór stopy odlewnicze (np. AlSi9Mg) stale automatowe i narzędziowe do 750 N/mm 2 stale konstrukcyjne 164

6 Wiercenie całej branży akcenty. Tak więc między innymi opracowaliśmy dla naszej marki Premium specjalny system kolo- System ten stał się już standar dem. Świadczy to o naszej wysokiej kompetencji i szczególnej jakości Pierścień czerwony = do stali o wytrzymałości do 1100 N/mm 2 lub 1400 N/mm 2 V V V V V stale o wysokiej wytrzymałości i ulepszone cieplnie drobnoziarnista stal konstrukcyjna stale narzędziowe dające krótki wiór miedź i stopy miedzi twarde brąz dający krótki wiór Pierścień żółty = do stali o wytrzymałości do 500 N/mm 2, Al i magnezu V V V V V miękkie stale dające długi wiór miedź i stopy miedzi mosiądz dający długi wiór stopy aluminium dające długi wiór termoplasty Pierścień różowy = do tytanu i rzadkich stopów V termoplasty V stale o wysokiej wytrzymałości, powyżej 1100 N/mm 2 V twarde stale manganowe V stale trudnoskrawalne (hastel loy, inconel l) V duroplasty 165

7 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Przegląd narzędzi Wiertła kręte HSS DIN " 333 Nawiertaki NC pierścień barwny " numer katalogowy typ wiertła A/R/B N N N N N N N N N FS FS N N materiał skrawający HSS/ HSS/E HSS/E HSS/E HSSE HSS/E HSS/E długie HSS/E HSS/E HSS/E długie długie HSS/E HSS/E HSS/Co8 HSS/E HSS/E powłoka TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiN kąt wierzchołkowy 60/ zaostrzenie (korekcja) specjalne specjalne C C zakres wielkości (Ø mm) 0, ,15 1, ! przeznaczenie Al dające długi wiór * Al dające krótki wiór * odlew Al > 10% Si * * * * * * * * stal < 500 N/mm 2 stal < 750 N/mm 2 stal < 900 N/mm 2 stal < 1100 N/mm 2 * stal < 1400 N/mm 2 * stal > 45 HRC INOX < 900 N/mm 2 * INOX > 900 N/mm 2 * * * stopy Ti > 850 N/mm 2 * * * zeliwo szare (G) * mosiądze * * grafit i G(C)FK, duroplast y * * * * * * * * * * * * uniwersalne * * * * DIN " pierścień barwny " numer katalogowy typ wiertła FS FS N W FS FS N VA FS FS FS materiał skrawający HSS/e HSS/E HSS-PM HSS HSS HSS HSS/E HSS/E HSS/E HSS/E HSS HSS/E powłoka TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN kąt wierzchołkowy zaostrzenie (korekcja) specjalne specjalne specjalne A A C C A/C C C C C zakres wielkości (Ø mm) , ,2 3 10,2! przeznaczenie Al dające długi wiór * * * * * * * Al dające krótki wiór * * * * * odlew Al > 10% Si * * * * * * stal < 500 N/mm 2 * * * stal < 750 N/mm 2 stal < 900 N/mm 2 stal < 1100 N/mm 2 stal < 1400 N/mm 2 stal > 45 HRC INOX < 900 N/mm 2 * * INOX > 900 N/mm 2 * * * stopy Ti > 850 N/mm 2 * * * żeliwo szare (G) * * mosiądze * grafit i G(C)FK, duroplasty * * uniwersalne * * = bardzo dobre; * = po spełnieniu określonych warunków

8 Wiercenie VA HVA VA N N N N N W N N FS H TiVA HVA HSS/E HSS/PM HSS/E walc. HSS precyzyjnie walc. HSS HSS HSS HSS HSS HSS/E HSS/E HSS/E HSS/E HSS-Co8 TiAlN TiAlN TiAlN TiN TiAlN TiAlN / C A/C C A A C C specjalne C C C ,2 20 0, , * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * N N NW VA H FS VA N N FS N HSS HSS HSS HSS HSS/E HSS/Co8 HSS/E HSS/E HSS HSS HSS HSS TiAlN A A C C C C A A A 2, , , * * * * * * * * * * * * * * = bardzo dobre; * = po spełnieniu określonych warunków

9 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Przegląd narzędzi Wiertła kręte VHM DIN " 333 norma zakładowa 1899 WN pierścień barwny " numer katalogowy typ wiertła A N N N N N N N N N N długość wykonanie chwytu wewn. kanały chłodzące (IK) materiał skrawający VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM HM VHM powłoka TiAlN TiAlN TiAlN kąt wierzchołkowy zaostrzenie (korekcja) C C zakres wielkości (Ø mm) 0,5 6, ,2 1,4 0,1 1,8 0,5 13 0, ! przeznaczenie aluminium dające długi wiór * * * * * aluminium dające krótki wiór odlew aluminiowy > 10% Si * * * * stal < 500 N/mm 2 stal < 750 N/mm 2 stal < 900 N/mm 2 stal < 1100 N/mm 2 stal < 1400 N/mm 2 stal > 45 HRC * INOX < 900 N/mm 2 * * INOX > 900 N/mm 2 * * Ti > 850 N/mm 2 zeliwo szare (G) mosiadze grafit i G(C)FK, duroplasty * * * uniwersalne DIN " 6537 długie» 338 norma zakładowa pierścień barwny " numer katalogowy typ wiertła VA FS NH N N GG/W AL VA N długość 6 D 5 D 5 D 6 D 6 D 6 D 7 D 8 D 8 D wykonanie chwytu HA HA HA HA HA HA HA HA HA wewn. kanały chłodzące (IK) IK IK IK IK IK IK IK IK IK materiał skrawający VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM powłoka TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN kąt wierzchołkowy zaostrzenie (korekcja) specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne zakres wielkości (Ø mm) ,98 12 H ! przeznaczenie aluminium dające długi wiór * aluminium dające krótki wiór * odlew aluminiowy > 10% Si * stal < 500 N/mm 2 * * stal < 750 N/mm 2 stal < 900 N/mm 2 stal < 1100 N/mm 2 * * stal < 1400 N/mm 2 * stal > 45 HRC INOX < 900 N/mm 2 * * INOX > 900 N/mm 2 * * * Ti > 850 N/mm 2 * żeliwo szare (G) * * mosiadze * grafit i G(C)FKd, uroplasty * * * uniw ersalne * * * = bardzo dobre; * = po spełnieniu określonych warunków

10 Wiercenie krótkie 6537 długie N H AL N N VA VA NH NH FS N 3 D 3 D 3 D 3 D 4 D 3 D 4 D 4 D 6 D 5 D HB HA HA HA HA HA HA HA HA HA IK IK IK IK IK IK VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM VHM TiAlN TiAlN TiAlN TiN TiN TiAlN TiCN TiAlN TiAlN TiAlN TiN C specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne , * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * norma zakł długie norma zakł norma zakł norma zakł AL VA N N N N N N N N 12 D 12 D 12 D 20 D 30 D otwór pod gwint otwór pod gwint otwór przelotowy otwór przelotowy HA HA HA HA HA MK HA HA HA HA IK IK IK IK IK VHM VHM VHM VHM VHM HM VHM VHM VHM VHM TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN TiAlN specjalne specjalne specjalne specjalne specjalne M2 M16 M3 M12 M3 M12 M3 M12 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * = bardzo dobre; * = po spełnieniu określonych warunków

11 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Przegląd narzędzi do wiercenia z rozłącznym ostrzem CrownLoc Wiertło z głowicą wymienną od 12 mm do 25 mm P M K N S H Materiały na narzędzia skrawające: stopy twarde, cermetale, PKD i CBN KUB Quatron od 14 mm do 65 mm KUB DUON od 17,5 mm do 44 mm KUB Trigon od 14 mm do 44 mm KUB CENTRON od 20 mm do 54 mm 170

