Термин «микросверление» обычно используется применительно к выполнению отверстий диаметром менее 3 миллиметров. Речь идет, в том числе, об отверстиях микронных размеров, часто встречающихся в сфере электроники, где многие детали состоят из очень тонких материалов толщиной всего несколько десятых частей миллиметра.

Отверстия обычно создаются путем пробивания, лазерной резки или электроэрозионной обработки, хотя сверлильные станки способны выполнять отверстия, минимальный диаметр которых составляет всего 30 микрон.

Для выполнения отверстий диаметром 2-3 миллиметра чаще всего используются обычные сверла. Такие отверстия выполняются при обработке деталей авиакосмической промышленности, штампов и пресс-форм, медицинских инструментов и других деталей, в том числе в случае, когда требуется выполнить отверстие, глубина которого в 20 раз превышает его диаметр. Примерами являются охладительные, смазочные и вентиляционные отверстия.

Факторы успеха

Успешное микросверление начинается со станка – особенно, если речь идет о станке со шпинделем высокой точности и уменьшенным биением.

Инструмент Walter - микросверла

Инструмент Walter

Точно так же точность операции микросверления увеличивается за счет использования высокоточных держателей, обычно зажимаемых вручную, во избежание ошибок позиционирования, часто возникающих на станках с автоматической сменой инструмента.

Что касается самого режущего инструмента, технологи, как правило, всегда выбирают  один из двух типов инструмента для микросверления: ружейные сверла или спиралевидные сверла. В течение многих лет доминировали классические ружейные сверла, обычно состоящие из цельной твердосплавной головки, припаянной к стальному стержню.

Спиралевидное сверло приходилось изготавливать из быстрорежущей стали, которая придает ему необходимую прочность, чтобы оно могло эффективно выполнять свои функции. В результате при работе со спиралевидными сверлами из быстрорежущей стали приходилось использовать низкую скорость резания и подачи, что приводило к тому, что отверстия постоянно нужно было чистить от стружки, при этом уровень надежности процесса оставлял желать лучшего.

Однако появление новых сортов твердых сплавов с высоким уровнем прочности позволило производить длинные, тонкие спиралевидные сверла, отличающиеся высокой скоростью резания и производительностью. Главным преимуществом спиралевидных сверл является наличие у них двух режущих кромок. Это, как минимум, позволяет использовать спиралевидное сверло со скоростью подачи в два раза более высокой, чем у ружейного сверла. При увеличении скорости резания, при использовании спиралевидного сверла, ещё больше увеличивается и скорость подачи. Новое поколение твердосплавных спиралевидных сверл значительно увеличивает производительность  по сравнению с традиционными ружейными сверлами.

Твердосплавные микросверла обладают рядом преимуществ. Одним из них является то, что они имеют внутренние каналы подачи смазочно-охлаждающей эмульсии. Каналы подачи смазочно-охлаждающей жидкости пролегают через всё тело сверла, заканчиваясь на режущих кромках и обеспечивая поддержание надлежащей рабочей температуры.

Кроме того:

  • Оптимизированная геометрия режущей части со специальной подготовкой режущих кромок и расположением канавок обеспечивает правильное стружкообразование;
  • Полированные канавки обеспечивают эффективное удаление стружки;
  • Две ленточки жестко фиксируют траекторию движения сверла;
  • Покрытие из нитрида титан-алюминия препятствует износу и увеличивает срок службы инструмента.

Инструмент данного типа подходит для обработки деталей, относящихся к  следующим группам материалов по ISO: P (сталь), К (чугун), М (нержавеющая сталь), N (алюминий и другие цветные металлы), S (теплостойкие суперсплавы) и Н (закаленная сталь). Также он подходит для микросверления титановых деталей.

Внимание к деталям

Чем меньше инструмент, тем важнее уделить внимание его конструкции, в том числе материалу, из которого он изготовлен, конфигурации, каналам подачи СОЖ, виду канавок и покрытию. Только добившись правильного взаимодействия между всеми этими характеристиками, можно производить высокоэффективные сверла.

Также очень важно правильное проведение процедуры сверления. Эксперты по сверлению обычно рекомендуют следующую последовательность операций:

  1. Проводите сверление в два этапа, сначала просверлив отверстие меньшего, чем требуется, диаметра глубиной в полтора диаметра сверла (этап предварительного сверления можно опустить, если глубина отверстия меньше чем 12 диаметров).
  2. Начинайте сверлить в размер основным сверлом с малой скоростью (рекомендуемая скорость < 500 оборотов в минуту).
  3. После начала сверления доведите скорость до номинальной, затем включите подачу СОЖ в сверло. Рекомендуемое давление эмульсии – от 20 до 70 атмосфер. Значение давления в этом диапазоне гарантирует, что стружка будет легко удалена из отверстия. В качестве СОЖ одинаково подходят и эмульсии и специальные масла, пропущенные через фильтр крупностью не более 20 микрон.
  4. После того, как будет достигнута необходимая глубина, уменьшите скорость вращения и извлеките инструмент из отверстия.
Инструмент Walter - микросверла

Новые микросверла Walter Titex намного прочнее, чем их предшественники

Без остановок

Ввиду малого диаметра отверстия, может быть, стоит время от времени прерывать сверление и вынимать сверло из отверстия, чтобы дать стружке выйти? Правильный ответ – нет. При возобновлении сверления оказывается дополнительное давление на режущий инструмент, чего следует избегать. Кроме того, качание сверла для очистки от стружки внесет элемент хаотичности в последовательность операций.

Геометрия сверла также имеет большое значение. В случае с микросверлами геометрия изменяется в пределах всего нескольких микрон, и это притом, что длина режущей кромки всего миллиметр или полтора. Следовательно, точная обработка режущих кромок имеет огромное значение для сохранения эксплуатационных качеств и срока службы инструмента.

Современные твердосплавные микросверла, такие как Walter Titex, более износоустойчивы, чем их предшественники. Эта компания использует самое лучшее оборудование для заточки сверл, поскольку знает всё о своих сверлах. То же самое касается и покрытия. Традиционная заточка микросверла и применение стандартного покрытия существенно сократит срок службы и уменьшит степень надежности работы сверла.

Наконец, нельзя забывать, что при работе с микросверлами следует обращать особое внимание на индикаторы износа. Из-за небольшой массы тела сверла теплопоглощение минимально. Таким образом, платой за перегрузку зачастую может стать поломка. С современными твердосплавными микросверлами такое случается не так часто, по сравнению с традиционными микросверлами, но законы физики никто не отменял, поэтому внимательно следите за индикаторами износа.

Помните об этих факторах и работайте с надежными производителями микросверл, предоставляющими всеобъемлющую помощь по использованию, сведения о режимах резания и услуги по ремонту микросверл, и это поможет вам успешно выполнять работы по микросверлению.

Читайте другие интересные новости о современных инструментах, пластинах, сплавах, геометриях, а также полезные материалы о современных трендах микросверления, обработки глубоких отверстий и остальных видов сверления в нашей рубрике «Сверление».

Перевод статьи
The elements of successful microdrilling,
Micromanufacturing.

Авторы статьи:
Dr. Peter Müller и Helmut Gschrey,

Walter AG

Скачать каталоги инструмента Walter и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Инструмент Walter, каталоги Walter



Понравилась статья? Поделитесь: