Karbido grąžtai: tipai, pasirinkimas, dangos ir metalo gręžimo trikčių šalinimas

Karbido grąžtai yra numatytasis skylių gamybos įrankis daugumoje šiuolaikinių metalo apdirbimo dirbtuvių, tačiau ši sąvoka apima platų įrankių asortimentą, sukurtą labai skirtingiems darbams. Du grąžtai, ant kurių abiejų yra karbido ženklas, gali skirtis pagrindine medžiaga, danga, aušinimo skysčio konstrukcija ir smaigalio geometrija – ir nuo šių skirtumų priklauso, ar skylė bus išgręžta per kelias sekundes, ar sugadinta per vieną praėjimą. Šiame vadove paaiškinama, kas yra karbido grąžtai, kaip jie lyginami su didelės spartos plienu, kaip pasirinkti grąžtą plienui ir nerūdijančiam plienui, kuri danga tinka kokiai medžiagai, kada verta papildomų kainų už uždarą aušinimo skysčio konstrukciją ir ką reikia patikrinti, kai skylė išgręžiama netinkamai.

Kas yra karbido grąžtai ir kur jie naudojami

Vienetinio karbido grąžtai pagaminti iš volframo karbido su kobalto rišikliu. Ši medžiaga yra kur kas kietesnė ir daug karščiui atsparesnė už didelės spartos plieną: paskelbtuose įrankių palyginimuose nurodoma, kad karbido kietumas yra maždaug 89–93 HRA, o didelės spartos plieno – apie 62–67 HRC, o karščiui atsparumas atitinkamai yra apie 1200 °C ir apie 600 °C. Dėl šios savybių karbido įrankiai pliene gali veikti kelis kartus didesniu pjovimo greičiu nei didelės spartos plieno įrankiai – dažnai nurodoma, kad karbido atveju tai yra 80–200 m/min, o didelės spartos plieno – 25–40 m/min.

Kita vertus, karbido grąžtai yra trapūs. Karbidas atlaiko karštį ir abrasiškumą, tačiau neatlaiko smūgių, vibracijos ar netinkamo išlygiavimo. Karbido grąžtas, naudojamas su tvirtu stakliu, stabilia įtvare ir mažu nuokrypiu, ilgą laiką išlaikys nuokrypius; tačiau tas pats grąžtas, naudojamas rankiniame įrankyje arba susidėvėjusį antgalį, gali suskilti jau pirmoje skylėje. Paskelbtuose palyginimuose nurodoma, kad karbido grąžtų tarnavimo laikas pliene yra maždaug 10–20 kartų ilgesnis nei didelės spartos plieno, o jų vieneto kaina yra 3–5 kartus didesnė – todėl sprendimas paprastai priimamas atsižvelgiant į kainą už vieną skylę ir prastovas, o ne į vieno grąžto kainą.

Karbido grąžtų tipai

Dauguma katalogų karbido grąžtus grupuoja pagal konstrukciją ir pagal skylių problemą, kurią jie išsprendžia.

• Vienetinio karbido sraigtiniai grąžtai yra universalūs darbiniai grąžtai, naudojami plienui, ketui, aliuminiui ir spalvotiems metalams apdirbti. Jie yra tiesiakoto, tvirti ir tiekiami trumpų, vidutinių ir ilgų serijų variantais.
• Grąžtai su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu turi vidinius kanalus, kurie tiekia aušinimo skystį tiesiai į pjovimo briauną. Jie yra standartinis pasirinkimas gilioms skylėms ir medžiagoms, kurios gamina ilgus, susidėjusius drožles.
• Karbido antgalio grąžtai turi karbido įdėklą, priklijuotą prie plieninio korpuso. Jie tinka abrasiškam darbui, pavyzdžiui, mūrui, kai kuriems ketams ir didelio skersmens skylėms, kur viso karbido korpusas būtų neekonomiškas.
• Mikrogrąžtai yra vienetinio karbido įrankiai, skirti mažoms skylėms elektronikoje, medicininėse dalyse ir preciziniuose instrumentuose, kur didelis suklio greitis ir minimalus nuokrypis yra svarbesni už padavimo greitį.
• Laipsniniai grąžtai pjauna kelis skersmenis vienu įrankiu, todėl sumažėja įrankių keitimo skaičius lakštiniame metalo ir plonasienėse dalyse.
• Didelio našumo grąžtai turi specialiai taikymui pritaikytą griovelių geometriją, briaunos apdirbimą ir dangą, skirtą nerūdijančiam plienui, titanui, kietintam plienui ir superlydiniams.

Praktinė taisyklė yra ta, kad konstrukcija turi atitikti skylės reikalavimus, o ne katalogo puslapį: skersmuo, gylis, nuokrypis, medžiaga ir staklio tvirtumas kartu nurodo, kurį grąžtų tipą pasirinkti.

Karbido vs didelės spartos plieno grąžtai

Žemiau pateiktas palyginimas atspindi reikšmes, pateikiamas paskelbtuose įrankių leidiniuose. Tai yra tipinės reikšmės, skirtos orientuotis, o ne garantijos konkrečiam grąžtui ar stakliui, nes rezultatai labai priklauso nuo ruošinio, įtvaros ir pjovimo duomenų.

Praktiškai karbido grąžtai yra geresni, kai staklis yra tvirtas, nuokrypis yra svarbus, medžiaga yra kieta arba abrasiška, o įrankių keitimas kainuoja daugiau nei kainų skirtumas. Didelės spartos plieno arba kobalto didelės spartos plieno grąžtai vis dar yra tinkamas pasirinkimas vienkartiniam darbui, rankiniam gręžimui, remonto darbams ir senesniems stakliams, kurių nuokrypis gali suskildyti karbido briauną.

Kaip pasirinkti grąžtą plienui

Plienas nėra viena medžiaga. Minkštas plienas, legiruotasis plienas, nerūdijantis plienas ir kietintasis plienas elgiasi skirtingai, todėl pasirinkimas turėtų vadovautis nustatyta tvarka, o ne mėgstamu grąžtu.

1. Nustatykite medžiagos grupę. Įrankių leidiniuose naudojamos ISO grupės – P plienams, M nerūdijančiam plienui, K ketui, N spalvotiesiems metalams, S superlydiniams ir H kietoms medžiagoms. Grupė lemia briaunos apdirbimą, dangą ir pjovimo duomenis.
2. Pasirinkite grąžto konstrukciją. Vienetinio karbido – greičiui, tikslumui ir tarnavimo laikui stabiliose sąlygose; karbido su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu – gyliui ir drožlių išvalymui; kobalto didelės spartos plieno – kai tvirtumas yra ribotas arba apimtys yra mažos.
3. Suderinkite smaigalio geometriją. 135° padalintas smaigalys savaime centruojasi, sumažina trauką ir neleidžia grąžtui slinkti ant legiruotojo ir nerūdijančiojo plieno. 118° smaigalys yra universalesnis, tačiau kietuose metaluose dažnai reikia pradinės skylės.
4. Patikrinkite griovelių ilgį pagal skylės gylį. Grioveliai turi būti ilgesni už skylę ir medžiagos storį, kad drožlės galėtų išeiti; trumpų griovelių grąžtas gilioje skylėje susidaro šiukšles ir perkaitsta.
5. Nuspręskite dėl aušinimo skysčio. Vidinis aušinimo skystis yra beveik privalomas, kai gylis viršija maždaug 5×D, ir tampa nepakeičiamas, kai gylis yra 8×D ir daugiau.
6. Pasirinkite dangą pagal medžiagą, o ne pagal dėžutės spalvą.
7. Patikrinkite tvirtumą ir nuokrypį – įtvaras, tvirtinimas ir suklio būklė lemia, ar karbido grąžtas gali būti naudojamas.
8. Pradėkite nuo gamintojo pateiktų pjovimo duomenų ir derinkite juos pagal drožles ir apkrovą, o ne pagal spėjimus.

Kai skersmuo viršija maždaug 12–13 mm kietame pliene, sraigtinis grąžtas pradeda sunkiai dirbti; žiediniai pjaustytuvai arba keičiamųjų įdėklų grąžtai paprastai tampa geresniu sprendimu, ir ta pati logika galioja, kai skylė yra didelė, palyginti su stakliu.

Grąžto danga: TiAlN vs TiN

Dangos yra karščio valdymo priemonė. Jos ne pjauna, bet riboja, kiek karščio pasiekia karbido pagrindą ir kiek dilimas patiria briauna. Paskelbtose palyginimo lentelėse dažnai nurodomos šios reikšmės.

Dažna klaida yra manyti, kad TiAlN yra universalus patobulinimas. Geležies turinčiame darbe jis yra geresnis, nes aliuminis dangoje sudaro ploną oksido sluoksnį, kuris atsparus karščiui. Aliuminio ir kituose minkštuose spalvotųjų metalų lydiniuose jis gali veikti priešingai: danga skatina drožlių suvirinimą ir briaunos susidarymą, todėl poliruoti grioveliai, ZrN tipo dangos arba DLC yra geresnis pasirinkimas. TiN išlieka tinkamas, pigesnis variantas angliniam plienui ir ketui, kur pjovimo temperatūra yra vidutinė.

Grąžtai su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu gilioms skylėms

Drožlių išvalymas yra tikroji skylių gylio riba. Kai drožlės pradeda susidaryti grioveliuose, sukimo momentas didėja, karštis susidaro, ir grąžtas arba lūžta, arba palieka suplėšytą skylę. Grąžtai su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu išsprendžia šią problemą, tiekiant aušinimo skystį per vidinius kanalus tiesiai į pjovimo briauną, todėl drožlės išstumiamos iš skylės, o ne pjaunamos pakartotinai.

Paskelbtose įrankių gairėse gilių skylių karbido grąžtų šeimos siūlomos 8×D, 12×D ir net 20×D ilgio ir skersmens santykiais. Jie nėra keičiami su standartinio ilgio grąžtais: jiems reikia pakankamo aušinimo skysčio slėgio ir srauto, teisingo gylio santykio pasirinkimo ir tvirtos konstrukcijos. Kai aušinimo skysčio slėgis yra nepakankamas, pakopinį gręžimą su standartiniu grąžtu dažnai yra patikimesnis nei grąžtas su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu, veikiančiu nepakankamu slėgiu.

Nerūdijančiojo plieno gręžimas karbido grąžtais

Nerūdijantis plienas baudžia netinkamą grąžtą labiau nei minkštas plienas. Austeniniai tipai greitai sukietėja, o grąžtas, kuris trina, o ne pjauna, sukietina paviršių, į kurį bando įsiskverbti. Ilgos, susidėjusios drožlės tada apvynioja įrankį, užfiksuoja karštį ir sulaužo briaunas.

Karbido grąžtai nerūdijančiam plienui paprastai derinami su vidiniu aušinimo skysčio tiekimu ir aštresniu, teigiamu briaunos apdirbimu nei bendrosios paskirties grąžtai. Svarbiausia yra nuolatinis padavimas, o ne sustojimas, pakankamas aušinimo skystis drožlėms ir briaunai aušinti bei pjovimo duomenys, kurie leidžia įrankiui dirbti po sukietėjusiu sluoksniu. Kobalto didelės spartos plienas vis dar yra tinkamas alternatyva mažos apimties arba rankiniam darbui su nerūdijančiuoju plienu, kur jo tvirtumas yra svarbesnis už greitį.

Grąžto smaigalio kampas ir geometrija

Smaigalio kampas ir griovelio dizainas lemia, kaip grąžtas įsiskverbia ir kaip drožlės išeina.

• 118° yra tradicinis bendrosios paskirties smaigalys. Jis yra universalus ir atlaiko, tačiau kietuose metaluose dažnai reikia pradinės skylės arba centrinio grąžto, kad būtų galima tiksliai pradėti.
• 135° padalintas smaigalys savaime centruojasi, sumažina trauką ir sumažina slinkimą. Tai yra dažnas pasirinkimas legiruotajam plienui, nerūdijančiam plienui ir CNC darbui, kur pozicijos tikslumas yra svarbus.
• 140° ir plokštesni smaigaliai naudojami kai kuriuose didelio našumo ir kietoms medžiagoms skirtuose grąžtuose, keičiant įsiskverbimo lengvumą į briaunos stiprumą.
• Tinklo storis ir sraigės kampas kontroliuoja drožlių vietą ir tvirtumą. Kietos medžiagos renkasi stipresnius šerdis; ilgai pjaunančios rūšys reikalauja griovelio geometrijos, kuri greitai išstumia drožles.

Geometrija taip pat yra tai, kur svarbus galandimas: grąžtas, pergalandintas į kitokį smaigalio kampą, nebeatitinka pjovimo duomenų, su kuriais jis buvo įsigytas, ir našumas sumažėja, kol dar niekas nepastebimai nesulūžta.

Dažnos gręžimo problemos ir sprendimai

Kaina už vieną skylę padeda įvertinti šiuos simptomus. Grąžtas, kuris tarnauja ilgiau, bet nenuspėjamai sulūžta, paprastai yra brangesnis už pigesnį grąžtą, kuris iškeliamas pagal grafiką, nes atliekos, perdarymas ir neplanuotos prastovos kainuoja daugiau nei įrankis. Vienos detalės įrankio tarnavimo laiko, pergalandimų ir sustojimų sekimas yra vienintelis patikimas būdas palyginti du grąžtus tame pačiame darbe.

Dažnai užduodami klausimai

Ar karbido grąžtai verti investicijų mažose dirbtuvėse?

Tai priklauso nuo staklio, o ne nuo dirbtuvių dydžio. Jei suklis yra tvirtas, įtvaras yra geros būklės ir skylės yra gręžiamos gamyboje arba kietoje medžiagoje, karbido grąžtas paprastai sumažina kainą už vieną skylę. Retkarčiais atliekamam rankiniam gręžimui arba nestabilioms sąlygoms rizika, kad briauna suskilės, nusveria greičio privalumus.

Ar karbido grąžtai gali būti naudojami be aušinimo skysčio?

Kai kurie dengti tipai yra sukurti sausam arba minimalaus kiekio tepimui konkrečiose medžiagose, tačiau dauguma karbido gręžimo priklauso nuo aušinimo skysčio karščio valdymui ir drožlių išvalymui. Sausas pjovimas naudojant bendrosios paskirties karbido grąžtą pliene paprastai labai sutrumpina įrankio tarnavimo laiką.

Kokią dangą reikėtų naudoti aliuminiui?

Poliruoti grioveliai, ZrN tipo dangos arba DLC yra dažni pasirinkimai. TiAlN paprastai vengiama, nes jis skatina briaunos susidarymą ant aliuminio, o tai lemia prastą skylės apdailą ir nestabilius matmenis.

Ką tai reiškia pirkėjams

Pasirinkimas susiveda į keturis klausimus: kokia medžiaga, kokio gylio, kokio tikslumo ir koks yra staklio tvirtumas. Atsakykite į juos ir grąžtų šeima, danga ir aušinimo skysčio konstrukcija bus nustatyti. Grąžtai, įsigyti tik dėl kainos, dažnai perkami pakartotinai; grąžtai, suderinti su procesu, paprastai perkami vieną kartą ir pergalandinami.