Allied Machine & Engineering - модульные сверла APX

Изображение Allied Machine & Engineering. Универсальные модульные сверла APX этого производителя оснащаются твердосплавными режущими пластинами «GEN3SYS» или «T-A», также изготавливаемыми Allied Machine

Выполнение различных операций требует использования различных типов сверл. Твердосплавные сверла обеспечивают высокую точность и скорость обработки, однако, ни для кого не секрет, что твердосплавный инструмент довольно дорог, поэтому использование цельных твердосплавных сверл больших диаметров экономически неэффективно.

Один из способов экономии на дорогостоящем твердосплавном компоненте – использование стальных сверл со сменными режущими пластинами из твердых сплавов, однако они могут не удовлетворять требования точности или качества обработанной поверхности.

Есть ещё один выход – использование сверла со стальным корпусом и сменной твердосплавной головкой-наконечником. Сверла такого типа обеспечивают высокую производительность по скорости резания и подаче при значительно меньшей цене, чем цельные твердосплавные сверла, при этом сохраняя практически те же характеристики по точности обработки, одновременно значительно выигрывая по скорости замены.

Компания «N.E.W» (NorthEast Wiskonsin), специализирующаяся на металлообработке на станках с ЧПУ, находящаяся в штате Висконсин, город Стурджен Бей, начала использовать сверла со сменными головками SumoCham от Iscar уже более 20 лет назад, чтобы справиться с новыми объемными заказами. По словам менеджера по инструментарию Джейка Шинтгена, компания с тех пор постоянно использует такие сверла в поточном производстве, как вместо твердосплавных, так и вместо сверл со сменными режущими пластинами.

«По сравнению с цельным твердосплавным инструментом получается чистая экономия, поскольку за меньшую цену мы получаем больше машино-часов обработки, при этом качество отверстий получается нисколько не хуже, чем у цельного твердосплавного инструмента и намного лучше, чем у сверл со сменными пластинами», – говорит Джейк.

По словам Джека Линча, ведущего эксперта по продукции американского отделения компании Sandvik Coromant,  расположенного в городе Фэр Лон, штат Нью-Джерси,  вопрос выбора сверл почти всегда сводится к банальной экономике. Производители вынуждены искать баланс между стоимостью выпускаемой продукции и затратами на инструмент. С одной стороны, не хочется жертвовать производительностью, но, с другой стороны, цельные твердосплавные сверла больших диаметров очень дороги. Очевидное решение проблемы – сверла со сменными головками.

Расширение области применения

При всей своей дешевизне, сверла со сменными головками не лишены и недостатков. Одним из них является ограниченная область применения. Однако прогресс в области инструментальных покрытий и формы режущих поверхностей, так же как и достижения в станкостроении, позволили в последнее время значительно расширить область применения таких сверл.

Джейкоб Миллер, менеджер по продукции корпорации Allied Machine & Engineering (г. Дувр, штат Огайо), заявил: «Наша компания, так же как и промышленность в целом, находится в постоянном поиске новых сплавов, форм режущей поверхности и покрытий, которые смогут расширить область применения инструмента. Кроме того, новые станки обладают значительно большей жесткостью и намного более скоростными шпинделями, что позволяет получать максимальную отдачу от инструмента этого типа. С учетом того, что сверла со сменными головками обеспечивают почти такую же скорость проникновения в материал, как и цельные твердосплавные сверла, себестоимость одного отверстия оказывается значительно ниже в любой области применения».

В целях дальнейшего расширения горизонтов применения специалисты Allied разработали компаундное сверло «GEN3SYS» из нового сплава, с формой режущих кромок, предназначенной для сверления нержавеющей стали, с новым термостойким покрытием и малым углом скоса для операций, где по тем или иным причинам снижена жесткость контакта сверла и заготовки.

По словам Миллера, полный отказ от цельного твердосплавного инструмента в любом случае  невозможен, поскольку огромное разнообразие способов применения сверл определяет и разнообразие конструкций инструмента. – Мы всегда указываем на этот момент в своих каталогах словами «для специфических областей применения», поскольку понимаем, что нет единого универсального решения на все случаи жизни.

CoroDrill 870

Изображение компании Sandvik Coromant. Sandvik Coromant рекомендует для предотвращения поломок инструмента и аварийных ситуаций контролировать износ головок модульных сверл, например, изображенных на рисунке CoroDrill 870

В свою очередь, компания Iscar Metal выпустила новинку под названием «SumoChamGun», представляющую собой, по словам менеджера по продукции компании Arlington, Бена Дэвиса, ни много ни мало «самое первое в мире пушечное сверло со сменной головкой». Дэвис обратил внимание на то, что, несмотря на относительную молодость линейки, некоторые производители уже вовсю пользуются ей, заменяя классические пушечные сверла. При этом уникальная форма канавок нового сверла позволяет поднять скорость обработки в два-пять раз по сравнению с обычным пушечным сверлом.