12 Wiercenie Przegląd narzędzi do wiercenia z rozłącznym ostrzem Głowica dwuostrzowa G01/G03 od 24 mm do 91 mm Toczenie (program HSS, UniTurn, płytki skrawające) Głowica przestawna precyzyjna B301 z wkładką do wytaczania precyzyjnego M302 od 29,5 mm do 199 mm Głowica przestawna precyzyjna M03 Speed od 24,8 mm do 166 mm Mechaniczny zestaw dla głowicy do wiercenia precyzyjnego KFK od 8 mm do 32 mm Głowica przestawna precyzyjna M040 elektroniczna Wytaczadła i płytki skrawające do wytaczania 171

13 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie 1 Podział metod wiercenia Według DIN 8589, część 2., metody wiercenia dzielą się na przykład na: V wiercenie w pełnym materiale, V rozwiercanie, V gwintowanie, V pogłębianie, V rozwiercanie dokładne, V i inne. 2 Parametry skrawania przy wierceniu Przekrój warstwy skrawanej A wpływa w istotny sposób na całkowitą siłę skrawania (por. również podrozdział 3). Rys. 3.1 przedstawia zależność pomiędzy wielkością posuwu w przeliczeniu na ostrze f z a głębokością skrawania a p lub możliwy do zastosowania sposób obliczenia z grubości warstwy skrawanej h i szerokości warstwy skrawanej b. Obowiązują następujące zależności: f z = -- f Z f Z posuw [mm/obr.] liczba ostrzy (równ. 3.1) κ r σ = -- 2 κ r kąt przystawienia głównej krawędzi skrawającej [ ] (równ. 3.2) σ kąt wierzchołkowy wiertła [ ] a p b = sin κ r h= f z sinκ r b szerokość warstwy skrawanej [mm] (równ. 3.3) a p głębokość skrawania [mm] h grubość warstwy skrawanej [mm] (równ. 3.4) f z posuw na ząb [mm] A= f z a p = b h A przekrój warstwy skrawanej [mm 2 ] (równ. 3.5) 172

14 Wiercenie 2.1 Wiercenie w pełnym materiale Dla wiertła krętego z dwoma ostrzami (z = 2) obowiązuje zależność: a p d f = -- f 2 z = -- 2 W związku z tym przekrój warstwy skrawanej A przy wierceniu w pełnym materiale oblicza się przy zastosowaniu wyżej podanych zależności oraz równania 3.5: A = d f 4 (wzór 3.6) Rys. 3.1 Przekrój warstwy skrawanej przy wierceniu wiertłem krętym w pełnym materiale W przypadku wiertła z płytkami skrawającymi należy przyjąć do obliczeń z = 1, ponieważ większa liczba płytek skrawających dzieli pomiędzy siebie jedynie szerokość warstwy skrawanej b, ale realizuje pełny posuw. Obowiązuje zależność: b= b i + b a b i szerokość warstwy skrawanej przez wewnętrzną płytkę skrawającą b a szerokość warstwy skrawanej przez zewnętrzną płytkę skrawającą Główny kąt przystawienia krawędzi skrawającej κ może być w przypadku wierteł z płytkami skrawającymi inny dla każdej płytki, co ma wpływ na grubość warstwy skrawanej h. Udzia³ zewnêtrznej p³ytki skrawaj¹cej Udzia³ wewnêtrznej p³ytki skrawaj¹cej Rys. 3.2 Podział warstwy skrawanej wiertłem z płytkami skrawającymi 2.2 Rozwiercanie Na Rys 3.3 przedstawiono przekrój warstwy skrawanej A przy rozwiercaniu. Obowiązują przy tym następujące zależności: z głębokości skrawania ( D d) a p = wynika następująca zależność na określanie przekroju warstwy skrawanej A przy rozwiercaniu: ( D d) f A = z 2 (równ. 3.7) Rys Przekrój warstwy skrawanej przy rozwiercaniu wiertłem krętym 173

15 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie 3 Siły, moment obrotowy i zapotrzebowanie mocy przy wierceniu 3.1 Siła skrawania Do obliczenia całkowitej siły skrawania przy wierceniu można z dużym przybliżeniem zastosować równanie opracowane przez Kienzlego dla toczenia (por. równanie 2.5, rozdział Podstawy, podrozdział 1.4). W przypadku wiercenia korzystne jest wprowadzenie współczynnika technologicznego f B, uwzględniającego inne niż przy toczeniu czynniki wpływające przy wierceniu na siłę skrawającą (np. kształt ostrza, prędkość skrawania itp.). W związku z tym obowiązują poniższe zależności (Tabela 3.1): Rys. 3.4 Składowe siły skrawania na wiertle krętym Współczynnik technologiczny f B Siła skrawania przypadająca na jedno ostrze F cz Wiercenie w pełnym materiale Rozwiercanie f B = 1 f B = 095, (równ. 3.8) (równ. 3.9) F cz D -- ( D d) = f 2 z k c f B F cz = f 2 z k c f B F cz siła skrawania przypadająca na jedno ostrze [N] D zewnętrzna średnica otworu [mm] d wewnętrzna średnica otworu [mm] f z posuw na ząb [mm/ząb] k c właściwy opór skrawania [N/mm 2 ] (zależna od materiału, por. rozdział 1) f B współczynnik technologiczny dla wiercenia Tabela 3.1 Obliczanie siły skrawania przy wierceniu 174

16 Wiercenie 3.2 Moment obrotowy i moc Na ogół przy wierceniu oblicza się moc na podstawie momentu obrotowego (Tabela 3.2). Punkt przyłożenia siły Wiercenie w pełnym materiale Rozwiercanie H = D / 4 H = (D + d) / 4 Moment obrotowy F cz Z D -- (równ. 3.10) M d = Dla Z = 2: F M cz Z ( D+ d) d = Dla Z = 2: (równ. 3.12) F M cz D d = (równ. 3.11) F M cz ( D+ d) d = (równ. 3.13) M d 9554 P = c n (równ. 3.14) Moc skrawania P P --- c M a = (równ. 2.15) P d n (równ. 3.15) η c = F P cz ν c = c F c całkowita siła skrawania [N] (F c = F cz Z) F cz siła skrawania na jedno ostrze [N] H ramię siły [mm] Z liczba ostrzy D zewnętrzna średnica otworu [mm] d wewnętrzna średnica otworu [mm] (równ. 3.16) F cz ν c 1 d + (równ. 3.17) D -- P c = M d moment obrotowy [Nm] P c moc skrawania [kw] P a moc napędu [kw] n prędkość obrotowa [min -1 ] v c prędkość skrawania [m/min] η współczynnik sprawności Tabela 3.2 Obliczanie momentu obrotowego i mocy przy wierceniu 175

17 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie Przykład z praktyki: Zadanie: W materiale St 37 mają być wykonane otwory w pełnym materiale, o średnicy 20 mm, przy użyciu wiertła wykonanego całkowicie ze stopów twardych. Należy określić wymaganą moc skrawania i potrzebny moment obrotowy. Sposób obliczeń: 1. Dobór parametrów zależnych od narzędzia i materiału: Narzędzie Katalog główny Kąt wierzchołkowy σ = 140 Materiał St 37 Rozdział Materiały, podrozdział Dobór parametrów technologicznych: Tabela 3.26 GARANT - wysokowydajne wiertło VHM Liczba ostrzy Z = 2 Grupa materiałowa 1.0 Grupa materiałowa 1.0 k c1.1 = 1780 N/mm 2 m = 0,17 D = mm v c = 80 m/min n = 1306 obr./min f = 0,45 mm/obr. 3. Obliczenie siły skrawania, momentu i mocy D k gdzie f B = 1 i h = f z sin (σ/2) (podrozdział 3.1) F CZ -- f c1.1 2 z (równ. 3.8) = f h m B 1780 F CZ = 10 0, = 5123,24 N ( 0, 225 sin70 ) 017, F M cz D (równ. 3.11) d = , 2 20 M 2000 d = = 51,23 Nm 2000 F P cz v c (równ. 3.16) c = , 2 80 P C = = 6,83 kw albo M P d n c = (równ. 3.15) P 51, C = = 70, kw 1) ) Niewielkie odchylenia wynikają z zakresu średnic, podawanego dla prędkości obrotowej w tabeli

