Рекомендации по сверлению на станках с ЧПУ для улучшения качества отверстий

В различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, медицинская, машиностроительная и строительная, отверстия необходимы для сборки и обеспечения структурной целостности. Поэтому эти отверстия имеют решающее значение для успешной сборки и дальнейшего функционирования. Для высокоточной обработки таких отверстий обычно используется сверление на станках с ЧПУ. В этой статье рассматриваются способы повышения качества отверстий с помощью сверления на станках с ЧПУ.

Когда требуется сверление на станке с ЧПУ?

Аналогично, другие операции ЧПУ, такие как сверление с ЧПУ, широко используются в производстве практически во всех отраслях, включая автомобильную, аэрокосмическую, медицинскую и строительную. Сверление с ЧПУ является важным процессом для сборки и обеспечения структурной целостности. В процессе производства сверление с ЧПУ используется для:

Создание отверстий

Для соединения двух компонентов в детали могут использоваться различные процессы, такие как сварка. Другой метод — использование болтов и гаек после сверления отверстий. В большинстве металлических деталей, где надежность соединения имеет решающее значение, используется процесс сверления на станках с ЧПУ.

Требование высокой точности

В производстве точность является чрезвычайно важным фактором для успешного применения деталей в различных областях. При соединении двух компонентов детали точность приобретает еще большее значение, поскольку любой дефект, например, плохое качество поверхности, приводит к снижению усталостной прочности, что в конечном итоге ведет к поломке. В дорогостоящих изделиях точность этих отверстий имеет первостепенное значение, поэтому для соблюдения этих стандартов безопасности большинство производственных предприятий полагаются на высокоточные операции сверления с ЧПУ.

Как выбрать методы сверления на станках с ЧПУ

Существует множество методов сверления на станках с ЧПУ, эффективных для различных типов применений. Давайте рассмотрим эти методы по очереди, чтобы понять, в каких сценариях их можно использовать.

Стандартное бурение

Это распространенная и базовая операция сверления на станках с ЧПУ, при которой сверло располагается перпендикулярно заготовке для получения круглых отверстий. При стабильных условиях обработки этот процесс используется для отверстий небольшой и средней глубины. Это универсальная операция сверления на станках с ЧПУ для многих материалов, используемая, когда требуется высокая точность и аккуратность при экономичной цене.

Пек Бурение

«Пек» означает постепенное увеличение глубины сверления при продвижении сверла по заготовке для создания отверстий большой глубины и высокой точности. Сверлильный инструмент слегка отводится назад для удаления стружки и обеспечения доступа охлаждающей жидкости в зону резания. Это лучший метод сверления на станках с ЧПУ, когда снижение тепловыделения при резке очень важно, особенно для материалов с низкой теплопроводностью, таких как никелевые сплавы.

Пистолет для бурения

Этот метод сверления на станках с ЧПУ называется «оружейным сверлением», потому что изначально он был разработан для создания прямых каналов в стволах огнестрельного оружия. Этот метод позволяет создавать отверстия с высоким соотношением глубины к диаметру, например, 10:1, а часто и 100:1. Он используется в автомобильной промышленности для коленчатых и распределительных валов, а также для корпусов клапанов в нефтегазовой отрасли. Этот метод особенно эффективен, когда требуются чрезвычайно глубокие отверстия с превосходной чистотой поверхности.

Центр бурения

Когда требуется создать конические отверстия в центре заготовки, используется метод центрового сверления. При этом используются центрирующие сверла для создания небольшого конического отверстия. Этот процесс эффективен для создания отверстий в точно заданных местах в твердых и круглых заготовках.

Типы сверлильных станков с ЧПУ для сверления

Сверление на станках с ЧПУ зависит от материала и типа необходимых отверстий. Используются различные типы инструментов, включая спиральные, центрирующие, ступенчатые, индексируемые, цельные и пистолетные.

Спиральные сверла

Эти сверла можно узнать по их спиральным канавкам, которые помогают удалять стружку из отверстий и обеспечивают эффективную резку.

• Наиболее распространенные типы сверлильных станков с ЧПУ
• Используется для обработки самых разнообразных материалов, включая металлы, пластмассы и композиты.
• Изготовлено из быстрорежущей стали, твердосплавной стали и покрыто нитридом титана (TiN).
• Наилучший вариант для бурения общего назначения, где требуется экономичность.

Центровые сверла

Это незаменимые сверла для высокоточных и прецизионных работ. Благодаря прочной конструкции они очень устойчивы к поломкам в процессе сверления. Эти сверла используются для создания скошенных посадочных поверхностей. Эти короткие и жесткие инструменты позволяют создавать точные начальные отверстия. Эти сверла лучше всего подходят для работы с металлами и пластиком.

Шаг дрель

Эти сверла имеют ступенчатую нарезку разного диаметра, что позволяет создавать множество отверстий разного диаметра одним сверлом. Они подходят как для металлов, так и для неметаллов.

Сверла со сменными пластинами

Это усовершенствованные сверла, используемые в условиях высокоскоростного и крупносерийного производства. В этих сверлах сменные пластины можно заменять, не выбрасывая сверло целиком, что сокращает время простоя и затраты на оснастку. Эти сверла используются для обработки черных и цветных металлов , включая высокотемпературные сплавы.

Цельные твердосплавные сверла

Для изготовления этих сверл используется только карбид вольфрама. Области их применения:

• Прецизионные отверстия в аэрокосмических компонентах
• Блоки цилиндров и детали трансмиссии
• Медицинские имплантаты и хирургические инструменты
• Гидравлические и пневматические компоненты

Эти сверла обеспечивают исключительную точность размеров и подходят для работы с твердыми и абразивными материалами.

Пистолетные сверла

Сверла для глубокого сверления позволяют получать глубокие, прямые и точные отверстия. В них встроены система охлаждения и направляющие для обеспечения точности. Для изготовления этих сверл используются сталь с твердосплавными наконечниками и быстрорежущая сталь. Сверла для глубокого сверления применяются для обработки металлов и неметаллов.

Как настроить параметры сверления на станке с ЧПУ

При любой операции обработки на станках с ЧПУ важно установить такие параметры, как скорость резания, скорость вращения шпинделя, скорость подачи и глубину резания, прежде чем приступать к высокоточной обработке заготовки.

Скорость резания

Скорость, с которой режущие инструменты работают для удаления материала, называется скоростью резания. Для легко обрабатываемых материалов, таких как алюминий, следует устанавливать высокую скорость резания, а для труднообрабатываемых материалов, таких как никелевые сплавы, — низкую скорость резания.

Скорость вращения шпинделя

Это скорость вращения режущего инструмента или заготовки. Высокая скорость вращения шпинделя подходит для легко обрабатываемых материалов, а низкая — для труднообрабатываемых.

Скорость подачи

Это расстояние, которое проходит сверло, продвигаясь в заготовке. При высокой скорости подачи нагрузка на инструмент будет больше. При более низкой скорости подачи резание будет более плавным, а срок службы инструмента увеличится. Поэтому рекомендуется использовать более низкую скорость подачи.

Глубина резания

Это осевое проникновение сверла в заготовку во время сверления. Легко обрабатываемые материалы позволяют добиться более глубокого проникновения за одну операцию. В следующей таблице представлены эти параметры для различных материалов:

Программирование G-кода и обработка на станках с ЧПУ.

G-код — это геометрический язык, используемый для управления станками с ЧПУ путем установки параметров, например, G00 используется для быстрого позиционирования сверла в нужном месте.

Выбор готовых циклов

Для автоматического последовательного выполнения таких операций обработки, как сверление, расточка и т. д., используются запрограммированные команды. Эти циклы контролируют резание, время выдержки, перемещения инструмента и т. д. Например, для простого сверления используется код G81.

Позиционирование и координаты отверстия

Сначала выбирается система координат, в которой задаются оси X и Y. После этого определяются места для сверления отверстий. Например, для фиксированного позиционирования используется система координат G90.

Установите нулевую точку заготовки.

На этом этапе устанавливается опорная точка, от которой отсчитываются все размеры. Этот этап также называется рабочим смещением. G54–G59 — стандартные рабочие системы координат.

Расположите инструмент в отверстии.

На этом этапе инструменты приближаются к заготовке, не вызывая столкновений и повреждений других материалов. Код G00 отвечает за быстрое позиционирование инструментов.

Распространенные ошибки при сверлении на станках с ЧПУ

Любая операция механической обработки требует очень тщательной и безупречной подготовки для достижения желаемых результатов, таких как точность размеров. Как и в других операциях обработки на станках с ЧПУ , операторы станков допускают эти распространенные ошибки.

Поломка инструмента

Из-за неправильной скорости подачи, плохого отвода стружки, чрезмерной скорости резания, неправильного выбора инструмента, а также неправильной центровки и биения инструмента происходит его поломка. Это очень дорогостоящая ошибка, поскольку вместе с инструментом повреждается и обрабатываемая деталь.

Неправильные параметры резки

Обработка на станках с ЧПУ — это автоматизированная обработка на основе программирования, при которой после установки параметров инструмент работает соответствующим образом. Таким образом, если какой-либо параметр задан неправильно, например, низкая скорость резания для труднообрабатываемого материала, это приведет к поломке инструмента и низкой точности размеров и поверхности.

Строевая ходьба

Эта ошибка возникает из-за отсутствия центровочного сверления, неправильной геометрии инструмента, чрезмерной подачи или скорости, а также из-за отсутствия правильной начальной точки. Из-за этих проблем сверло начинает отклоняться от заданного положения, прежде чем проникнет в заготовку. Это приводит к образованию отверстий слишком большого диаметра или смещенных отверстий.

Как проверить качество отверстий

Для длительного использования деталей в различных приложениях качество их компонентов должно быть превосходным и безупречным. Проверяются различные параметры, такие как размеры, положение, точность и кромки.

Размерная точность

Как правило, для проверки точности размеров используются калибровочные пробки и нутромеры. Координатно-измерительная машина (КИМ) в основном используется для контроля точности размеров отверстий в ответственных областях применения.

Позиционная точность

Высотомер и поверочная плита обычно используются для контроля точности позиционирования. Для достижения высокой точности позиционирования используется координатно-измерительная машина (КИМ) для контроля на микронном уровне. Она позволяет измерять всю трехмерную геометрию.

Качество поверхности

Для общего применения для контроля качества поверхности используются визуальный осмотр и компаратор шероховатости поверхности. Профилометр поверхности — это контактный инструмент, используемый для контроля качества поверхности на микронном уровне.

Краевое состояние

Состояние кромок означает физическое состояние входных и выходных отверстий. Его можно проверить с помощью оптической микроскопии, профильного проектора, измерителя шероховатости поверхности, эндоскопа и сканирующего электронного микроскопа.

Каковы преимущества сверления с ЧПУ?

Сверление на станках с ЧПУ — это автоматизированный процесс, используемый в критически важных областях, таких как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная промышленность и т. д. Следующие преимущества делают сверление на станках с ЧПУ более востребованным:

Высокая точность и аккуратность

Поскольку сверление на станках с ЧПУ — это автоматизированный процесс, он обеспечивает высокую точность и аккуратность. Благодаря минимальному участию человека, инструменты непрерывно перемещаются в направлениях подачи, поэтому точность размеров высока.

Отличная повторяемость

Поскольку инструменты работают в автоматическом режиме, это упрощает многократное достижение высокой точности размеров, так как инструменты продолжают работать с одинаковой скоростью резания, скоростью вращения шпинделя, скоростью подачи и глубиной обработки. Благодаря отсутствию изменений каких-либо параметров легко достичь превосходной повторяемости.

Высокая эффективность и производительность

Операции сверления на станках с ЧПУ обеспечивают высокую эффективность и производительность благодаря:

• Высокая точность и аккуратность
• Возможность многоосевой обработки
• Сокращение времени на настройку и переналадку.
• Автоматизация и сокращение участия человека
• Возможность выполнения множества операций, таких как нарезание резьбы, сверление и т. д.

Лучшее качество отверстий

Станки с ЧПУ для сверления позволяют легко достигать высокой точности ±0.05 мм – ±0.10 мм , что означает возможность многократного получения высококачественных отверстий.

Вопросы проектирования просверленных отверстий

Иногда сверление лишних отверстий затрудняет механическую обработку, а также снижает прочность материала. Поэтому при сверлении отверстий необходимо учитывать следующие факторы:

Размер отверстий и расстояние между ними

Размеры отверстий должны быть оптимальными и соответствовать конструкции и типу крепежа. Например, если размер отверстия слишком большой или если сделано много отверстий на небольшом расстоянии друг от друга, это ослабит материал, и он разрушится под нагрузкой. Кроме того, при слишком малом расстоянии между отверстиями становится трудно соблюдать жесткие допуски.

Соотношение глубины к диаметру

Это соотношение важно учитывать, поскольку с увеличением глубины по отношению к диаметру сверлильный инструмент становится более склонен к изгибу, что вызывает вибрации и приводит к низкой точности размеров. Во-вторых, в глубоких отверстиях затрудняется удаление стружки.

Свойства материала

Обрабатываемость и другие механические свойства различаются от материала к материалу. Поэтому отверстия следует сверлить в соответствии со свойствами материала. Например, в случае труднообрабатываемых материалов, таких как вольфрамовые сплавы, будет довольно сложно создать отверстия большой глубины.

Последовательность бурения

Для обеспечения точности размеров, жесткости рабочего места, длительного срока службы инструмента, легкого удаления стружки и качественной обработки очень важна правильная последовательность сверления. Например, процесс должен начинаться с центрирующего сверления и заканчиваться снятием заусенцев.

Заключение

Сверление на станках с ЧПУ — важная операция обработки материалов, широко используемая в таких важных отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и медицина. Для обеспечения автоматизации процесса обработки используются G-коды. Существуют различные операции сверления, такие как прерывистое сверление, центрирование и т. д. Эти операции различаются в зависимости от требований и используемых инструментов, таких как спиральные сверла и т. д. Для обработки используются различные инструменты, например, координатно-измерительная машина (КИМ), профилометр и оптический микроскоп. Надеемся, что это полное руководство по сверлению от Tuofa поможет вам решить некоторые вопросы. Как опытный производитель деталей на станках с ЧПУ, Tuofa обладает профессиональными производственными навыками. Добро пожаловать, свяжитесь с нами для реализации вашего проекта по сверлению.

FAQ

Как сверлить отверстия под потайные ключи?

Сверло с направляющими или ступенчатым сверлом под углом используется для сверления отверстий под карманы с высокой точностью и эффективностью.

Как просверлить направляющее отверстие?

Для сверления направляющего отверстия я воспользуюсь спиральным сверлом и методом точечного сверления.

Что такое глубокое сверление?

Этот метод бурения используется для сверления отверстий с большим соотношением глубины к диаметру, например, 10:1. Сверление глубоких отверстий — это распространенный метод бурения глубоких отверстий.