Формы сменных вставок для U-сверла

Руководство по выбору формы сменного вставки U-Drill: от основ до практических приложений

Для профессионалов в области металлообработки выбор подходящей сменной вставки U-drill — это как выбор идеального инструмента. Это не только спецификации, но и реальная ситуация обработки. В этой статье объясняются особенности четырех распространенных форм вставок — квадратной, выпуклого треугольника, ромбической и шестиугольной, с четкими и практическими примерами, включая реальные сравнения обработки.

Сравнение основных характеристик форм

Физика геометрии вставки

1. Кривизна граней и распределение резательной силы

• Квадратные вставки: Углы 90° создают симметричное поле резательной силы
  • Положительный угол подреза (+7°) снижает сопротивление резанию
  • Однако прочность кончика снижается на 12% по сравнению с вставками с закругленными гранями
  • Типичное использование: обработка торца серого чугуна на скоростях до 250 м/мин
• Ромбические вставки:

  Острый угол 55° создает асимметричную механическую модель

  • Соотношение осевой силы увеличивается до 65% (по сравнению с 45% в стандартных вставках)
  • Износ боковой грани на каждой грани остается ≤0,15 мм при обработке титановых сплавов
  • Анализ резания: амплитуда основной частоты снижена на 42%

2. Оптимизация топологии чип-брейкера

Примечание: основано на стали AISI 1045, глубина реза 2 мм

Материаловедение и совместимость покрытий (новый раздел)

1. Матрица материала основы вставки

2. Прорывы в технологии покрытия

• Шестиугольные вставки:
  • Применено многослойное покрытие AlTiN/Si₃N₄ нано-покрытие (общая толщина 4 мкм)
  • Красная жесткость увеличена до 1200°C (по сравнению с 950°C в стандартных покрытиях)
  • При обработке стали H13 износ crater уменьшен на 60%
• Ромбические вставки:
  • Технология градиентного покрытия (TiCN → Al₂O₃ → TiN)
  • Коэффициент трения снижен с 0.7 до 0.45
  • Срок службы инструмента увеличен в 3.2 раза при резке Inconel 718

Практические сценарии применения

1. Квадратная вставка – экономичный выбор

• Особенность: Четыре режущие грани могут быть перенастроены для максимальной экономичности
• Пример: Обработка тормозных дисков из чугуна HT250 на автомобильном заводе
  • Вставка: WNMG080408
  • Параметры: 800 об/мин, подача 0,2 мм/об
  • Результат: Срок службы инструмента на грань — 4 часа, снижение себестоимости на 37%

2. Выпуклый треугольник – эксперт в обработке неровных профилей

• Специальный дизайн: Изогнутая грань снижает концентрацию напряжений
• Пример использования: Обработка алюминиевых корпусов с литейными дефектами
  • По сравнению с квадратными вставками:
    • Частота отколов граней снижена с 25% до 6%
    • Поверхностная отделка улучшена на 2 уровня
  • Примечание: Требуется высоконапорное охлаждение (≥70 бар)

3. Ромбическая вставка – специалист по точной обработке

• Преимущества:
  • Угол острия 55° против 80° у стандартных вставок
  • Сопротивление резанию снижено на 40%
  • Подходит для глубокой обработки отверстий (глубина > 5×D)
• Тестовый случай: Обработка трубных соединений из нержавеющей стали 304
  • Вставка: CCMT09T304
  • Показатели: 8 часов непрерывной обработки без износа
  • Отклонение диаметра < 0,02 мм

4. Шестиугольная вставка – чемпион по тяжелому резанию

• Основные инновации:
  • Каждая вставка используется 6 раз
  • Время замены инструмента сокращается на 50% по сравнению с квадратными вставками
• Пример: Производитель фланцев для ветровых турбин
  • Материал: Легированная сталь 42CrMo4
  • Параметры резания: Vc = 180 м/мин, ap = 6 мм
  • Скорость удаления материала: до 480 см³/мин

Дерево решений по выбору

• По твердости материала:
  • HRC < 30 → Предпочтительнее квадратные/шестиугольные вставки
  • HRC > 45 → Необходимо использовать ромбические вставки
• По глубине обработки:
  • Мелкие отверстия (<3D): любая форма
  • Глубокие отверстия (>5D): Ромбическая > Выпуклый треугольник
• По контролю за стоимостью:
  • Массовое производство: Шестиугольные > Квадратные
  • Малые партии: Ромбические > Выпуклый треугольник

Рекомендации по обслуживанию

• Квадратная вставка: Поворачивайте на 30° каждые 2 часа эксплуатации
• Ромбическая вставка: Используйте с виброгасительными держателями инструментов
• Шестиугольная вставка: Проверяйте износ посадочного места каждые 10 смен вставок
• Общее правило: Замените грань немедленно, если сила резания увеличится на 15%

Заключение

Практический опыт показывает, что при правильном подборе геометрии граней с материалами, оптимизации скоростей и подач, а также эффективном управлении охлаждением, эффективность обработки глубоких отверстий может увеличиться более чем на 40%. Понимание этих основных принципов не только раскрывает полный потенциал существующего оборудования, но и закладывает прочную основу для умного производства.