Формирование глубоких цилиндрических полостей и каналов с отношением глубины к калибру свыше десяти диаметров представляет собой сложнейшую технологическую задачу для фрезерных станков с ЧПУ. Закупорка стружечных канавок и перегрев приводят к мгновенному заклиниванию инструмента в глубине массива. В нашей практике применение специализированной монолитной оснастки с внутренним подводом СОЖ высокого давления гарантирует идеальную прямолинейность оси.
Особенности кинематики глубоких проходов с вылетом свыше 10D
При работе длинным осевым инструментом решающее значение имеет предотвращение изгибных автоколебаний и увода вершины от теоретической оси. На больших вылетах поперечная жесткость стержня резко снижается, подчиняясь кубической зависимости от общей длины. Наш цеховой опыт показывает, что обязательное предварительное формирование короткого пилотного гнезда исключает отклонение оси.
Пилотный канал глубиной в два диаметра служит жесткой прецизионной направляющей втулкой для длинного пера при его первоначальном заходе в заготовку.
- Предварительное центрование жестким монолитным резцом с углом при вершине 140 градусов.
- Безударный вход длинного инструмента на пониженных оборотах шпинделя до трехсот в минуту.
- Плавный разгон до рабочей скорости резания только после полного погружения направляющей ленточки.
Выверенная ступенчатая кинематика гарантирует сохранение соосности глубокого канала с отклонением не более одной сотой миллиметра на сто миллиметров длины.
Конструкция твердосплавной оснастки с внутренним подводом охлаждения
Современные монолитные твердосплавные буры для глубоких каналов оснащаются двумя винтовыми спиральными каналами для сквозной подачи охлаждающей жидкости. Геометрия вершины включает четырехфасеточную заточку с самоцентрирующейся поперечной режущей кромкой и двойной ленточкой на периферии. А зеркально полированные стружечные канавки исключают прилипание горячей стружки к телу инструмента.
Двойная направляющая ленточка обеспечивает надежное базирование оснастки по стенкам формируемого цилиндра, выполняя роль скользящего подшипника трения.
| Отношение длины к диаметру L/D | Конструктивный тип инструмента | Требуемое давление СОЖ, бар | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| От 8D до 15D | Монолитное перо с внутренними каналами | 25 – 40 бар | Проходка без прерывистого вывода за один непрерывный цикл |
| От 16D до 30D | Инструмент глубокого бурения с двойной ленточкой | 40 – 70 бар | Обязателен пилотный канал 1.5D–2.0D, непрерывный рез |
| Свыше 30D до 50D | Однокромочные ружейные буры (Gun Drills) | 60 – 100 бар | Прямой V-образный паз, наружный отвод стружки вдоль стебля |
Подобрать оборудование под вашу задачу
Программирование прерывистых циклов с полным выводом и ломкой стружки
При разделке отверстий без подачи жидкости под сверхвысоким давлением управляющая программа строится на базе прерывистых циклов G83 или G73. Алгоритм G73 выполняет периодический микроотвод оправки на полмиллиметра для механического надлома стружки без выхода из отверстия. В нашей цеховой практике цикл G83 с полным выводом стержня на ускоренном ходу используется для гарантированной очистки канавок от стружки.
Расчет переменного шага заглубления Q в цикле G83 подчиняется правилу прогрессивного уменьшения глубины каждого следующего шага по мере погружения в массив заготовки.
При проходке на глубину свыше двадцати диаметров величина каждого последующего шага заглубления уменьшается на пятнадцать процентов для предотвращения переполнения канавок стружкой.
Роль высокого давления СОЖ от пятидесяти бар для стружкоотвода
Подача смазочно-охлаждающей жидкости через шпиндель под высоким давлением служит главным фактором непрерывной выборки глубоких каналов без вывода инструмента. Мощный гидравлический поток выталкивает сегменты стружки по спиральным канавкам наружу с огромной скоростью. А качественная масляная эмульсия одновременно создает гидродинамический клин под направляющими ленточками стержня.
Минимальный объемный расход СОЖ рассчитывается исходя из диаметра инструмента по эмпирической зависимости:
\[Q_{сож} = (0.8 \dots 1.5) \cdot D\]
где параметр \(D\) выражает калибр канала в миллиметрах, а \(Q_{сож}\) указывает минимальный минутный расход жидкости в литрах в минуту при давлении от пятидесяти бар.
| Калибр канала, мм | Минимальное давление СОЖ | Расход эмульсии, л/мин | Скорость резания \(V_c\) (сталь 40Х) |
|---|---|---|---|
| Ø 4.0 – 6.0 мм | 50 – 70 бар | 8 – 12 л/мин | 80 – 110 м/мин |
| Ø 8.0 – 12.0 мм | 40 – 60 бар | 16 – 24 л/мин | 90 – 120 м/мин |
| Ø 14.0 – 20.0 мм | 30 – 50 бар | 25 – 40 л/мин | 100 – 130 м/мин |
Технические критерии предотвращения увода оси и поломки инструмента
Безаварийная глубокая проходка базируется на строжайшем контроле соосности шпинделя и минимальном радиальном биении патрона. Использование гидропластовых оправок или термопатронов с радиальным биением менее двух микрометров исключает асимметрию нагрузки на режущие кромки. А вывод длинного инструмента из колодца выполняется строго на медленной подаче при отключенном вращении шпинделя.
Практический протокол наладки операции глубокой проходки на станке с ЧПУ включает:
- Сверление короткого направляющего пилотного колодца жестким центровочным пером с углом 140°.
- Заход длинного инструмента в пилотное отверстие со скоростью подачи 1000 мм/мин при частоте 300 об/мин.
- Включение высокого давления СОЖ и разгон шпинделя до рабочих оборотов внутри пилота.
- Непрерывное резание на рабочей подаче до заданной отметки глубины Z без остановок.
- Остановка вращения шпинделя до 50 об/мин и плавный вывод инструмента на рабочей подаче.
Соблюдение этой строгой последовательности исключает заклинивание длинного инструмента и обеспечивает идеальную прямолинейность отверстий.
