Proč se vrtáky lámou?

Proces vrtání je v současné době hlavním proudem, ekonomickou volbou pro vytvoření otvoru v obrobku. Dnešní kovoobráběcí průmysl má na výběr z mnoha možností nástrojů, jako je vrták do kovu: vrták z vysokorychlostní oceli (HSS), vrták z tvrdokovu, krychlový vrták, vrták s CBN, diamantový vrták, vrták s vyměnitelnou karbidovou hlavou – to vše vrtáky najdou každé místo na určitém místě podmínky použití při vrtacích operacích. Výběr konkrétního správného kovového vrtáku pro proces vrtání závisí na několika faktorech, ale hlavním faktorem je obvykle materiál obrobku. Jako každá jiná kovoobráběcí operace vyžaduje úspěšná operace vrtání tuhost stroje, kvalitu vybavení upínacího vřetena, spolehlivost zajištění obrobku a správný výběr řezné kapaliny (chladící kapaliny) – to vše hraje hlavní roli. Když však hodnota tvrdosti zpracovávaného materiálu překročí 50 HRC, je vytvářené teplo společným problémem při všech vrtacích operacích, jejichž řezné podmínky se stávají ještě méně progresivními. Získání vysoké odolnosti vrtáku do kovu je určujícím faktorem při vrtání kalených kovů z důvodu uvolňování velkého množství tepla. Když toto generované teplo jde do kovového vrtáku a ne do vytvářených kovových třísek, začne se samotný kovový vrták lámat. Když se tohoto procesu zúčastní tvrdokovový vrták, který se nejčastěji používá pro vrtání kalených materiálů, mohou se na jeho břitech objevit mikrotrhliny, které v konečném důsledku způsobí selhání, tedy zlomení kovového vrtáku. Pro boj s vysokými vznikajícími silami je nezbytné zesílené ostří na kovovém vrtáku. Kalený materiál je přirozeně velmi tvrdý, takže jeho vliv na ostrost břitu vrtáku do kovu je kritický.

Vrták do kovu, který lze použít například pro vrtání měkké oceli, nelze použít pro vrtání kalené oceli, protože jeho břit nebude pro tuto aplikaci správně naostřen. Při vrtání kalených materiálů má tvrdokovový vrták*** obvykle na břitu nástroje výztuhu, např. podložku ve tvaru T, takže se nevylamuje tak snadno jako u běžných vrtáků do kovu. Kromě kalení břitů mají vrtáky z tvrdokovu určené pro vrtání kalených materiálů často téměř rovné drážky, které propůjčují určitou zvýšenou tuhost. Také při tomto způsobu zpracování je tvrdokovový vrták vyroben z tvrdokovové slitiny nejvyšší třídy tvrdosti. Se zvyšující se tvrdostí zpracovávaného materiálu by se měla řezná rychlost a rychlost posuvu vrtáku na kov prudce snižovat. Vzhledem k tomu, že množství generovaného tepla je velmi velké, musíte si koupit vrták z karbidu s povlakem – to bude pro toto použití správná volba. Moderní kovové vrtáky mají PVD (physical vapor deposition) hliníkový nitridový titanový povlak, který působí jako bariéra mezi karbidovým vrtákem a vrtaným materiálem, v podstatě působí jako štít. Teplo vznikající při vrtání tak nepronikne hluboko do břitů kovového vrtáku. Ukazuje se, že pokud můžete ovládat přenos tepla z řezné zóny do kovových třísek, můžete ovládat životnost kovového vrtáku.

Řezné režimy při vrtání kalených materiálů

Při vrtání otvorů do kalených materiálů je nutné vzít v úvahu podmínky procesu vrtání, jako je řezná rychlost a rychlost posuvu. Se zvyšující se tvrdostí zpracovávaných ocelí by se měla řezná rychlost a rychlost posuvu prudce snižovat. Zatímco nalezení ideálního vrtacího výkonu může být procesem pokusů a omylů, stanovení správných řezných podmínek je nanejvýš důležité. Při vrtání kalené oceli by se měla řezná rychlost a rychlost posuvu obecně snížit na polovinu nebo více než ty, které se používají pro vrtání standardní nekalené nebo měkké oceli. Pokud máte tvrdokovový vrták se zesíleným břitem a jsou použity správné řezné podmínky, pak celý proces vrtání do kaleného materiálu vytváří mnohem méně problémů než mnoho jiných obtížně obrobitelných materiálů, jako jsou žáruvzdorné oceli slitiny titanu a podobně. Ve skutečnosti není odstraňování kovových třísek z vrtané díry obvykle problémem při vrtání kalených ocelí, protože výsledné kovové třísky jsou relativně malé, takže je lze snadno odstranit po drážkách kovového vrtáku. K překonání parozábrany mezi ostřím vrtáku do kovu a vznikající třískou se však stále doporučuje vysokotlaká chladicí kapalina.

Přehodnoťte celý proces vrtání

Před odesláním obrobků ze zpracovávaného materiálu do cizí firmy za účelem tepelného zpracování a následného vrácení k opracování – zejména procesu vrtání, je nutné pečlivě prozkoumat celý technologický postup. Kovodělná odvětví, která myslí dopředu a předem plánují trochu mimo meze konvenční moudrosti, bývají úspěšná, zisková a ochotná zkoušet různé typy obrábění. Tradiční metoda obrábění dílů vyrobených z kalených materiálů je následující:
Krok 1. Provádí se fáze hrubého zpracování obrobků.
Krok 2. Je dokončena fáze odeslání polotovarů do podniku třetí strany pro proces kalení a jejich vrácení.
Krok 3. Provádí se fáze dokončování kalených materiálů.

V této situaci je kovoobráběcí výroba vždy vydána na milost a nemilost cizí firmě, která provádí kalení obrobků a která může zpozdit dokončení této operace, stejně jako návratovou dodací lhůtu, což se ve skutečnosti velmi často stává. To znamená, že stále více firem již před nezbytným obráběním předkaluje obrobky ze zpracovávaného materiálu. Hlavní výhodou předkalení materiálu je, že se provede pouze jedno seřízení zařízení a obráběcích strojů. Vzhledem k tomu, že součástka je do stroje vkládána pouze jednou, je výrazně menší pravděpodobnost zmetků způsobených odštípnutím, promáčknutím nebo poškrábáním s několika dodatečnými pohyby. Kromě toho je vyloučena možnost vyřazení a vyřazení součásti, protože se po vytvrzení vrací v již neopravitelně deformovaném stavu, protože hodnotu této vady lze později během obrábění opravit. Mezi další výhody patří: úspora při prvotní objednávce menšího množství přířezů s přihlédnutím k absenci dalších vad, snížení nákladů na nadměrnou dodávku, snížení administrativních a časových nákladů. Nevýhody tepelné předúpravy však mohou zahrnovat vyšší náklady na nástroje, jako je vrták do kovu, protože ke zpracování tvrzeného materiálu musí být použito více nástrojů. Kromě toho, pokud je pro obrobení součásti vyžadována operace soustružení nebo frézování, často se používají nástroje z kubického nitridu boru (CBN). Opracování kaleného obrobku obvykle trvá mnohem déle než opracování surového obrobku. Po vytvrzení materiálu již není závislost na dodacích lhůtách od cizí společnosti. Aby bylo možné učinit konečné správné rozhodnutí, je třeba všechny tyto faktory vypočítat a zvážit, ať už je to v každém konkrétním případě dobré nebo špatné.

Jiné kovové vrtáky

Při vrtání kalených materiálů by se kovodělný průmysl neměl omezovat pouze na nástroje, jako jsou karbidové vrtáky. Vzhledem k tomu, že požadovaná velikost otvoru, který má být vyvrtán, i v kalené oceli, je někdy velká, je třeba zvážit jiné možnosti pro vrtáky do kovu. Pro vrtání otvorů o průměru větším než 16 mm bývá předepsáno použití tělových vrtáků s vyměnitelnými tvrdokovovými destičkami nebo vyměnitelnou tvrdokovovou hlavou. Pro tyto větší průměry má smysl používat tyto kovové vrtáky, protože mají zjevně nižší obsah karbidu, což z nich dělá ekonomičtější volbu, když je třeba vyvrtat otvor o velkém průměru. Bylo také studováno, že karbidový vyměnitelný vrták určený pro řezání nerezových vrtáků dobře vrtá do kalených materiálů, protože má na břitu povrch ve tvaru T.