Gręžimas – tai tikslus skylių apdailos procesas, kurio metu gręžtuvu nustatomas iš anksto išgręžtos arba išgręžtos skylės dydis, apvalumas, tiesumas ir paviršiaus apdaila. Šis procesas pašalina tik nedidelį kiekį medžiagos iš skylės sienelės, todėl tinka kaiščių skylėms, įvorėms, velenams, guolių lizdams, sandarinimo skylėms ir glaudžiai sujungtoms surinkimo detalėms, kurioms reikalingas tikslesnis valdymas nei vien gręžiant.
Šiame vadove paaiškinama, kaip veikia gręžimas, kuo jis skiriasi nuo gręžimo, kokie gręžtuvų tipai dažniausiai naudojami, kaip pasirinkti tinkamą įrankį ir kurie proceso parametrai turi įtakos skylės tikslumui.
Kas yra gręžimas?
Gręžimas – tai apdailos operacija, naudojama norint šiek tiek padidinti ir pagerinti esamą skylę po gręžimo, išgręžimo ar liejimo. Užuot kūręs skylę iš vientisos medžiagos, gręžtuvas seka esamos skylės trajektoriją ir pašalina ploną, kontroliuojamą sluoksnį, kad pagerintų skersmens tikslumą, apvalumą ir paviršiaus būklę.
Tiksliojo apdirbimo srityje gręžimas dažniausiai naudojamas, kai išgręžta skylė nėra pakankamai tiksli galutiniam surinkimui. Standartinis gręžimas gali palikti įrankio žymes, dydžio skirtumus, prastą apvalumą arba nedidelę padėties paklaidą, o gręžimas gali priartinti skylę prie kontroliuojamo atitikimo.
Tinkamai kontroliuojamas gręžimo procesas atliekant tikslius darbus paprastai gali pasiekti maždaug ±0.005 mm paklaidas, o paviršiaus apdailą – maždaug Ra 0.2–0.8 µm, priklausomai nuo medžiagos, įrankio kokybės, staklių standumo, aušinimo skysčio ir skylės paruošimo. Šios vertės leidžia gręžti detalėms, kurioms reikalingas sklandus slydimas, presavimas, tikslus sulygiavimas arba sandarumas.
Kokia yra gręžimo funkcija?
Gręžimo funkcija – pagerinti iš anksto paruoštą skylę, kad ji atitiktų galutinio dydžio, tinkamumo, apvalumo ir paviršiaus apdailos reikalavimus. Jis daugiausia naudojamas ne sunkiems medžiagų šalinimo svoriams, o kontroliuojamam galutiniam apdailinimui.
Pagerina matmenų tikslumą
Platinimas pagerina matmenų tikslumą, pašalindamas nedidelį, nuspėjamą ruošinio kiekį iš skylės sienelės. Didelio tikslumo mechanizmuose, platintos skylės dažnai gali pasiekti maždaug ±0.005 mm arba mažesnį tolerancijos lygį, jei tinkamai kontroliuojamas staklės, tvirtinimo įtaisas, platintuvas ir priešgręžimo sąlygos.
Dėl to gręžimas tinka H7 tipo įdubimams, kaiščių skylėms, padėties angoms, guolių kiaurymėms ir glaudžiai sujungiamiems mechaniniams mazgams. Palyginti su gręžimu, gręžimas leidžia geriau kontroliuoti galutinį skersmenį, nes gręžtuvas turi kelias pjovimo briaunas ir valdomą pjovimo geometriją.
Priešgręžtinė skylė vis tiek turi būti pakankamai tiksli, kad gręžtuvas galėtų ją sekti. Jei išgręžta skylė yra labai netiksliai lygiuota, kūginė arba neapvali, gręžimas gali pagerinti paviršių ir dydį, bet negali visiškai ištaisyti skylės padėties.
Pagerina apvalumą ir koncentriškumą
Gręžimas pagerina apvalumą ir koncentriškumą naudojant valdomą, daugiagriovelių pjovimo veiksmą. Gręžtuvas stabilizuojasi esamos skylės viduje ir tolygiai pašalina nedidelį kiekį medžiagos iš skylės sienelės.
Tai svarbu besisukančiosioms dalims, slydimo įdėklams, lygiavimo įvorėms, velenų atramoms ir komponentams, kurių netinkamas apvalumas gali sukelti vibraciją, netolygų nusidėvėjimą, nuotėkį ar surinkimo pasipriešinimą.
Tačiau gręžimas yra sekantis procesas. Paprastai jis seka esamą skylės trajektoriją, o ne kuria visiškai naują ašį. Norint iš esmės koreguoti skylės padėtį, prieš galutinį gręžimą paprastai labiau tinka gręžimas.
Optimizuoja paviršiaus apdailą
Gręžimas optimizuoja paviršiaus apdailą, derindamas lengvą pjovimą su išlyginimo efektu išilgai skylės sienelės. Priklausomai nuo medžiagos ir pjovimo sąlygų, išgręžtos skylės paprastai gali pasiekti Ra 0.2–0.8 µm.
Kruopštus paviršius svarbus sandarinant paviršius, slydimo guolius, įvores, velenus, hidraulines skyles, pneumatinius komponentus ir medicinines dalis. Grubiai išgręžta skylė gali padidinti trintį, dilimą, nuotėkį ar surinkimo jėgą.
Paviršiaus apdaila priklauso nuo įrankio aštrumo, griovelių konstrukcijos, pjovimo greičio, pastūmos, išpjovos užlaidos, tepimo ir drožlių šalinimo. Atbukęs gręžtuvas arba prastas aušinimo skysčio srautas gali greitai paversti apdailos procesą įbrėžimų, vibracijos ar per didelių skylių šaltiniu.