18 Wiercenie 3.3 Inne składowe siły skrawania występujące przy wierceniu Siła odporowa F p jest skierowana promieniowo na zewnątrz (por. Rys 3.4). Zależy ona od ścinu, głównej krawędzi skrawającej, naroża ostrza i łysinki prowadzącej. W normalnym przypadku wiertła skrawającego symetrycznie, z kilkoma ostrzami, wszystkie siły odporowe znoszą się i nie działają ani na narzędzie, ani na obrabiany przedmiot. Wyjątek od tej zasady występuje w przypadku wierteł z płytkami skrawającymi. Ich ostrze jest podzielone na kilka symetrycznie rozmieszczonych płytek skrawających, które często posiadają również zróżnicowane kąty przystawienia głównej krawędzi skrawającej. Teoretyczne metody obliczeniowe są jeszcze bardzo niepewne. Siłę odporową należy w tym przypadku określić na podstawie pomiarów. Inne wyjątki występują w przypadku asymetrycznie zaszlifowanych wierteł krętych i przy nawiercaniu nierównych powierzchni. Występujące przy tym błędy są opisane w dalszej części tego rozdziału. Siły posuwowe F f w kierunku osi wiertła (por. Rys 3.4) powstają na głównej i pomocniczej krawędzi skrawającej i są uzależnione zwłaszcza od właściwości materiału, przekroju warstwy skrawanej, kąta natarcia i ostrości krawędzi skrawających. Teoretyczne obliczenia siły posuwowej są względnie niedokładne. Pomiary wykazały poniższe zależności: F f Wiertła z płytkami skrawającymi: 06, F C (obróbka stali), F f 08, F C (obróbka żeliwa) oraz Wiertła kręte: F f F C Duży udział ma w nich siła występująca na ścinie (do 60%). Wpływ ścina można znacznie zmniejszyć przez specjalne oszlifowanie. Przy wierceniu wstępnym na średnicę rdzenia istnieje możliwość całkowitego wyeliminowania niekorzystnego wpływu ścina i tym samym obniżenia siły posuwowej F f o około 50%. 177

19 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie 4 Obliczanie czasu głównego przy wierceniu Na Rys. 3.5 przedstawiono ogólne zależności obowiązujące przy określaniu czasu głównego t h dla wiercenia w pełnym materiale i rozwiercania. Ogólnie dla określania czasu głównego obowiązuje przy tym zależność: t h czas główny [min] t = L L całkowita droga wiercenia [mm] (równ. 3.18) h f n f posuw [mm/obr.] n prędkość obrotowa [min -1 ] Wiercenie w pełnym materiale Rozwiercanie Rys. 3.5 Dobieg i wybieg wiertła przy wierceniu Dla całkowitej drogi wiercenia L obowiązuje wówczas zależność: l grubość materiału [mm] L= l+ l a + l u l a dobieg [mm] (równ. 3.19) l u wybieg [mm] Dla wybiegu l u przyjmuje się na ogół przy wierceniu: otworów przelotowych: otworów nieprzelotowych: I u I u = 2 mm = 0mm Dobieg l a określa się przy wierceniu z zależności: I a = D σ 2 tan -- 2 (równ. 3.20) 178

