Tento príspevok sa zameriava na vŕtanie častí hriadeľa do hĺbky. V procese vŕtania má veľký význam pre obrábanie vnútorného otvoru vysokorýchlostných rotujúcich častí dutého hriadeľa rozumné použitie opornej objímky z bakelitu, zvýšenie tuhosti vŕtacej rúrky, zväčšenie predného vedenia na prednom konci nástroj, zlepšiť súosovosť vnútorného otvoru a vonkajšieho kruhu, kvalitu drsnosti povrchu a kvalitu obrábania.
Po dlhú dobu bolo obrábanie hlbokých dier obtiažnosťou obrábania. V našej spoločnosti je dutý vyvrtávací hriadeľ kľúčovou súčasťou CNC vyvrtávačky. Tolerančné požiadavky na súosovosť, priamosť a kvalitu drsnosti povrchu vnútorného otvoru a vonkajšieho kruhu sú pomerne vysoké a rozmerová tolerancia je tiež pomerne prísna. Obrábanie hlbokých otvorov dutého vyvrtávacieho hriadeľa už mnoho rokov obmedzuje kompletnú výrobu.
Vezmite si ako príklad vyvrtávací hriadeľ nášho podlahového CNC vyvrtávacieho stroja (hfbc1636). Materiál vyvrtávacieho hriadeľa je 38CrMoAlA s temperáciou 265-285hbw. Minimálny pomer dĺžky a priemeru otvoru v tejto časti je asi 92: 1. Je ťažké splniť požiadavky na kreslenie použitím konvenčnej metódy vŕtania hlbokých otvorov. Z tohto dôvodu sme vykonali nasledujúce vylepšenia procesu vŕtania hlbokých otvorov, ako je to znázornené na obrázku 1.
Podľa existujúceho vybavenia našej spoločnosti si pri vŕtaní zvolíme vŕtací stroj na vŕtanie hlbokých dier tk2125a a rezačka využíva tryskový sací bit na spracovanie hlbokých otvorov, ktorý sa spracováva prítlačným vyvrtávaním.
Počas vŕtania je proces nasledovný: otáčanie pilotného otvoru → vŕtanie priechodného otvoru φ 38 mm → otáčanie vonkajšieho kruhu (eliminácia rozdielnej osi medzi otvorom a vonkajším kruhom) → odľahčenie stresu → rovnanie → vonkajšie brúsenie → rozširovanie a vyvrtávanie do hĺbky 3 666 mm → rozširovanie a vyvrtávanie do hĺbky φ 74 + 0 a hĺbka do veľkosti výkresu → ďalšie postupy.
V minulosti bol pri vŕtaní jeden koniec obrobku upnutý samocentrovacím skľučovadlom obrábacieho stroja, druhý koniec bol utiahnutý prítlačnou doskou a v strede bola poskytnutá stredová podpera.
Pri vŕtaní sa obrobok otáča v smere dopredu, vŕtacie potrubie sa otáča v opačnom smere a posúva sa axiálne. Na začiatku vŕtania je vedený časťou vodiaceho otvoru. Vrták je podopretý nosnou lištou dlhou asi 25 - 40 mm a pravý koniec obrobku je podopretý nosnou objímkou na podoprenie vŕtacej rúrky. Rezná tekutina vstupuje do vnútorného otvoru obrobku z pravého konca a odrezky sa vypúšťajú do vnútorného otvoru vŕtacej rúrky cez výstupný otvor na triesku na prednom konci vrtáka.
Pretože sa pri vŕtaní používa metóda vyvrtávania, vrták a vŕtacie potrubie sú vystavené axiálnemu tlaku, ale je podopretý iba vrták a koniec vŕtacej rúrky a stred vrtnej rúrky nie je podopretý, čo má za následok nedostatok tuhosti vŕtacej rúrky v procese vŕtania, ktorý je ľahko spôsobiteľný ohybom, priehybom a vibráciami pri narážaní na tvrdé body, čo má za následok zlú súosovosť, rovnosť a zaoblenie spracovaného vnútorného otvoru a vonkajšieho kruhu a drsný povrch vnútorný otvor Stupeň je tiež zlý, ľahko spôsobí vznik odpadových produktov. Podrobnosti pozri na obrázku 2.
S cieľom zlepšiť kvalitu obrábania vnútorného otvoru dutého vyvrtávacieho hriadeľa sme vykonali nasledujúce vylepšenia metódy procesu vŕtania:
(1) Pri vŕtaní nainštalujte na vŕtaciu rúrku nosnú objímku, každá asi 300 mm, aby ste vŕtanú rúrku účinne podopreli. Počas vŕtania hlbokých otvorov však musí byť dostatok reznej kvapaliny, aby ste mohli vstúpiť do vnútorného otvoru obrobku, ochladiť nástroj a odniesť triesky cez vnútorný otvor vŕtacej rúrky (pozri obr. 3). Preto navrhneme vonkajší kruh nosnej objímky do tvaru obdĺžnikového drážkovania, ktoré je vyrobené z bakelitu. Môže nielen účinne podopierať vŕtaciu rúrku, zvyšovať tuhosť vŕtacej rúrky, znižovať opotrebenie medzi vŕtacou rúrkou a nosnou objímkou, ale tiež spĺňať požiadavku, aby rezná kvapalina mohla hladko vstúpiť do vnútorného otvoru obrobku, ochladiť rezačkou a odneste triesky.
(2) Podľa princípu zahĺbeného vrtáka sa vodiaca časť pridáva pred vystružovací vrták, aby sa zlepšila súosovosť vonkajšieho kruhu vnútorného otvoru.
(3) Aby sa predĺžila životnosť bakelitového podporného puzdra, ponoríme ho vopred do reznej kvapaliny, aby sme znížili opotrebenie bakelitového puzdra. Dvojvretenové obrábacie centrum Podrobnosti nájdete na obrázku 3.
Po vyššie uvedených vylepšeniach, keď spracúvame hlboký otvor dutého vyvrtávacieho hriadeľa pomocou vyvrtávacieho stroja veľkého typu, či už ide o toleranciu tvaru a polohy, alebo veľkosť a drsnosť povrchu, môžu úplne zodpovedať požiadavkám výkresu.