Ferde felületre fúrni?

A forgácsoló megmunkálások közül az egyik legkülönlegesebb technológia a fúrás: mindennap használt technológia, számos szerszámmal elvégezhető a furat megmunkálás, mégis számos olyan jelenség léphet – és lép is – fel fúrás közben, melynek pontos elméletét nem ismerjük, pusztán tapasztalati úton szerzett ismeretekkel tudjuk kiküszöbölni. Ilyen jellegű empirikus ismeret határozza meg a fúrók homlokkialakításának kúpszögét.

Nachi_bottom_drill_article

Általánosan elfogadott kialakítás a csigafúrók kúpszögének 118°, 125°, stb. homlokszöge, különböző anyagminőségekhez, mely szögeket tapasztalati úton határoztak meg az évek során. Jelen cikkben egy érdekességet mutatnánk be, egy sík homlokkialakítású fúrót (kvázi 180° homlokkialakítású fúrót), ismertetve a technológia előnyeit, hátrányait, illetve hasonló szerszám kialakításokat.

A csigafúróval fúrás során fellépő problémák közül a leggyakoribbak a ferde felületen történő fúrás, vagyis amikor a felület és a szerszám tengelye által bezárt szög nem derékszög, illetve átmenő furatok készítésénél a fúrószerszám túloldali kilépésénél létrejövő sorjásodás.

[youtube]JsRrwy32xKY[/youtube]

A ferde felületen való fúrás veszélye a furat merőlegességének hibája, rosszabb esetben a szerszám törése. A fúrás során, amikor a csigafúrót a ferde felülethez illesztjük és a fúró fogást még nem vett, csak a kereszt élek találkozási pontjában minimális szintű képlékeny alakváltozást szenved az anyag, a fúró végére ható erők egyenlőtlensége miatt a szerszám kis mértékig kitér a fúrás tengelyéből. A tervezett irányú fúrástól eltérő irányt vesz, mely eredménye a szerszám befeszülése, törése lehet. A jelenség elkerülésére gyakran a ferde felületet lemarják, hogy a fúró merőleges felületen kezdje meg a fúrást.

A kilépő oldali sorjásodás oka pontosan még nem ismert. Feltételezések szerint az oka a következő: az utolsó fogásvételek során a kilépő oldal közelében az anyagvastagság olyan vékony, hogy a szerszám előtolásából származó erők kihajlítják a forgácsot, nem pedig elnyírják. Tipikus példája a lemezek vagy hidegen hengerelt, 4 mm-nél kisebb falvastagságú szelvények fúrása. Az alapanyag gyártásának technológiájából, a hengerlésből adódóan a hengerlés irányában az anyag szilárdsági tulajdonságai kedvezőbbek, így a kilépő oldali forgács valószínűen inkább kihajlik, mintsem hogy nyíródjon. Erre általános megoldás a fúró kúpszögének növelése, szélsőséges esetben akár 130° környékére.

Nachi_figure_cikk

Átmenő fúrás során keletkező kilépési sorja típusok

A japán Nachi-Fujikoshi kifejezetten speciális kialakítású, egyedi tömör keményfém szerszámokra specializálódott gyártó termékkínálatában megtalálható az Aqua drill Ex tömör keményfémfúró, melynek specialitása a teljesen síkfelületű homlokkialakítás. A szerszám homlokkialakítása miatt alkalmas ferde felületek fúrására, illetve a teljesen 180°-os végkialakítás miatt jelentősen növeli a kilépő oldali forgács nyíródását.

A technológia hátránya egyrészt, hogy mivel nem kúpos a szerszám, ezért nem központoz, másrészről hátrány lehet az alkalmazható technológiai ablak is. Bár a szerszámnak meg kell adni a fúráshoz szükséges vágósebességet, a fellépő magasabb forgácsoló erők miatt az előtolása jelentősen korlátozott, anyagfüggően akár 3-szor, 4-szer lassabban tudunk dolgozni. A technológia másik hátránya az ára: tömör keményfém szerszám, esetenként bevonatos és speciális kialakítás. A kilépő oldali felsorjásodás esélye lényegesen csökkenthető, de ferde felületek fúrásnál való gazdaságosság kíván némi utána számolást. Mi az olcsóbb és gyorsabb technológiai: egyszerű szármaróval való síkba marás, utána egy egyszerű csigafúróval való fúrás két szerszámmal, vagy a két műveletelem összevonása? Mi a gyorsabb? A két szerszám használata, majd a cserélés ideje visszajöhet a korlátozott technológiai paraméterekkel történő 180°-os fúróval való megmunkálással? Értelemszerűen ez anyag, alkatrész-kialakítás és sok más egyéb tényezőtől függő kérdés.

Fontos megjegyezni, hogy hasonló technológiák már korábban is használatban voltak. Ilyen technológia a leszúró-tömör marószerszámmal történő fúrás (nem összekeverendő a váltólapkás axiális maróval). A leszúrómaró jellegzetessége, hogy az egyik főéle túl van húzva a középponton, vagyis a keresztélek találkozási pontja nem esik egybe a szerszám tengelyével. A kialakítását tekintve szinte azonos, mint egy egyszerű tömör szármaróé. Az ilyen leszúrómarók elérhetőek 3, 4 élű kivitelben is. A leszúró marókat általában 3xD mélységig alkalmazzák maximum, míg a Nachi bizonyos fúróit akár 5xD mélységig is lehet alkalmazni. Továbbá kis szögű ferde felületeknél alkalmazhatóak gömbvégű marók is.

Források:
http://mephim.net/watch/NACHI-GSX-MILL
http://www.nachiamerica.com/1-21/Cutting-Tools/Catalogs/Brochures/#Brochures
http://www.practicalmachinist.com/vb/general-archive/using-end-mill-drill-holes-92525/
http://www.cnczone.com/forums/general-metalwork-discussion/49354-drilling-end-mills.html