20 Wiercenie Przy uwzględnieniu podanych zależności można obliczyć całkowitą drogę wiercenia L w sposób następujący: Otwór przelotowy: D L= l (równ. 3.21) σ 2 tan -- 2 Otwór nieprzelotowy: L= l D σ 2 tan -- 2 (równ. 3.22) 5 Głębokość wiercenia i średnica otworu wstępnego 5.1 Głębokość wiercenia Przy wierceniu decydujące znaczenie ma rodzaj powstających wiórów i ich odprowadzenie z otworu. Kształt powstających wiórów zależy głównie od skrawanego materiału. Przy wierceniu w żeliwie powstają np. śrubowe wióry elementowe albo wióry wstęgowe (por. rozdział Podstawy podrozdział 1.1.3). Ze względu na trudności w odprowadzaniu wiórów z otworu, możliwa do osiągnięcia głębokość wiercenia jest ograniczona. W przypadku materiałów łatwo skrawalnych, z niewielkim spiętrzeniem wiórów, można powiększyć głębokość wiercenia w porównaniu z materiałami trudno skrawalnymi o około 40%. Maksymalne głębokości wiercenia można orientacyjnie określić na podstawie poniższego wzoru: BT max = l 3 [ D wz ( 10 1,, 4) ] Obowiązuje przy tym: BT max maksymalna głębokość wiercenia [mm] (równ. 3.23) l 3 długość rowka łamacza wiórów na wiertle D WZ średnica wiertła [mm] Specyfika obrabianego materiału Grupy materiałowe (wg rozdziału Materiały, podrozdział 1). Łatwo skrawalne 1.0/ 1.1/ 2.0/ 3.0/ 13.0/ 13.1/ 15.1/ 15.2/15.9/ 17.0/ 20.0/20.1 Normalnie skrawalne 2.1/ 3.1/ 3.2/ 4.0/ 4.1/ 5.0/ 6.0/ 6.1/ 8.0/ 8.1/ 8.2/ 9.0/ 13.0/ 15.3/ 17.1/ 17.2/ 18.0/ 18.1/ 18.2/ 18.3/ 18.4/ 18.5/ 18.6/ 19.0 Trudno skrawalne 7.0/ 7.1/ 10.0/ 10.1/ 10.2/ 11.0/ 11.1/ 12.0/ 13.1/ 13.2/ 13.3/ 14.0/ 16.0/ 16.1/20.2 Maksymalna głębokość wiercenia BT max l 3 l 3 l 3 10, D wz 12, D wz 14, D wz Tabela 3.3 Maksymalne głębokości wiercenia 179

21 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie 5.2 Średnica otworu wstępnego przy rozwiercaniu Przy rozwiercaniu za pomocą wierteł krętych albo przy pogłębianiu można w następujący sposób orientacyjnie określić średnicę otworu wstępnego: Rozwiercanie przy użyciu wiertła krętego rozwiertaka rozwiertaka z ostrzami ze stopów twardych Najmniejsza średnica otworu prowadzącego 03, D 07, D 08, D Tabela 3.4 Minimalna średnica otworu wstępnego 5.3 Wiercenie głębokie Do wykonywania otworów o stosunku długości do średnicy wynoszącym od 20xD do 30xD nadają się wysokowydajne wiertła nowej generacji do głębokiego wiercenia. Posiadają one spiralne rowki i 4 łysinki prowadzące oraz wewnętrzne kanały chłodzenia. Stożkowy szlif wierteł umożliwia z jednej strony dobre prowadzenie narzędzia przez łysinki prowadzące, a z drugiej strony - korzystne odprowadzanie wiórów (bez kontaktu z powierzchnią obwodową), także przy dużych głębokościach otworów. Wiertła te pozwalają, w porównaniu z wiertłami lufowymi, na stosowanie nawet 10-krotnie większych posuwów przy obróbce i tym samym powodują znaczną oszczędność czasu. Dzięki spiralom i związanym z nimi odprowadzaniem wiórów, narzędzia te mogą być używane również pionowo. Na Rys 3.6 przedstawiono cykl wiercenia przy użyciu wierteł HPC do głębokich otworów, wykonanych całkowicie ze stopów twardych. 1. Otwór prowadzący 1 wiertła prowadza cego musi być równa średnicy wiertła do głębokich otworów + 0,01/+ 0,03. minimalna głębokość otworu prowadza cego 3 D (oszczędność czasu głównego przy 5xD). 2. Wejście wiertłem do wiercenia głębokich otworów w otwór prowadzący 3. Wiercenie głębokiego otworu zwiększyć posuw do prędkości operacyjnej. wiercić do ża danej głębokości, bez usuwania wiórów. nawiercanie z mała prędkościa obrotową (n = 300 obr./min) i z małym posuwem (v f = 400 mm/min) krótko przed dojściem wiertła prowadza cego do dna otworu zatrzymać posuw i płynnie zwiększyć prędkość obrotowa do prędkości operacyjnej. 4. Wyprowadzanie wiertła wysunąć mniej więcej do głębokości otworu prowadza cego płynnie zmniejszyć prędkość obrotową do ok. 300 obr./min) wycofywać z otworu z normalnym posuwem (v f = 1000 mm/min) w przypadku otworów przelotowych zmniejszyć posuw o 50%, ze względu na niebezpieczeństwo wyłamania krawędzi. Rys. 3.6 Operacja wiercenia przy użyciu wiertła VHM - HPC do głębokiego wiercenia 180