В дополнение к этому сверлу в линейке «SumoCham» идут сменная головка с плоской режущей частью (угол при вершине 180°) и самоцентрирующееся сверло для глубоких отверстий.

По словам Бена, стандартной практикой при сверлении глубоких отверстий (от 8 диаметров и глубже) является первоначальный проход более коротким сверлом, на глубину 1 или 2 диаметра, что помогает задать центровку основному сверлу. Однако их новая самоцентрирующаяся головка позволяет сверлить отверстия глубиной до 12 диаметров без пилотного отверстия, а также без потерь уровня качества или прямолинейности отверстия за счет минимизации радиальной нагрузки и вибрации.

Нестандартный инструмент

Как заявил представитель компании Kennametal, Александер Шмитт, несмотря на некоторую ограниченность применения модульных сверл со сменными головками в области малых диаметров, по сравнению с цельными твердосплавными сверлами, в области больших диаметров их использование приносит серьёзную выгоду. Благодаря стальному хвостовику, содержание твердосплавных компонентов значительно снижено, что не только благоприятно отражается на экономике, но и делает сверла намного более устойчивыми к поломке, поскольку сталь гораздо менее хрупка, чем твердые сплавы.

В стандартный ассортимент модульных сверл этого производителя входят сверла диаметром от 12.5 до 40 мм в линейке «KSEM» и от 28 до 100 мм в линейке «KSEM Plus», при этом длина выпускаемых сверл достигает 10 диаметров. Кроме стандартного размерного ряда, у этого производителя можно заказать и нестандартные, а также изделия с нестандартной геометрией режущей части. Таким образом, список диаметров расширяется до области от 8 мм (KenTIP), что по оценкам специалистов является минимально допустимым диаметром модульного сверла, до 127 мм (нестандартные сверла линейки KSEMPlus). На заказ изготавливаются нестандартные сверла длиной до 30 диаметров (но не более 1 м 25 см).

По словам Шмитта, линейка «KSEM Plus» вышла на рынок примерно 5 лет назад, в некоторой степени расширив предлагаемый ассортимент модульных сверл. Также он отметил новые компаундные сверла линейки «KSEM», состоящие из стального корпуса, к которому присоединяется твердосплавная режущая головка одновременно с двумя твердосплавными пластинами по бокам. Новинка представляет собой попытку объединения высокой скорости съема материала у сверл со сменными твердосплавными пластинами с возможностью применения высокоскоростной подачи и самоцентрирующими свойствами съемных твердосплавных головок.

Кроме того, Kennametal выпустила сверло нового типа «B1», расширяющее область использования модульных сверл, благодаря новой форме твердосплавных пластин «DFC» и новой опорно-направляющей пластине, которая, по словам Шмитта, облегчает работу с пакетными материалами, а также сверление отверстий со скошенным выходом и пересекающихся отверстий.

Кроме постоянно увеличивающегося списка видов геометрии режущей части сверла, покрытий, материалов изготовления и диаметров, менеджер по продукции компании Seco Tools Майк Смит прогнозирует всплеск популярности наконечников с поворотным замком из-за простоты их эксплуатации. Сверло Seco CrownLocPlus как раз и построено по принципу поворотного замка, что позволяет снизить время смены инструмента и устранить необходимость применения динамометрического ключа для установки наконечника.

Он также добавил, что больше всего ему нравится в модульных сверлах со сменными головками то, что «они предоставляют пользователю совершенно другой уровень гибкости применения по сравнению с цельными твердосплавными сверлами, и при этом не приходится жертвовать ни подачей, ни скоростью резания, ни сроком службы инструмента». Как он объяснил, твердосплавные сверла дают допуск примерно класса H8, в то время как модульные сверла дают допуск класса H9 с соответствующим качеством обработки поверхности.

Перетачивать или нет?

Это вопрос, который каждое предприятие решает само для себя. На некоторых предприятиях переточка практикуется с целью увеличения общего срока службы инструмента. В то же время другие предприятия предпочитают использовать сверла как одноразовые, хотя бы потому, что далеко не каждое сверло вообще можно перетачивать. Кроме того для грамотной переточки сверл, использующихся на станках с ЧПУ, нужно либо соответствующее оборудование, либо транспортировка сверл на предприятие, специализирующееся на переточке и обратно, что подразумевает дополнительные расходы, часто сравнимые с ценой самих сверл.

Модульные сверла со сменными головками

Новые сплавы, покрытия и геометрия расширяют область применения сверл со сменными головками

Так, например, сверла линеек «KSEM» и «KSEMPlus» производства Kennametal можно перетачивать, в отличие от сверл «KenTIP».