Užtikrina gamybos nuoseklumą
Gręžimas užtikrina gamybos nuoseklumą, nes įrankio geometrija lemia galutinį skylės dydį labiau nuspėjamai nei vien gręžiant. Kai priešgręžis, įrankis, laikiklis, aušinimo skystis ir padavimas yra stabilūs, gręžimas gali duoti pakartojamus rezultatus skirtingose partijose.
Šis pakartojamumas yra naudingas automobilių, aviacijos ir kosmoso, medicinos, siurblių, guolių ir tvirtinimo detalių komponentams. Šiose pramonės šakose dažnai reikalinga ta pati skylės kokybė keliose dalyse, o ne tik vienas sėkmingas pavyzdys.
Masinėje gamyboje reikėtų stebėti gręžtuvo susidėvėjimą, nes laipsniškas krašto nusidėvėjimas gali pakeisti skylės dydį ir paviršiaus apdailą. Įrankio tarnavimo laiko kontrolė, kaiščio matuoklio patikrinimas ir periodiniai paviršiaus šiurkštumo patikrinimai padeda išlaikyti partijos vienodumą.
Kaip veikia gręžimas?
Gręžimas atliekamas pašalinant ploną medžiagos sluoksnį iš esamos skylės naudojant daugiaašmenį pjovimo įrankį, vadinamą gręžtuvu. Įrankis seka iš anksto išgręžtą skylę ir patikslina jos skersmenį, geometriją ir paviršiaus apdailą.
Minimalus medžiagos pašalinimas
Gręžiant pašalinamas tik nedidelis kiekis medžiagos, paprastai apie 0.1–0.5 mm skersmens, priklausomai nuo skylės dydžio, medžiagos ir įrankio tipo. Šis mažas pašalinamos medžiagos kiekis padeda sumažinti pjovimo jėgą ir išlaikyti matmenų kontrolę.
Daugeliui tikslių skylių tipinė atsargų užlaida gali būti nuo 0.15 mm iki 0.50 mm skersmens. Mažesnėms skylėms paprastai reikia mažesnės užlaidos, o didesnėms skylėms gali prireikti daugiau medžiagos, kad būtų užtikrintas švarus pjovimas.
Per didelis ruošinio kiekis padidina sukimo momentą, įkaitimą, įrankio susidėvėjimą ir vibracijos tikimybę. Per mažas ruošinio kiekis gali sukelti trintį, prastą apdailą ir nepastovų skylės dydį.
Valdomas pjovimo veiksmas
Gręžiant naudojamas valdomas pjovimo veiksmas, nes įrankis seka esamą skylę. Gręžtuvas paprastai neištaiso didelių skylės vietos klaidų, o pagerina jau esančią skylę.
Štai kodėl išankstinio gręžimo kokybė yra labai svarbi. Prieš pradedant gręžti, esama skylė turi būti tiesi, pakankamai apvali ir su kontroliuojamu tekėjimu.
Atliekant griežtus apdirbimo nuokrypius, išankstinė skylė turėtų būti kuo tiksliau sulygiuota su velenu. Neteisingai sulygiuota išankstinė skylė gali sukelti kūginę išlinkimą, išlinkimą, išgaubimą arba netolygų įrankio susidėvėjimą.
Daugiafunkcinis fleitos užsiėmimas
Plėstuvai paprastai turi daug griovelių, dažnai nuo 4 iki 8 pjovimo briaunų, priklausomai nuo skersmens ir įrankio konstrukcijos. Šios briaunos vienu metu liečiasi su skylės sienele, paskirstydamos pjovimo jėgas per visą perimetrą.
Šis paskirstytas pjovimo veiksmas padeda pagerinti apvalumą ir paviršiaus nuoseklumą. Jis taip pat sumažina vibraciją, palyginti su vieno taško apdailos metodais, kai konfigūracija yra stabili.
Griovelių geometrija turi įtakos drožlių pašalinimui ir kiaurymių kokybei. Tiesios griovelės yra paprastos ir stabilios, o spiralinės griovelės padeda kontroliuoti drožlių kryptį kiaurymėse arba aklinose kiaurymėse.
Pjovimo ir poliravimo efektas
Gręžimas pagerina skylę pjaunant ir šiek tiek išlyginant paviršių. Pjovimo briaunos pašalina ruošinį, o plokštumos ir įrankio geometrija gali sukurti poliravimo efektą išilgai skylės sienelės.
Tai padeda sukurti lygesnį paviršių nei gręžiant. Be to, gręžimas tinka funkcinėms skylėms, kurioms reikalinga kontroliuojama trintis, pastovus prigludimas arba sandarumas.
Lyginimo efekto nereikėtų painioti su poliravimu. Gręžimas vis tiek priklauso nuo aštrių pjovimo briaunų ir tinkamo drožlių susidarymo. Jei įrankis trinasi, o ne pjauna, nukentės paviršiaus apdaila ir įrankio tarnavimo laikas.
Kas yra gręžimo procesas?
Gręžimo procesas apima ruošinio tvirtinimą, išankstinį gręžimą, įrankio parinkimą, gręžtuvo suderinimą, kontroliuojamą pjovimą, drožlių šalinimą, tepimą ir patikrinimą. Kiekvienas žingsnis turi įtakos galutinei skylės kokybei.
Ruošinio tvirtinimas
Ruošinio fiksavimas užtikrina komponento stabilumą gręžimo metu. Net ir nedidelė vibracija gali sukelti vibraciją, kūginių skylių atsiradimą, prastą apvalumą arba matomus įrankio žymes.
Griežtų skylių atveju tvirtinimo elementas turėtų tvirtai laikyti detalę, nesulenkdamas plonų sienelių ir nepažeisdamas funkcinių paviršių. Bendras nurodytas mušimosi taškas turėtų būti kuo labiau kontroliuojamas, ypač siekiant maždaug ±0.005 mm tolerancijos.
Priklausomai nuo detalės geometrijos, gali būti naudojami minkšti žandikauliai, hidrauliniai spaustukai, tikslūs replės, nestandartiniai tvirtinimo elementai, atramos arba atramos. Stabilus ruošinio laikymas yra ypač svarbus ilgoms detalėms, plonasieniams komponentams ir didelės vertės tikslioms detalėms.
Išankstinis gręžimas arba gręžimas
Išankstinis gręžimas sukuria skylę, kurią užbaigs gręžtuvas. Išankstinė skylė paprastai išfrezuojama šiek tiek mažesniu nei galutinis reikiamas skersmuo, paliekant kontroliuojamą gręžimo laisvą vietą.
Įprastas skersmens nuokrypos diapazonas yra apie 0.15–0.50 mm. Pavyzdžiui, išgręžus Ø10 mm tikslią skylę, gali likti maždaug 0.15–0.25 mm tarpo gręžimui, priklausomai nuo medžiagos ir rekomenduojamo įrankio.
Priešgręžtinė skylė taip pat turėtų būti priimtino tiesumo, apvalumo ir lygiavimo. Jei priešgręžtinė skylė yra labai netaisyklingai lygiuota, gręžimas paprastai atliekamas po šios klaidos, o ne visiškai ją ištaisant.
Įrankio pasirinkimas
Įrankio pasirinkimas lemia, ar gręžtuvas gali atitikti reikiamus skylės tolerancijos, paviršiaus apdailos, įrankio tarnavimo laiko ir gamybos apimties reikalavimus. Plėstuvo medžiaga, griovelių geometrija, danga, skersmuo ir laikiklio tipas turi atitikti pritaikymą.
HSS plėstuvai gali tikti prototipams, nedidelio tūrio darbams ir minkštesnėms medžiagoms. Karbidiniai plėstuvai užtikrina geresnį standumą, atsparumą dilimui ir nuoseklumą gamyboje arba dirbant su kietesnėmis medžiagomis.
Abrazyvinėms medžiagoms, kompozitams arba dideliems kiekiams apdoroti, dengto karbido arba PCD plėstuvai gali užtikrinti ilgesnį įrankio tarnavimo laiką. Geriausias įrankis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į medžiagos kietumą, skylės gylį, toleranciją, drožlių elgseną ir partijos dydį.
Plėstuvo nustatymas ir lygiavimas
Plėstuvo nustatymas ir lygiavimas yra labai svarbūs, nes gręžiant sekama esama skylės trajektorija. Net ir mažas veleno nesutapimas ar įrankio išsiliejimas gali sukelti kūgį, per dideles skyles, prastą apvalumą ar vibraciją.
Priklausomai nuo staklių būklės ir tolerancijos reikalavimų, gali būti naudojamos tikslios įvorės, susitraukiantys laikikliai, hidrauliniai laikikliai arba slankiojantys laikikliai. Tikslūs įrankių laikikliai gali padėti išlaikyti riedėjimą mažesnį nei 0.005 mm sudėtingose srityse.
Plaukiojantys laikikliai yra naudingi, kai yra nedidelis suklio ir skylės nesutapimas. Jie leidžia atlikti ribotą radialinę kompensaciją ir sumažinti strigimą, ypač gręžiant, kai įrankis turi sekti esamą skylę.
Gręžimo operacija
Gręžiant reikėtų naudoti mažesnį pjovimo greitį nei gręžiant ir pastovią, kontroliuojamą pastūmą. Gręžimas paprastai geriausiai veikia esant pastoviai pastūmai, nes dėl delsos gali likti žymių ant skylės sienelės.
Karbido plėstuvų tipinis pjovimo greitis gali svyruoti nuo 40 iki 80 m/min., priklausomai nuo medžiagos. HSS plėstuvų greičiai dažnai būna mažesni, daugeliui įprastų medžiagų paprastai siekia apie 10–20 m/min.
Pastūmos greitis paprastai svyruoja nuo 0.05 iki 0.20 mm/aps., nors tikslios vertės priklauso nuo įrankio skersmens, medžiagos, griovelių konstrukcijos ir skylės tipo. Per didelis greitis gali padidinti dilimą, o per mažas pastūmos greitis gali sukelti trintį ir vibraciją.
Drožlių šalinimas ir tepimas
Drožlių pašalinimas ir sutepimas yra būtini norint stabilaus gręžimo, nes skylėje įstrigusios drožlės gali subraižyti paviršių, pažeisti įrankį arba pakeisti galutinį skersmenį. Tai ypač svarbu gręžiant aklinas ir gilias skyles.
Gręžiant gilesnes nei 2×D arba 3×D skyles, gali prireikti aušinimo skysčio per įrankyje, aukšto slėgio aušinimo skysčio, pjovimo alyvos arba giluminio gręžimo. Kai kuriais atvejais, gręžiant gilias skyles, aušinimo skysčio slėgis, viršijantis 20–30 barų, gali pagerinti drožlių pašalinimą.
Tepimas sumažina šilumą ir trintį. Jis taip pat pagerina įrankio tarnavimo laiką, paviršiaus apdailą ir matmenų pastovumą. Prastas tepimas gali sukelti briaunų susidarymą, įrankio nusilupimą, paviršiaus įbrėžimus ir greitą įrankio susidėvėjimą.
Patikrinimo
Apžiūros metu patvirtinama, ar išgręžta skylė atitinka reikiamą dydį, paviršiaus apdailą ir funkcinį atitikimą. Įprasti apžiūros įrankiai yra kamščių matuokliai, kiemenčių matuokliai, oro matuokliai, mikrometrai, koordinatiniai matavimo mechanizmai (CMM) ir paviršiaus šiurkštumo matuokliai.
Gamybinėms skylėms dažnai naudojami tinkamumo matuokliai, skirti greitam tinkamumo patikrinimui. Didelio tikslumo detalėms gali reikėti išmatuoti kiaurymės gylį ir patikrinti paviršiaus šiurkštumą.
Patikrinimas turi atitikti brėžinio reikalavimus. Atsilaisvinusiam tvirtinimo elementui naudojamai skylei gali reikėti tik pagrindinio patikrinimo, o aviacijos ir kosmoso, medicinos, hidraulikos ar su guoliais susijusioms skylėms gali reikėti dokumentuoto matmenų ir paviršiaus patikrinimo.
Kokie yra pagrindiniai gręžtuvų tipai?
Pagrindiniai plėstuvų tipai yra rankiniai, mašininiai, tiesaus griovelio, spiralinio griovelio, slankiojo griovelio, reguliuojamo griovelio, karbido ir apvalkalinio griovelio. Kiekvienas tipas yra skirtas skirtingoms skylių sąlygoms, medžiagoms ir gamybos poreikiams.
Pasirinkus netinkamą gręžtuvą, gali būti gautas prastas paviršius, išgręžtos per didelės skylės, atsirasti vibracija, drožlių susikaupimas arba trumpas įrankio tarnavimo laikas. Renkantis įrankį, reikia atsižvelgti į skylės gylį, skylės tipą, toleranciją, medžiagą, staklių standumą ir gamybos apimtį.
Žemiau esančioje lentelėje apibendrinti dažniausiai naudojami gręžtuvų tipai ir jų tipinis panaudojimas.
| Reamer tipas | Taikymo scenarijus | Tinkamos medžiagos | Pagrindiniai privalumai |
| Rankinis stačiakampis | Rankinis apdirbimas, įrankių gamyba, remontas, prototipų kūrimas | Bendrosios paskirties medžiagos | Maža kaina ir lankstumas mažo kiekio naudojimui |
| Tiesios griovelių mašininis plėstuvas | Standžios konstrukcijos ir trumpo drožlės medžiagos | Ketaus, žalvario, bronzos | Paprasta geometrija ir stabilūs matmenys |
| Spiralinis-fleitos gręžtuvas | Kiaurinių ir gilių skylių gręžimas | Plienas, aliuminis, kalieji metalai | Geresnis drožlių pašalinimas ir mažesnis vibravimas |
| Plaukiojantis gręžtuvas | Nedidelis veleno arba skylės nesutapimas | Dauguma apdirbamų metalų | Savaime išsilyginanti atrama ir pagerintas nuoseklumas |
| Reguliuojamas gręžtuvas | Nestandartinių skersmenų apdailos ir remonto darbai | Bendrieji metalai | Reguliuojamas dydžių diapazonas ir daugkartinio naudojimo dizainas |
| Karbido grąžtas | Ilgi tiražai ir kietos medžiagos | Grūdintas plienas, nerūdijantis plienas, titanas | Ilgas įrankio tarnavimo laikas, tvirtumas ir atsparumas dilimui |
| PCD gręžtuvas | Abrazyvinės medžiagos ir didelio masto gamyba | Aliuminio lydiniai, kompozitai, spalvotieji metalai | Didelis atsparumas dilimui ir stabilus paviršiaus apdirbimas |
| Korpuso plėstuvas | Didelio skersmens apdailos ir modulinės sistemos | Didelės metalinės dalys | Keičiama pjovimo galvutė ir ekonomiškumas |
Kaip išsirinkti tinkamą gręžtuvą?
Tinkamas gręžtuvas parenkamas atsižvelgiant į medžiagą, skylės skersmenį, toleranciją, išgaubto dydžio užlaidą, skylės tipą, drožlių šalinimo kryptį, įrankių laikiklį ir gamybos apimtį. Plėstuvas turi atitikti tiek skylės geometriją, tiek apdirbimo aplinką.
Medžiaga ir skylės skersmuo
Medžiaga ir skylės skersmuo tiesiogiai veikia gręžtuvo medžiagą, įrankio standumą ir pjovimo parametrus. Minkštesnius metalus, tokius kaip aliuminis, žalvaris ir mažaanglis plienas, dažnai galima gręžti greitaeigio plieno (HSS) arba kietlydinio plieno įrankiais, priklausomai nuo tūrio.
Vidutinio kietumo plienams ir nerūdijančiam plienui paprastai reikalingas geresnis atsparumas karščiui ir dilimo kontrolė. Priklausomai nuo tolerancijos ir partijos dydžio, galima pasirinkti kobalto HSS, dengto HSS arba kietojo karbido gręžtuvus.
Kietiesiems lydiniams, titanui, Inconel plienui, kompozitams ir abrazyvinėms medžiagoms dažnai reikalingi karbido, dengto karbido arba PCD įrankiai. Mikro skylėms, mažesnėms nei Ø1 mm, gali prireikti smulkiagrūdžio karbido ir specializuotos geometrijos, kad būtų išlaikytas įrankio standumas ir matmenų kontrolė.
Atsargų šalinimas ir įrankio tarnavimo laikas
Atsparumo pašalinimas daro didelę įtaką įrankio tarnavimo laikui, paviršiaus apdailai ir skylės tikslumui. Rekomenduojamas atsargų užlaidos dydis turėtų būti pakankamai didelis, kad būtų sukurta švari drožlė, bet pakankamai mažas, kad būtų išvengta didelės pjovimo apkrovos.
Įprasta gręžimo užlaida yra apie 0.15–0.50 mm skersmens. Aliuminiui daugeliu atvejų gerai tinka 0.25–0.35 mm. Plienui dažnai naudojama 0.30–0.50 mm. Titanui ir karščiui atspariems lydiniams mažesnė kontroliuojama užlaida gali padėti sumažinti įrankio įtempį.
Per didelis ruošinio kiekis gali sukelti vibraciją, deformaciją, įkaitimą ir priešlaikinį įrankio susidėvėjimą. Per mažas ruošinio kiekis gali sukelti trintį, o ne pjovimą, dėl to prasta paviršiaus apdaila ir greitesnis briaunų lūžis.
Skylės tipas ir griovelio kryptis
Skylės tipas lemia, kuri griovelių kryptis yra tinkamiausia. Kiaurymėms paprastai naudingesnės spiralinės arba sraigtinės griovelės, kurios padeda drožlėms judėti į priekį ir iš skylės.
Aklosioms skylėms reikia kruopštesnės drožlių kontrolės, nes drožlės negali išeiti pro dugną. Drožlėms ištraukti iš aklojo galo ir drožlių susikaupimui sumažinti gali būti naudojami tiesios griovelių arba atvirkštinės spiralės gręžtuvai.
Gilioms aklosioms skylėms gali prireikti giluminio praplatinimo, aukšto slėgio aušinimo skysčio arba aušinimo skysčio, einančio per įrankį. Aklosios skylės dugne susikaupusios drožlės gali subraižyti paviršių arba sulūžti įrankį.
Laikiklio tipas ir išbėgimo valdymas
Laikiklio tipas turi įtakos plėstuvo išlyginimui, tekėjimui ir galutinės skylės kokybei. Priklausomai nuo mašinos ir tolerancijos reikalavimų, dažniausiai naudojami tikslūs įvorių laikikliai, hidrauliniai laikikliai, susitraukiantys laikikliai ir slankiojantys laikikliai.
Tikslūs laikikliai užtikrina didelį koncentriškumą ir yra naudingi stabilioms CNC staklėms. Atliekant sudėtingus gręžimo darbus, įrankio riedėjimas turėtų būti kuo mažesnis, nes radialinė paklaida tiesiogiai veikia apvalumą ir skylės dydį.
Plaukiojantys laikikliai yra naudingi, kai tarp veleno ir priešgręžinio yra nedidelis nesutapimas. Jie kompensuoja mažas ašines arba radialines paklaidas ir sumažina įrankio strigimą apdailos pjovimo metu.
Kokios yra tipinės gręžimo taikymo sritys?
Tipinės praplatinimo taikymo sritys apima aviacijos ir kosmoso pavarų korpusus, automobilių pakabos dalis, medicininius implantus, siurblių korpusus, guolių lizdus, hidraulinių vožtuvų korpusus, įtaisus, tvirtinimo elementus ir tikslaus lygiavimo angas. Šis procesas naudojamas tais atvejais, kai angos kokybė tiesiogiai veikia surinkimą, judėjimą, sandarinimą ar padėties nustatymą.
Gręžimas dažnai pasirenkamas, kai gręžimas nėra pakankamai tikslus, o galandimas ar šlifavimas būtų per lėtas arba brangus. Tai užtikrina praktišką tikslumo, greičio ir kainos pusiausvyrą.
Tolerancijos reikalavimas priklauso nuo taikymo. Bendroji informacija CNC apdirbimas Skylėms gali būti taikomi mažesni tolerancijos nuokrypiai, o aviacijos ir kosmoso ar medicinos reikmėms skirtoms dalims gali reikėti daug griežtesnės kontrolės.
| Pramonė | Tipiniai komponentai | Gręžimo tikslas | Tipinis tolerancijos lygis |
| Aviacija | Turbinų korpusai, pavarų korpusai, konstrukcinės detalės | Tikslus suderinimas ir svarbūs surinkimo elementai | ±0.005 mm arba siauresnis |
| Automobiliai | Pakabos svirtys, stūmokliai, pavarų dėžės dalys | Presiniai sujungimai, veleno lygiavimas ir kartojamas surinkimas | ±0.01 mm iki ±0.005 mm |
| Medicinos prietaisai | Ortopediniai implantai, chirurginiai instrumentai | Lygios skylės ir tikslūs biologiškai suderinami mazgai | ±0.003 mm iki ±0.005 mm |
| Siurbliai ir guoliai | Siurblių korpusai, guolių lizdai, velenų atramos | Veleno suvedimas ir mažesnis nusidėvėjimas | Maždaug ±0.01 mm |
| Hidraulinės sistemos | Vožtuvų korpusai, kolektoriai, sandarinimo angos | Sklandus srautas ir sandarumo patikimumas | Priklauso nuo programos |
| Bendrasis apdirbimas | Įtvarai, tvirtinimo įtaisai, štampai, tikslios skylės | Pakartotinai tinkama skylių kokybė ir lygiavimas | Maždaug ±0.01 mm arba kiekvienam brėžiniui |
Kokie yra gręžimo privalumai?
Platinimo privalumai yra didelis matmenų tikslumas, lygus paviršiaus apdirbimas, geras pakartojamumas, trumpas ciklo laikas ir efektyvus tikslių skylių išgavimas. Daugeliui pramoninių skylių apdailos užduočių tai dažnai yra greitesnis ir ekonomiškesnis būdas nei galandimas ar šlifavimas.
Didelis matmenų tikslumas
Gręžiant galima pasiekti didelį matmenų tikslumą, nes įrankis pašalina nedidelį ir kontroliuojamą medžiagos kiekį. Tiksliose srityse, naudojant tinkamas mašinas, įrankius ir kontrolės sistemą, galimi maždaug ±0.005 mm tolerancijos lygiai.
Dėl to šis procesas yra vertingas kaiščiams, įvorėms, guolių lizdams, veleno skylėms ir surinkimo elementams, kuriems reikalingas pakartotinis pritaikymas.
Tikslumas priklauso nuo visos sąrankos. Prastas gręžimas, per didelis įrankio slinkimas, nestabilus prispaudimas arba susidėvėję pjovimo briaunos gali neleisti procesui pasiekti numatyto tolerancijos lygio.
Puiki paviršiaus apdaila
Gręžiant galima gauti lygius skylių paviršius, dažniausiai apie Ra 0.2–0.8 µm, priklausomai nuo sąlygų. Lygus paviršius sumažina trintį, pagerina sandarumą ir užtikrina geresnį slydimo arba sukimosi kontaktą.
Tai naudinga hidrauliniams komponentams, medicinos instrumentams, guolių angoms, automobilių dalims ir tiksliam lygiavimui.
Paviršiaus apdailai įtakos turi įrankio aštrumas, greitis, pastūma, aušinimo skystis, drožlių pašalinimas ir medžiagos savybės. Kai šie veiksniai yra kontroliuojami, gręžimas dažnai gali pašalinti papildomo poliravimo poreikį.
Efektyvus gamybos ciklas
Gręžimas yra efektyvus, nes po gręžimo ar išgręžimo pašalinamas tik nedidelis kiekis medžiagos. Palyginti su gręžimu ar honingavimu, daugelio gamybinių skylių gręžimas gali būti greitesnis.
Stabilios partijos gamybos metu šis procesas gali užtikrinti trumpą ciklo laiką ir nuoseklius rezultatus. Dėl to jis tinka automobilių, aviacijos ir kosmoso pramonei, bendrajam mechaniniam apdirbimui ir armatūros gamybai.
Tačiau ciklo trukmės nereikėtų mažinti naudojant per didelį greitį ar prastą tepimą. Pernelyg agresyvūs parametrai gali sutrumpinti įrankio tarnavimo laiką ir sumažinti gręžimo kokybę.
Stiprus pakartojamumas
Gręžimas užtikrina didelį pakartojamumą, nes gręžtuvo geometrija padeda kontroliuoti skylės dydį keliose detalėse. Kai procesas tampa stabilus, ta pati įrankių trajektorija gali sukurti nuoseklias skyles viso gamybos ciklo metu.
Pakartojamumas yra svarbus surinkimo patikimumui. Jei kaiščio anga arba guolio lizdas tarp dalių per daug skiriasi, surinkimo jėga ir dalies funkcija gali pasikeisti.
Įrankio nusidėvėjimą vis tiek reikėtų stebėti. Dylant plėstuvo briaunai, gali pakisti skylės dydis ir paviršiaus apdaila, todėl tikrinimo dažnumas turėtų atitikti tolerancijos riziką.
Kokie yra gręžimo apribojimai?
Platinimo apribojimai yra jautrumas gręžimo kokybei prieš gręžimą, ribotos galimybės ištaisyti padėties klaidas, drožlių šalinimo problemos aklinose skylėse, įrankių susidėvėjimas gręžiant abrazyvines medžiagas ir vibracijos ar per didelių skylių rizika. Tai yra apdailos procesas, o ne sudėtingas koregavimo procesas.
Ribotos korekcijos galimybės
Gręžimo korekcijos galimybės yra ribotos, nes jis seka esamą skylės trajektoriją. Jis gali pagerinti dydį ir apdailą, tačiau patikimai neištaiso didelių skylės padėties paklaidų.
Jei skylė gerokai nukrypo nuo reikiamos padėties, pirmiausia gali prireikti gręžti arba atlikti kitą koregavimo procesą. Gręžimas turėtų būti atliekamas, kai skylė jau yra beveik reikiamos geometrijos.
Štai kodėl svarbi gera gręžimo ir ištekinimo praktika. Galutinės išgręžtos skylės kokybė labai priklauso nuo ankstesnės operacijos tikslumo.
Įrankių susidėvėjimas dirbant su sunkiai apdorojamomis medžiagomis
Įrankio susidėvėjimas gali tapti problema, kai reikia gręžti abrazyvines arba karščiui atsparias medžiagas, tokias kaip titanas, Inconel, kompozitai, stiklo pluoštas ir kai kurie grūdinti plienai. Pjovimo briaunai dylant, paviršiaus apdaila ir skylės dydis gali pablogėti.
HSS gręžtuvai, apdirbdami sunkiai apdorojamas medžiagas, gali greitai prarasti aštrumą. Gamybiniams arba abrazyviniams darbams geriau rinktis karbido, dengto karbido arba PCD įrankius.
Aušinimo skystis ir pjovimo parametrai taip pat turi įtakos dilimui. Nepakankamas tepimas arba per didelis greitis gali sutrumpinti įrankio tarnavimo laiką ir sukelti su karščiu susijusių defektų.
Drožlių išsiurbimas aklosiose skylėse
Aklinose skylėse drožles sunku pašalinti, nes jos negali išeiti pro dugną. Jei drožlės susikaupia aklinajame gale, jos gali subraižyti angos paviršių, pažeisti grąžtą arba sulūžti įrankis.
Aklųjų kiaurymių išgręžimui gali prireikti atvirkštinės spiralės įrankių, įpjovimo ciklų, aušinimo skysčio per įrankį, pjovimo alyvos arba suslėgto oro. Teisingas metodas priklauso nuo medžiagos, kiaurymių gylio ir tolerancijos.
Gręžiant skyles, kurių skersmuo yra didesnis nei 1.5 × D iki 3 × D, drožlių kontrolė tampa vis svarbesnė. Prastas drožlių šalinimas gali greitai paversti tikslios apdailos operaciją metalo laužo rizika.
Nesuderinimo jautrumas
Platinimas yra jautrus suklio, įrankio ir priešgręžinio nesutapimui. Net maža radialinė paklaida gali sukelti išgaubtas, kūgines, varpo formos arba per dideles skyles.
Plaukiojantys laikikliai gali padėti kompensuoti nedidelį nesutapimą. Tikslūs įvorės arba susitraukiantys laikikliai gali sumažinti mušimą standžiuose, tiksliuose mechanizmuose.
Geriausias būdas – kontroliuoti lygiavimą nuo pat pradžių. Tinkamas gręžimas, standus tvirtinimas, veleno patikrinimas ir įrankių laikiklio pasirinkimas padeda stabilizuoti gręžimo rezultatą.
Kaip optimizuoti gręžimo procesą?
Gręžimo procesas optimizuojamas kontroliuojant išankstinio gręžimo užlaidą, pjovimo greitį, pastūmą, įrankio spurtą, aušinimo skystį, drožlių šalinimą, įrankio susidėvėjimą ir tikrinimo dažnumą. Optimizavimas turėtų pagerinti pakartojamumą, o ne tik sumažinti ciklo laiką.
Greičio ir padavimo rekomendacijos
Greitis ir padavimas turėtų būti parenkami atsižvelgiant į gręžtuvo medžiagą, ruošinio medžiagą, skylės skersmenį ir norimą apdailos lygį. Gręžimas paprastai atliekamas mažesniu greičiu nei gręžimas, bet su pastovia padavimu.
Karbido plėstuvų tipinis pjovimo greitis gali svyruoti nuo 40 iki 80 m/min., o pastūma – apie 0.05–0.15 mm/aps. Daugelyje tiksliųjų pritaikymų HSS plėstuvų pjovimo greitis gali svyruoti nuo 10 iki 20 m/min., o pastūma – apie 0.03–0.10 mm/aps.
Šios vertės yra atskaitos taškai. Tiksliems pritaikymams, ypač titano, nerūdijančio plieno, grūdinto plieno, kompozitų arba didelio masto gamybos darbams, reikėtų laikytis įrankių tiekėjų rekomendacijų.
Tepimas ir aušinimo skystis
Tepimas ir aušinimo skystis sumažina trintį, karštį, įrankių nusidėvėjimą ir drožlių pažeidimus gręžimo metu. Jie yra būtini norint išlaikyti skylės dydį ir paviršiaus apdailą.
Gilioms skylėms ir sunkiai apdirbamoms medžiagoms rekomenduojamas kiaurasamtis arba aukšto slėgio aušinimo skystis. Aušinimo skysčio slėgis, viršijantis 20–30 barų, gali pagerinti drožlių pašalinimą gilių arba aklųjų skylių sąlygomis.
Pjovimo alyva gali pagerinti kai kurių plienų ir nerūdijančio plieno apdailą, o emulsijos – aušinimą ir drožlių praplovimą. Aušinimo skysčio tipas turi atitikti medžiagą ir įrankio dangą.
Rekomenduojami išgręžimo nuokrypiai
Rekomenduojamas praplatinimo užlaidos dydis priklauso nuo skylės skersmens, medžiagos ir įrankio standumo. Per didelė užlaida padidina pjovimo jėgą, o per maža – sukelia trintį.
| Skylės skersmens diapazonas | Rekomenduojamas atsargų kiekis, kurį reikia palikti praplatinimui | Pastaba |
| Ø6–10 mm | 0.15 – 0.25 mm | Tinka daugumai medžiagų su HSS arba kietojo lydinio įrankiais |
| Ø10–20 mm | 0.20 – 0.35 mm | Gera pusiausvyra tarp drožlių formavimo ir dydžio kontrolės |
| Ø20–50 mm | 0.30 – 0.50 mm | Reikalingas stabilus nustatymas ir pakankamas įrankio standumas |
| Gilios skylės virš 3×D | Priklausomai nuo programos | Aušinimo skysčio slėgis ir drožlių šalinimas tampa itin svarbūs |
| Griežto tolerancijos skylės | Sekite įrankių tiekėjo duomenis | Leidimas turi būti vienodas visame gylyje |
Dažniausiai pasitaikančių gręžimo klaidų vengimas
Dažniausios gręžimo klaidos yra per didelis pastūmos aukštis, atbukę įrankiai, nestabilus prispaudimas, prastas tepimas, neteisingas atstumas ir įrankių nesutapimas. Kiekviena klaida gali tiesiogiai paveikti skylės dydį, apvalumą ir paviršiaus apdailą.
Per didelė pastūma gali sukelti deformaciją, vibraciją ir prastą apskritumo formą. Atbukęs plėstuvas gali sukelti karštį, degimo žymes, kūgį ir šiurkščius paviršius. Blogas prispaudimas gali sukelti vibraciją ir nepastovius skersmenis.
Nepakankamas aušinimo skysčio kiekis gali sukelti drožlių įstrigimą, briaunų susidarymą, paviršiaus įbrėžimus ir įrankio nusilupimą. Giliose arba aklinose angose aušinimo skysčio ir drožlių pašalinimas turėtų būti laikomi proceso projektavimo dalimi, o ne antraeiliu dalyku.
Gręžimas vs gręžimas vs gręžimas
Gręžimas, išgręžimas ir išgręžimas yra skirtingos skylių apdirbimo operacijos, turinčios skirtingus tikslus. Gręžiant sukuriama pradinė skylė, išgręžiant padidinama arba pakoreguojama skylės geometrija, o išgręžiant skylė užbaigiama, siekiant pagerinti jos dydį ir paviršiaus kokybę.
| Procesas | Pagrindinis tikslas | Tipinis stiprumas | Pagrindinis apribojimas |
| Gręžimas | Sukuria pradinę skylę | Greitas medžiagos įsiskverbimas | Mažesnis tikslumas ir šiurkštesnė apdaila |
| Pagimdė | Padidina ir koreguoja skylės geometriją | Koreguoja lygiavimą ir dydį | Lėtesnis nei gręžimas ir praplatinimas |
| Reamingas | Apdailos skylės dydis ir paviršius | Didelis tikslumas ir lygus paviršius | Seka esamą skylės kelią |
| Honingas | Dar labiau pagerina paviršių ir geometriją | Labai smulkus paviršius ir apvalumas | Lėtesnis ir brangesnis |
FAQ
Kodėl verta naudoti gręžtuvą, o ne grąžtą?
Kai skylei reikia didesnio tolerancijos, geresnio apvalumo ir lygesnio paviršiaus, vietoj grąžto naudojamas gręžtuvas. Gręžiant paprastai galima išlaikyti apie ±0.1 mm tikslumą su šiurkštesniu paviršiumi, o kontroliuojamomis sąlygomis tikslus gręžimas gali siekti apie ±0.005 mm ir Ra 0.2–0.8 µm. Dėl to gręžimas tinka presuojamoms skylėms, kaiščių kaiščiams, guolių lizdams ir lygiavimo įvorėms.
Kuo skiriasi gręžimas ir gręžimas?
Gręžimas naudojamas skylės padėčiai, tiesumui ir geometrijai padidinti ir pakoreguoti, o gręžimas – paruoštos skylės galutiniam dydžiui ir paviršiaus kokybei užbaigti. Gręžimas yra lankstesnis būdas ištaisyti nesutapimą, tačiau paprastai yra lėtesnis. Gręžimas yra greitesnis ir kartojamesnis, kai reikia užbaigti skyles, kurios jau yra arti reikiamo skersmens ir ašies.
Kokia yra gręžimo pastūmos ir apsukų skaičiaus formulė?
Gręžimo pastūma apskaičiuojama kaip pastūma vienam apsisukimui, padauginta iš veleno greičio. Įprasta formulė yra: Pastūma = Pastūma vienam apsisukimui × APS. Veleno greitį galima apskaičiuoti kaip APS./MIN. = (1000 × Vc) / (π × D), kur Vc yra pjovimo greitis m/min., o D yra įrankio skersmuo mm. Įprasta pastūma gali svyruoti nuo 0.03 iki 0.15 mm/aps., priklausomai nuo įrankio ir medžiagos.
Kas yra CNC gręžimas?
CNC gręžimas yra programuojama skylių apdailos operacija, atliekama CNC frezavimo staklėse, tekinimo centre arba mechaninio apdirbimo centre. Staklės valdo veleno greitį, padavimo greitį, įrankio padėtį ir gylį, kad būtų galima išgręžti iš anksto išgręžtas arba išgręžtas skyles. Jis dažniausiai naudojamas tikslioms skylėms gręžti aviacijos ir kosmoso, automobilių, medicinos, hidraulikos ir pramonės komponentuose, kur svarbus dydžio pastovumas ir paviršiaus apdaila.
Išvada
Gręžimas yra praktiškas ir patikimas apdailos procesas, skirtas tikslioms, apvalioms ir lygioms skylėms po gręžimo ar ištekinimo pagaminti. Pagrindinė jo vertė slypi kontroliuojamame medžiagos pašalinime, stabilioje įrankio geometrijoje, puikiame paviršiaus apdailoje ir pakartojamuose skylės dydžiuose. Sėkmingas gręžimas vis dar priklauso nuo teisingos skylės išgręžimo užlaidos, tvirto prispaudimo, tinkamo gręžtuvo pasirinkimo, lygiavimo kontrolės, aušinimo skysčio tiekimo, drožlių šalinimo ir patikrinimo.
At TiRapid, teikiame tikslaus CNC apdirbimo ir gamybos paslaugas, skirtas nestandartiniams metalo ir plastiko komponentams. Mūsų pajėgumai apima gręžimą, ištekinimą, praplatinimą, frezavimą, tekinimą, matmenų tikrinimą, DFM peržiūrą ir paviršiaus apdailą prototipams ir mažos apimties gamybai, kuriems reikalingos tikslios skylės, kontroliuojami sujungimai, patikima surinkimo kokybė ir nuoseklus gamybos našumas.