22 Wiercenie 6 Wiertła kręte HSS Rys. 3.7 GARANT - Wiertło kręte 6.1 Typy wierteł krętych Cechą charakterystyczną wierteł krętych jest stosowany boczny kąt natarcia γ f, który z dostateczną dokładnością jest równy kątowi wzniosu linii śrubowej δ. Kąt ten zmienia się zależnie od sposobu łamania wióra i przyporządkowany jest głównym grupom wierteł N (normalne materiały obrabiane), H (twarde materiały obrabiane) i W (miękkie materiały obrabiane) (Tabela 3.5). Oprócz tego, można jeszcze zdefiniować różne podgrupy, jak opisano bliżej w podrozdziale 9. niniejszego rozdziału. Np. typ FS (rowki spiralne z płaskim rowkiem), typ UNI (stosowany uniwersalnie), typ FW (rowki płaskie do miękkich materiałów obrabianych) i typ VA (stosowany do stali VA). Typ N Typ H Typ W Typ Boczny kąt natarcia (kąt wzniosu linii śrubowej) γ x Kąt wierzchołkowy σ Rowki Zastosowanie N 19 do obszerne Stale konstr. i do ulepszania cieplnego, do N/mm 2, żeliwa, mosiądz N 18 do do 140 obszerne H 10 do bardzo szerokie Stal stopowa do 1400 N/mm 2, stale wysokostopowe, aluminium Mosiądz, stopy magnezu, masy prasownicze W 27 do szerokie Aluminium i stopy aluminium, miedź, mosiądz czerwony, brąz, głębokie otwory w masach prasowniczych Tabela 3.5 Główne typy wierteł krętych do różnych materiałów 181

23 GARANT Poradnik obróbki skrawaniem Wiercenie W celu zwiększenia stabilności bez nadmiernego powiększania ścina na wierzchołku, wiertła typu N wykonuje się z reguły ze zwiększającą się średnicą rdzenia, to znaczy że rdzeń ma wymagany wymiar na wierzchołku wiertła i wymiar ten zwiększa się w kierunku chwytu (Rys 3.8). Rys. 3.8 Zwiększanie średnicy rdzenia w wiertłach krętych Wiertła kręte są szlifowane w taki sposób, aby średnica malała w kierunku od wierzchołka do chwytu, w celu zminimalizowania tarcia łysinek o ścianę otworu. Wartość tego zmniejszenia średnicy według DIN 1414 wynosi od 0,02 do 0,08 mm na 100 mm długości rowka wiórowego. Rys. 3.9 Zwężenie wierteł krętych w kierunku chwytu d 1 d = 0,02 do 0,08 mm 182