Переточка головок в некоторых случаях имеет смысл, однако не всё так просто с этим процессом. Если вы перетачиваете головку сверла, обязательно нужно применять корректирующее смещение, что добавляет работы оператору. Имеется в виду коррекция вылета при установке сверла в патрон станка с ЧПУ, т. к. при программировании станка изначально предполагается, что устанавливаемое сверло имеет заданную длину X. Если установить сверло меньшей, за счет переточки, длины X-Δ – глубина отверстия также уменьшится на величину Δ. Чтобы избавиться от этого эффекта, в зависимости от конструкции станка, применяют либо программную компенсацию уменьшения длины сверла, либо, что во много раз чаще, оператору приходится физически регулировать вылет сверла (прим. перев.).

Кроме того, вам придется позаботиться и о логистике доставки сверла в компанию, занимающуюся переточкой и обратно. В случае, когда все используемые вами твердосплавные головки одной и той же длины, вам не придется применять коррекцию, что уменьшает время переналадки. Кроме того, вам не придется ждать, пока сверло вернется из переточки – вы просто берете с полки новую головку и ставите её.

Работоспособность корпуса

Ещё одно преимущество модульных сверл – то, что, теоретически, корпус сверла, в который вставляются головки, может служить очень долго. Однако, несмотря на привлекательность этой теории, когда вы один раз купили и всю жизнь используете один и тот же корпус и только меняете головки, она не выдерживает столкновения с реальностью, т. к. рано или поздно корпус также выходит из строя. Специалисты компании Sandvik Coromant рекомендуют операторам для предотвращения поломки корпуса всегда контролировать износ режущих головок.

По словам г-на Линча, самый лучший способ поддержания корпуса в работоспособном состоянии – контроль износа твердосплавных головок. Надо точно чувствовать момент, когда стоит сменить головку, чтобы не допустить её износа до той точки, когда может произойти катастрофа. Естественно, весь фокус в том, чтобы сделать износ равномерным по всей длине режущей кромки. Таким образом, своевременной заменой режущей головки вы уменьшаете вероятность поломки корпуса.

 SumoChamGun

Изображение предоставлено компанией Iscar Metals. В линейке SumoChamGun этого производителя появилось модульное пушечное сверло со сменной головкой

– Контроль формы и диаметра отверстий, нагрузки на шпиндель и скорости подачи также является самым распространенным способом отслеживания износа головок. Обычно после отработки нескольких головок предприятие само вырабатывает свои правила по срокам замены наконечников … и корпусов, – продолжает Линч.

Специалисты компании Seco Tools рекомендуют заменять корпус после смены 12-20 головок. «Корпус не может работать вечно. Можно увеличить срок службы за счет надлежащего обслуживания, но, в любом случае, в конечном итоге износ и усталостные деформации в области контакта стального корпуса и твердосплавной головки приведут к необходимости замены корпуса или его поломке», – говорит Смит.

Кроме того, биение, недостаточное давление СОЖ (вообще недостаточное охлаждение зоны резания по любой причине), ударное резание, разболтанные патроны и станки с малой жесткостью конструкции могут значительно снизить срок службы инструмента и качество выполняемых отверстий.

«Если вы не можете выжать максимум из возможностей сверла со сменной головкой по причине слабых зажимных устройств или шпинделя, вы не сможете получить хорошую экономику. Как и с любым инструментом, высокая культура производства – уже половина дела», – говорит Девис.

Интересное наблюдение сделал г-н Шинтген из N.E.W. Industries:

«Поработав некоторое время с модульными сверлами от Iscar, мы нашли ещё один способ увеличения срока службы головок – просто-напросто соблюдать параметры работы, рекомендуемые производителем. Некоторые наши операторы пытались проводить обработку с меньшей скоростью вращения шпинделя, чтобы избежать поломок, однако это только вызвало дополнительные проблемы. Когда мы снова подняли обороты до рекомендованных значений (около 2750 rpm), мы сразу отметили увеличение срока службы головок», – говорит он.

Даже несмотря на некоторые ограничения в применении, модульные сверла со сменными головками сочетают в себе качество обработки и гибкость применения; кроме того, производители постоянно работают над улучшением самого инструмента. Акцент делается на новых покрытиях и геометрии режущей части. Благодаря этому, модульные сверла с каждым годом всё сильнее вытесняют с рынка и цельные твердосплавные сверла и сверла с твердосплавными пластинами. Универсальность – главный двигатель постоянного расширения области применения модульных сверл со сменными головками.

Читайте обширную подборку пресс-релизов про модульные сверла и другие новинки инструмента от широкого круга производителей, а также полезные материалы о приемах сверления, повышающих производительность, в нашей рубрике «Сверление».

Источник материала:
перевод статьи The tip line
(автор Эван Джонс Торн,
помощник редактора журнала
Cutting Tool Engineering Plus)



Понравилась статья? Поделитесь: