У нас есть немецкий клиент, который специализируется на автомобильных литьевых формах. В его цехе есть обрабатывающий центр, предназначенный для сверления отверстий в плите выталкивателя. Плита выталкивателя имеет толщину 65 мм, и им необходимо просверлить более 80 отверстий диаметром 8,1 мм.
Задача кажется простой, но проблемы возникали постоянно.
Изначально они использовали сверла определенной марки, которые были довольно дорогими, но сверла ломались примерно после тридцати отверстий. Когда сверло ломалось внутри, им приходилось удалять его с помощью электроэрозионной обработки, теряя полдня на одно отверстие. Затем они перешли на другую марку, у которой был более длительный срок службы, но плохой отвод стружки — при сверлении на глубину 40 мм стружка забивала канавки, крутящий момент резко возрастал, и с треском сверло снова ломалось.
Они обратились к нам с вопросом, можем ли мы изготовить сверло специально для плит выталкивателей.
Мы изучили их условия работы: материал был SKD61, твердость HRC42, сквозные отверстия, боковое охлаждение, частота вращения шпинделя 4500 об/мин, подача 0,08 мм/об. В чем была проблема? Конструкция канавок стандартного сверла была слишком консервативной, с недостаточным пространством для стружки, что делало невозможным удаление стружки на большей глубине.
Мы изготовили для них специальное сверло 8,1×61 мм. Длина канавки 61 мм позволяла просверлить плиту толщиной 65 мм за один проход, исключая необходимость сверления с отводом сверла. Канавка была углублена и расширена, а угол наклона винтовой линии был немного увеличен, чтобы стружка могла свободно выходить. Толщина сердцевины также была изменена — толще у вершины для прочности, тоньше у хвостовика, чтобы создать пространство для стружки.
Самое главное, угол при вершине был установлен на 140°. Почему не 118°? Потому что SKD61 твердый, и вершина с углом 118° слишком острая — режущая кромка быстро выкрашивалась бы. Вершина с углом 140° более тупая, с более прочной режущей кромкой, способной выдерживать ударные нагрузки, а стружка получается короче и меньше склонна к запутыванию.
Они испытали первую партию из 20 сверл и просверлили более 4000 отверстий без единой поломки. Они позвонили нам и сказали: «Ваши сверла входят плавно, выходят чисто и дают нам спокойствие».
Индустрия производства пресс-форм может казаться грубой на первый взгляд, но она невероятно точна.
Одна пресс-форма может содержать от нескольких десятков до сотен отверстий. Если отверстие под направляющий штифт смещено, половины формы не будут смыкаться должным образом; если отверстие под штифт выталкивателя заедает, изделие не будет извлекаться; если охлаждающий канал выровнен неправильно, температуру формы невозможно контролировать. Любая проблема с любым отверстием означает переделку и финансовые потери.
Наш завод производит цельнокарбидные сверла уже более десяти лет, имея клиентов по всему миру, значительную часть которых составляют производители пресс-форм. За эти годы мы пришли к самому глубокому пониманию: в цехе по производству пресс-форм не существует универсальных решений, есть только конкретные проблемы и правильные сверла для их решения.
Сегодня, без нагромождения жаргона, мы обсудим, как цельнокарбидные сверла на самом деле используются в производстве пресс-форм, основываясь на продукции, которую мы действительно изготовили.
В первые годы заводы по производству форм в основном использовали сверла из быстрорежущей стали (HSS). Тогда твердость стали для форм была не очень высокой — H13 и P20 были основными, и сверла HSS после заточки могли с ними справляться.
Сейчас все иначе. Требования к сроку службы форм становятся все более высокими, и твердость стали в целом повысилась до HRC40 и выше, при этом некоторые предварительно закаленные стали достигают HRC50. Сверла HSS быстро изнашиваются и имеют низкую эффективность при обработке таких материалов, часто требуя переточки после всего нескольких отверстий, совершенно не успевая за темпом автоматизированного производства.
Цельнокарбидные сверла были разработаны именно для решения этой задачи.
Карбид тверд, износостоек и обладает отличной горячей твердостью — он сохраняет свою твердость даже при температурах резания 700-800°C. Это означает более высокие скорости резания, больше просверленных отверстий и менее частую смену инструмента. Для цеха по производству форм это напрямую ведет к повышению производительности.
