Сверла для станков с ЧПУ

На первый взгляд выбор сверла для станка с ЧПУ кажется простой задачей.

Нужно определить диаметр отверстия, найти в каталоге производительное твердосплавное сверло под нужный материал, поставить максимально рекомендуемые режимы резания — и получить нужный результат.

Но в реальном производстве этот подход работает далеко не всегда.

Иногда дорогое твердосплавное сверло, рассчитанное на высокие скорости резания, оказывается менее эффективным, чем обычное HSS-сверло.

Иногда корпусное сверло со сменными пластинами дает более низкую производительность, чем монолитное твердосплавное, но при этом обеспечивает существенно более выгодную стоимость обработки.

А иногда проблема вообще не в самом сверле.

Причиной нестабильной работы могут стать жесткость станка, биение, способ крепления детали, глубина отверстия, отвод стружки или то, каким образом СОЖ попадает в зону резания.

Первый параметр — диаметр отверстия.

Именно он во многих случаях определяет, какую конструкцию сверла имеет смысл рассматривать.

Для небольших диаметров монолитное твердосплавное сверло часто является рациональным вариантом.

При увеличении диаметра становится все более интересной конструкция со стальным корпусом и сменными твердосплавными пластинами: дорогостоящая режущая часть меняется, а корпус используется повторно.

Но одного диаметра недостаточно.

После него необходимо оценить глубину отверстия, материал детали, жесткость технологической системы, условия охлаждения, объем производства и требования к производительности.

И вот здесь начинается самое интересное.

Сегодня можно выделить несколько основных вариантов:

HSS-сверла — меньшая скорость резания, но высокая прочность и способность переносить вибрации, изгибные нагрузки и менее стабильные условия работы.

Монолитные твердосплавные сверла — высокая производительность при жесткой и стабильной технологической системе.

Корпусные сверла со сменными пластинами — возможность многократно использовать корпус и менять только режущую часть.

Сверла со сменными твердосплавными головками — промежуточное решение, позволяющее заменить твердосплавную головку и сохранить корпус.

На бумаге все выглядит достаточно просто.

Но реальные условия обработки могут полностью изменить выбор.

Предположим, станок не имеет внутренней подачи СОЖ через инструмент.

При увеличении глубины отверстия жидкость становится все труднее доставить непосредственно к режущей кромке, одновременно усложняется отвод стружки.

Поэтому при определенной глубине приходится периодически выводить сверло из отверстия.

Для твердосплавного инструмента это означает повторяющиеся циклы нагрузки, а горячая режущая кромка при контакте с более холодной СОЖ может подвергаться термическому шоку.

На горизонтальном станке ситуация может быть еще сложнее.

При вертикальном расположении шпинделя СОЖ, попавшая в верхнюю часть отверстия, дополнительно проникает внутрь под действием собственного веса.

При горизонтальном расположении шпинделя такого естественного поступления жидкости в отверстие уже нет.

В результате даже при наличии системы охлаждения режущая кромка может получать меньше СОЖ, чем ожидается.

И здесь уже возникает вопрос не о том, какое сверло имеет лучшую характеристику в каталоге, а о том, какое сверло лучше работает именно в данных условиях.

Особенно интересно сравнение монолитного и корпусного сверла.

У монолитного сверла две основные режущие кромки, симметрично расположенные относительно оси инструмента.

У корпусного сверла режущая работа распределяется между центральной и периферийной пластинами, которые работают в совершенно разных условиях.

Центральная пластина находится около оси, где скорость резания стремится к нулю.

Периферийная работает на максимальном диаметре и максимальной скорости резания.

Поэтому центральная и периферийная пластины могут быть:

одинаковыми — для обеспечения взаимозаменяемости и упрощения обслуживания;

или

разными — чтобы отдельно оптимизировать работу каждой позиции.

Причем у разных моделей корпусных сверл могут использоваться пластины совершенно разной формы и конструкции.

Именно поэтому просто найти пластину с похожим обозначением недостаточно.

Не обязательно то, которое дешевле купить.

Стоимость инструмента — только одна составляющая себестоимости отверстия.

Нужно учитывать машинное время, стойкость, замену инструмента, переточку, стоимость корпуса и пластин.

Для сверла со сменной головкой необходимо учитывать еще и ресурс самого корпуса.

В результате более дорогой инструмент вполне может оказаться более выгодным при серийном производстве.

На MezTool я подробно разбираю, в каких условиях имеет смысл использовать HSS, когда преимущества твердосплавного сверла действительно реализуются, когда выгоднее корпусная конструкция со сменными пластинами и на что обратить внимание при выборе сверл со сменными головками.

Отдельно рассматриваются влияние жесткости технологической системы, подача СОЖ, периодическое сверление, термические нагрузки твердого сплава, горизонтальное расположение шпинделя, особенности центральных и периферийных пластин и экономика получения одного отверстия.

При этом статья не рассматривает подробно глубокое сверление и трепанирующие сверла — это отдельные технологические темы.

Полный разбор с техническими подробностями:

И главный вывод статьи можно сформулировать очень просто:

лучшее сверло — не то, которое имеет максимальную паспортную производительность, а то, которое обеспечивает минимальную стоимость качественного отверстия в конкретных условиях производства.