Сверление твердосплавных изделий

Как сверлить твердосплавные металлы

Успех процесса зависит от правильного выбора:

• инструмента;
• режимов резания;
• производственной системы "станок-приспособление-инструмент-деталь" и ее жесткости.

Ключевыми задачами являются отвод тепла и предотвращение возникновения ударных нагрузок на режущую кромку.

Подбор сверла

Для эффективного сверления твердых сплавов категорически не подходят стандартные HSS-сверла. Они мгновенно затупляются и перегреваются. Единственным верным выбором являются твердосплавные сверла, предназначенные специально для обработки твердых материалов.

Наиболее эффективны цельные твердосплавные сверла с углом при вершине 130-140 градусов. Такой угол:

• обеспечивает меньшую площадь контакта;
• снижает осевое усилие;
• предотвращает скалывание режущей кромки.

Альтернативой для больших диаметров или станков с меньшей жесткостью являются корпусные сверла со сменными твердосплавными пластинами. Их геометрия оптимизирована для дробления стружки и эффективного отвода тепла.

Режимы сверления для твердосплавных сверл (об/мин)

Материал	Диаметр 3мм	Диаметр 6мм	Диаметр 10мм	Диаметр 15мм	Диаметр 20мм
Сталь углеродистая (НВ 180-220)	4500	2250	1350	900	675
Сталь легированная (НВ 220-280)	3500	1750	1050	700	525
Нержавеющая сталь AISI 304	1200	600	360	240	180
Нержавеющая сталь AISI 316L	900	450	270	180	135
Титан Grade 2	750	375	225	150	113
Титан Grade 5 (Ti-6Al-4V)	450	225	135	90	68
Инконель 625 (ХН75МБТЮ)	300	150	90	60	45
Инконель 718 (ХН45МВТЮБР)	225	113	68	45	34
Алюминий 1050	12000	6000	3600	2400	1800
Алюминий 6061	9000	4500	2700	1800	1350
Дюралюминий Д16	7500	3750	2250	1500	1125
Медь М1	3000	1500	900	600	450
Латунь Л63	4500	2250	1350	900	675
Бронза БрОЦС 5-5-5	3750	1875	1125	750	563
Чугун серый СЧ20	2250	1125	675	450	338

Стойкость инструмента (минуты работы)

Материал	Твердосплавные сверла	Факторы, влияющие на стойкость
Сталь углеродистая	60-120	Твердость, охлаждение
Сталь легированная	45-90	Легирующие элементы
Нержавеющая сталь	30-60	Склонность к наклепу
Титан	20-40	Налипание, температура
Инконель	12-25	Высокая прочность
Алюминий	120-240	Налипание на кромку
Медь	80-160	Вязкость материала
Латунь	100-200	Содержание свинца
Чугун	50-100	Абразивность
Бронза	70-140	Твердость сплава

Подбор инструмента

Правильный подбор инструмента для крепления сверла критически важен для минимизации биения. Любое отклонение от соосности приводит к мгновенному разрушению хрупкого твердосплавного сверла.

Рекомендуется использовать прецизионные цанговые патроны с жесткими цангами, обеспечивающими биение не более 0,01 мм. Для достижения максимальной точности и виброустойчивости предпочтение стоит отдать патронам, которые равномерно обжимают инструмент по всей длине, обеспечивая высочайшую концентрацию.

Перед началом работы необходимо убедиться в чистоте и исправном состоянии конуса шпинделя и всех посадочных поверхностей.

Сверление на ЧПУ

Обработка на станке с ЧПУ является наиболее предпочтительным методом, так как позволяет точно программировать и стабильно поддерживать все параметры.

• Необходимо использовать внутреннюю подачу СОЖ под высоким давлением для эффективного охлаждения и вымывания стружки из зоны резания.
• Программа должна быть составлена таким образом, чтобы обеспечить постоянную подачу на входе и выходе из материала, избегая циклов сверления с периодическим отводом (peck drilling), которые провоцируют ударное нагружение кромки.
• Глубокие отверстия, где прерывистая подача необходима для ломки стружки, выполняется она с минимальным отводом для минимизации ударных нагрузок.

Сверление в домашних условиях

Сверление твердого сплава в домашних условиях на универсальном станке или дрели является крайне сложной и часто нерентабельной задачей. Главными препятствиями становятся:

1. Недостаточная жесткость оборудования.
2. Невозможность точно выдержать требуемые режимы резания.

Если операция необходима, следует закрепить заготовку максимально надежно в тисках, исключив любые вибрации.

• Подача должна осуществляться плавно и непрерывно, без малейших рывков, чтобы избежать ударной нагрузки.
• Обязательно регулярно подавать охлаждающую жидкость (СОЖ) для отвода тепла.
• В крайнем случае допускается сверление с частыми остановками для естественного охлаждения.

Советы

• Перед сверлением основной отверстия рекомендуется подготовить направляющую лунку с помощью точечного сверла (спот-дрели) с углом 140 градусов. Также для этого можно использовать центровочное сверло. Это предотвратит смещение и блуждание основного сверла в начале работы.
• Скорость резания должна быть достаточно высокой, около 20-40 м/мин, чтобы обеспечить чистый срез, а не истирание материала.
• Подача выбирается сравнительно высокой, примерно 0,01-0,02 мм/об, для создания толстой прочной стружки, которая эффективно отводит тепло.

Никогда не допускайте простоя вращающегося сверла в контакте с материалом, так как это приводит к локальному перегреву и быстрому выходу инструмента из строя.