Но сверла, которые мы делаем для наших клиентов, никогда не являются просто стандартными продуктами, отправляемыми со склада. За каждым заказом стоит техническое общение, направленное на решение конкретной проблемы.
У нас есть серия сверл, все со спиральными канавками, двойными ленточками, углом при вершине 140° и покрытием TiAlN. Эта комбинация исключительно хорошо работает при обработке форм по простой причине — сталь для форм твердая, поэтому сверло тоже должно быть твердым.
Многие люди упускают из виду параметр угла при вершине, думая, что это просто угол на кончике и что несколько градусов не имеют значения. В действительности несколько градусов имеют огромное значение в поведении сверла.
Угол при вершине 118° является стандартным универсальным типом. Он легко и эффективно режет мягкие материалы, но при столкновении с твердыми материалами он страдает — режущая кромка слишком острая и склонна к выкрашиванию. Угол при вершине 140° значительно более тупой, чем 118°, с более толстой и прочной режущей кромкой. При сверлении твердых материалов, таких как сталь для форм, сопротивление резанию высокое; если режущая кромка слишком тонкая, она быстро выкрошится. Угол при вершине 140° может выдержать это усилие, сохраняя кромку стабильной.
Еще одно преимущество — контроль стружки. Сверление мягких материалов с углом при вершине 118° дает длинную, завитую стружку, которая легко наматывается на сверло. Угол при вершине 140° дает относительно более толстую, короткую стружку, которую легче ломать и удалять. При обработке глубоких отверстий плавное удаление стружки имеет первостепенное значение — если стружка забивает канавки, сверло не может вращаться, что приводит либо к поломке, либо к царапинам на стенках отверстия.
Сверла, которые мы делаем для клиентов, имеют диаметр от 8,1 мм до 17,1 мм и длину канавки от 47 мм до 93 мм, все с единым углом при вершине 140°, именно потому, что этот угол охватывает большинство сталей для форм. Будь то предварительно закаленная сталь HRC40 или закаленная сталь HRC50, они справляются.
Теперь давайте поговорим о двойных ленточках. Стандартные сверла имеют только две ленточки, в то время как сверла с двойными ленточками имеют четыре опорных участка, распределенных по окружности. Эта конструкция особенно полезна при обработке форм.
При сверлении глубоких отверстий тонкое сверло имеет тенденцию вибрировать при вращении. Вибрация увеличивает диаметр отверстия и ухудшает его округлость; в тяжелых случаях может образоваться форма раструба. Двойные ленточки действуют как добавление четырех точек опоры к сверлу, делая его гораздо более стабильным во время вращения, уменьшая биение и обеспечивая прямолинейность и округлость отверстия.
Преимущество двойных ленточек особенно очевидно при сверлении базовых отверстий, таких как отверстия под направляющие штифты. Отверстия под направляющие штифты требуют хорошей цилиндричности и высокого качества поверхности; в противном случае посадка направляющего штифта будет плохой — либо слишком свободной, вызывающей люфт, либо слишком тугой, вызывающей заедание. Отверстия, просверленные сверлами с двойными ленточками, имеют стенки, многократно сглаженные четырьмя ленточками, что приводит к значительно лучшему качеству поверхности, чем у стандартных сверл.
Однажды мы изготовили партию сверл диаметром 17,1 мм для производителя оснований пресс-форм, специально для сверления отверстий под направляющие штифты. Ранее они использовали определенную марку сверл, и перпендикулярность постоянно превышала допуск на 0,02 мм. После перехода на наши сверла с двойными ленточками перпендикулярность была выдержана в пределах 0,01 мм. Начальник цеха просто сказал: «Теперь будем пользоваться только ими».
Роль спиральной канавки заключается в выносе стружки из глубины отверстия. При обработке пресс-форм встречается много глубоких и глухих отверстий, и если стружка не может выйти, это может вызвать серьезные проблемы.
Конструкция спиральной канавки имеет решающее значение. Если угол наклона винтовой линии слишком велик, удаление стружки происходит быстро, но корпус сверла становится менее жестким и может вибрировать. С другой стороны, если угол наклона слишком мал, жесткость увеличивается, но удаление стружки замедляется, и может произойти засорение. При обработке твердых материалов, таких как сталь для пресс-форм, обычно лучше всего использовать умеренно большой угол наклона, чтобы обеспечить плавное удаление стружки без ущерба для жесткости.
Еще одним важным фактором является объем канавки. Для сверла одного и того же диаметра более глубокая канавка обеспечивает большее пространство для стружки, облегчая ее удаление, но это приводит к более тонкой сердцевине сверла и снижению жесткости. И наоборот, более мелкая канавка дает более толстую сердцевину, повышая жесткость, но предлагает меньше места для эвакуации стружки, что может привести к засорению. Этот баланс критически важен и требует опыта. Для твердых материалов и мелкой стружки допустимо меньшее пространство для стружки. Но для более мягких материалов и длинной стружки необходимо большее пространство.
Мы изготовили партию сверл диаметром 8,1 мм для завода по производству пресс-форм в Гуандуне специально для сверления отверстий в плите выталкивающих штифтов. Плита выталкивающих штифтов имела толщину 65 мм, и требовалось более 80 отверстий диаметром 8,1 мм, материал – SKD61 твердостью HRC42. Первоначальные сверла, используемые заводом, забивались стружкой при сверлении глубже 40 мм и ломались после нескольких попыток. Мы доработали канавку, углубив и расширив ее, а также немного увеличили угол наклона винтовой линии, чтобы стружка удалялась легче. Заказчик испытал первую партию из 20 сверл, просверлив более 4000 отверстий без единой поломки.
Сам по себе карбид достаточно тверд, но при непосредственном использовании для сверления сталей для пресс-форм он все еще испытывает трудности из-за высоких температур резания. Стали для пресс-форм содержат легирующие элементы, такие как хром, молибден и ванадий, которые во время резания действуют как наждачная бумага на сверло, и в сочетании с высокими температурами сверло быстро изнашивается.
Назначение покрытия TiAlN – нанести защитный слой на поверхность сверла. При повышении температуры этот слой образует слой оксида алюминия. Оксид алюминия обладает низкой теплопроводностью, действуя как тепловой экран для сверла, предотвращая проникновение тепла и позволяя теплу уноситься стружкой. Основа сверла остается при относительно низкой температуре, сохраняя свою твердость и продлевая срок службы.
Сверла с покрытием могут достигать скоростей резания более чем на 30% выше, чем сверла без покрытия. Для более крупных сверл, например, диаметром 17,1 мм, линейная скорость 80-100 метров в минуту вполне достижима, и повышение эффективности значительно. Кроме того, покрытие обеспечивает смазку, делая удаление стружки более плавным и предотвращая прилипание стружки.
У нас есть немецкий клиент, который специализируется на пресс-формах высокой твердости, с материалами, термообработанными до HRC52. Они пробовали сверла нескольких поставщиков, но срок службы составлял всего около 20 отверстий на сверло. После того как мы нанесли покрытие TiAlN и отрегулировали угол при вершине до 145°, срок службы увеличился до 80 отверстий. Теперь клиент заказывает 100 сверл в месяц.
Некоторые клиенты спрашивали нас, почему некоторые из наших сверл имеют нецелые размеры, например 17,1 мм, 14,6 мм и 8,1 мм.
Ответ кроется в чертежах пресс-форм.
Многие отверстия в конструкциях пресс-форм номинально имеют диаметр 17 мм, но фактические допуски на посадку требуют некоторого зазора. Если сверло имеет диаметр ровно 17 мм, отверстие после развертывания может получиться 17,02 мм, что приведет к свободной посадке. Если сверло изготовлено диаметром 17,1 мм, отверстие после развертывания будет в пределах 17,02-17,03 мм, обеспечивая идеальную посадку.
Хотя разница в 0,1 мм кажется небольшой, в подгонке пресс-форм даже крошечное несоответствие может иметь большое значение.
Та же логика применима к размеру 8,1 мм. Многие выталкивающие штифты имеют стандартный диаметр 8 мм, но между штифтом и плитой необходим небольшой зазор для обеспечения плавного движения. 8,1 мм – идеальный размер для этого зазора.
Эти нецелые размеры являются наилучшими значениями, основанными на многолетнем опыте работы с клиентами. Мы не просто производим сверла; мы создаем инструменты, которые закрепляют этот опыт.
Наш ассортимент сверл с диаметрами от 8,1 мм до 17,1 мм и длиной режущей части от 47 мм до 93 мм разработан для удовлетворения конкретных сценариев обработки.
8,1×61: Длинное, тонкое сверло, специально разработанное для глубоких отверстий в плитах выталкивающих штифтов. При типичной толщине плиты 50-70 мм длина режущей части 61 мм позволяет сверлу просверлить отверстие за один проход без необходимости смены инструмента. Более глубокая и широкая канавка обеспечивает плавное удаление стружки в глубоких отверстиях.
8,8×47: Этот размер соответствует стандартному сверлу 3xD и является универсальным выбором для сверления отверстий средней глубины. Длина режущей части 47 мм обеспечивает хорошую жесткость и высокую эффективность.
10,8×57 и 14,6×65: Эти сверла среднего размера используются для сверления охлаждающих каналов или отверстий для позиционирования вставок. Их длина режущей части 57 мм и 65 мм обеспечивает баланс между жесткостью и удалением стружки, гарантируя, что они могут сверлить на требуемую глубину без ущерба для производительности.
17,1×93 и 17,1×73: Эти сверла идеально подходят для сверления отверстий под направляющие колонки. Для крупных пресс-форм толщина плиты обычно составляет 80-100 мм, и длина режущей части 93 мм идеально подходит для сверления за один проход. Для более тонких плит версия с длиной 73 мм обеспечивает лучшую жесткость.
Каждый размер разработан для конкретного сценария обработки пресс-форм, и ценность индивидуализации заключается в адаптации сверла к требованиям заказчика, а не в принуждении заказчика подгонять стандартные продукты.
Типы отверстий в пресс-формах по функции и их основные технические требования
| Тип отверстия | Типичное применение | Основные технические требования | Обычный диапазон диаметров | Диапазон отношения длины к диаметру |
|---|---|---|---|---|
| Базовое отверстие | Отверстие под направляющую колонку, отверстие под направляющую втулку | Перпендикулярность ≤0,01/100мм, Допуск позиционирования ≤±0,02мм | 12-25мм | 3-8x |
| Функциональное отверстие | Отверстие в плите выталкивающего штифта, отверстие под обратный штифт | Допуск диаметра отверстия H7-H8, Шероховатость поверхности Ra ≤1,6мкм | 3-12мм | 5-15x |
| Технологическое отверстие | Охлаждающие каналы, отверстия под нагревательные стержни | Допуск позиционирования ≤±0,1мм, Отсутствие ступеньки в стенке отверстия | 6-20мм | 5-20x |
Специфика обработки пресс-форм означает, что стандартные сверла часто с трудом идеально соответствуют реальным условиям работы. Суть проектирования нестандартных размеров заключается в переводе технологических требований в точные параметры инструмента.
При проектировании длины резания необходимо учитывать три ключевых фактора: глубину отверстия, пространство для удаления стружки и жесткость инструмента.
Принцип сверления за один проход: Для сквозных отверстий длина резания должна быть на 2-5 мм больше глубины отверстия, чтобы избежать проблем, вызванных сменой инструмента, таких как следы от инструмента и ошибки вторичного позиционирования. Например, в версии с длиной резания 93 мм цель состоит в том, чтобы просверлить плиту толщиной 80-90 мм за один проход.
Принцип приоритета жесткости: Для глухих отверстий длина резания не должна быть чрезмерно большой. Чрезмерно большая длина резания не только увеличивает стоимость инструмента, но и снижает жесткость. Версия с длиной резания 73 мм оптимизирована для глубины отверстий 50-70 мм, обеспечивая баланс между необходимостью удовлетворения технологических требований и максимизацией жесткости.
Диаметр хвостовика должен соответствовать диапазону зажима патрона станка, а также учитывать жесткость зажима и предотвращение интерференции.
Конструкция усиленного хвостовика: Для режущего диаметра 17,1 мм в паре с диаметром хвостовика 18 мм это типичная конструкция усиленного хвостовика. По сравнению с прямым хвостовиком 17 мм, хвостовик 18 мм обеспечивает большую силу зажима и жесткость. По сравнению со стандартным хвостовиком 20 мм, эта конструкция позволяет избежать хлопот, связанных с переходом на более крупный патрон.
Конструкция с уменьшенной шейкой и предотвращением интерференции: Для режущего диаметра 8,1 мм в паре с диаметром хвостовика 10 мм эта конструкция имеет структуру с уменьшенной шейкой. Более тонкая режущая часть позволяет проникать глубже в узкие места, в то время как более толстый хвостовик обеспечивает стабильный зажим, что обычно используется при обработке вставок и подобных операциях.
На чертежах пресс-форм часто встречаются нецелые диаметры (например, 17,1 мм, 14,6 мм, 8,1 мм), которые не являются ошибками проектирования, а являются результатом точных расчетов, основанных на допусках посадки.
Например, для отверстия под направляющую колонку номинальный диаметр может составлять 17 мм, но готовое изделие обычно требует размера 17,02-17,03 мм. Если используется сверло диаметром 17 мм, припуск под развертывание составит всего 0,02-0,03 мм, что затрудняет обеспечение качественного развертывания. Используя сверло диаметром 17,1 мм, припуск под развертывание можно контролировать в пределах 0,07-0,08 мм, что обеспечивает как стабильность процесса развертывания, так и пространство для регулировки окончательных размеров.
Та же логика применима к сверлам диаметром 8,1 мм, обычно используемым для отверстий в плитах выталкивающих штифтов. Номинальный диаметр выталкивающего штифта составляет 8 мм, и для обеспечения плавного движения штифта требуется небольшой зазор 0,05-0,1 мм между штифтом и плитой. Таким образом, 8,1 мм является оптимальным выбором.
Эти нецелые размеры являются наилучшими значениями, полученными на основе многолетнего опыта работы с клиентами. Мы не просто производим сверла; мы создаем инструменты, которые воплощают в себе эти накопленные знания.
Управление сроком службы карбидных сверл должно следовать принципу экономического срока службы инструмента, а не максимального срока службы.
Проведите испытания на резание и запишите количество отверстий, просверленных новым инструментом до его выхода из строя.
Постройте кривую износа, чтобы определить критическую точку, в которой размерная стабильность инструмента начинает снижаться.
Используйте 70-80% от количества отверстий в критической точке в качестве порога для экономического срока службы инструмента.
Фиксированная замена: Замена инструмента после заданного количества отверстий, подходит для серийного производства.
Контролируемая замена: Оценка состояния инструмента на основе таких сигналов, как мощность шпинделя и звуки резания, идеально подходит для автоматизированных производственных линий.
Применение цельнокарбидных сверл в производстве пресс-форм давно переросло грубый подход «просто сделать отверстие». От механических соображений выбора углов при вершине до направляющих механизмов структур режущих кромок и принципов термостойкости технологий покрытия — каждая техническая деталь служит одной главной цели: повышению экономической эффективности производства пресс-форм при обеспечении точности обработки.
Свойства материалов для пресс-форм продолжают улучшаться: от HRC40 до HRC50 и даже HRC60; требования к точности постоянно растут: от 0,02 мм до 0,01 мм и даже до микрона. Эти тенденции предъявляют более высокие требования к технологии сверл. Однако основные технические принципы остаются неизменными: точное соответствие геометрических параметров инструмента конкретным потребностям обработки.
Будь то контроль перпендикулярности отверстий под направляющие колонки, удаление стружки из глубоких отверстий в плитах выталкивающих штифтов или сверление наклонных входов для охлаждающих каналов — каждая производственная задача решается на основе глубокого понимания условий обработки. Это техническая основа, которая позволяет цельнокарбидным сверлам постоянно соответствовать постоянно растущим требованиям производства пресс-форм.
Мы разрабатываем дизайн в соответствии с требованиями клиентов или предлагаем им наши новые разработки. Благодаря мощным возможностям OEM/ODM мы можем удовлетворить ваши потребности в поставках. | HSSE-CPM метчики | Тараны HSS-PM |
| Тараны HSSE-M42 | Тараны HSSE / HSS |
| Тараны с спиральным канавками | Тараны с прямыми канавками |
| Тараны с спиральной точкой | Многофункциональные тараны |
| Буры из твердого сплава | Буры с прямой спиралью |
| Буры для центрирования | Сменные буры U |
| Фрезы с плоским концом | Фрезы с шаровой головкой |