Hűtőfolyadék át a dörzsárón: hogyan javítja a belső hűtésű dörzsározás a furatok minőségét

A hűtőfolyadék-átvezető dörzsár nyomás alatt álló hűtőfolyadékot szállít a szerszámtest belső csatornáin keresztül, és azt közvetlenül a vágóéleknél engedi ki. Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan működnek ezek a szerszámok, milyen gépi feltételeket igényelnek, és hogyan kell megítélni a tűrésekre, a felületminőségre és a szerszámélettartamra vonatkozó állításokat a megrendelés leadása előtt.

Mi az a hűtőfolyadék-átvezető dörzsár?

A hűtőfolyadék-átvezető dörzsár olyan precíziós dörzsárszerszám, amelynek belső hűtőfolyadék-csatornái át vannak marva a szerszámtesten. A nyomás alatt álló hűtőfolyadék az orsóból e csatornákon át áramlik, és a vágóélek közelében távozik, vagy axiálisan a szerszám csúcsán, vagy radiálisan a hornyokon keresztül. Ahelyett, hogy külső öblítőfúvókákra támaszkodna a vágási zón elérése érdekében, a szerszám pontosan oda szállítja a hűtőfolyadékot, ahol a vágás történik.

Ez a kialakítás ott a legfontosabb, ahol a külső hűtés nehezen tud működni: mély furatokban, zsákfuratokban és olyan anyagokban, amelyek szállal vagy tapadóan forgácsolódnak. A forgács furatból való kiöblítésével és a vágási zóna hőmérsékletének stabilizálásával a hűtőfolyadék-átvezető dörzsár segít az átmérő megtartásában, a kész felület védelmében és a szerszámélettartam meghosszabbításában a sorozatgyártásban végzett dörzsárazás során.

Miért dominálják a keményfém hűtőfolyadék-átvezető dörzsárak a precíziós gyártást?

A CNC-gyártáshoz értékesített legtöbb belső hűtésű dörzsár szilárd keményfémből vagy keményfém-csúcsos kivitelben készül. A gyorsacélhoz (HSS) képest a keményfém sokkal nagyobb kopásállóságot biztosít, hosszabb ideig tartja meg a méretet a sorozatgyártás során, és nagyobb vágási sebességeket tesz lehetővé. A HSS továbbra is ésszerű választás kis szériák és prototípusok esetén, mert szívósabb, olcsóbb és könnyen újraélezhető; a nagy volumenű precíziós dörzsárazáshoz azonban a keményfém a szokásos alapanyag.

A szállítók általában ultrafinom vagy mikroszemcsés keményfém-minőségeket adnak meg ezekhez a szerszámokhoz. A finomszemcsés keményfém élesebb vágóélt tart meg, ami csökkenti a vágási erőket, és elősegíti a furatminőséget és az él szilárdságát is. Nagyobb átmérőknél egyes gyártók forrasztott csúcsos vagy acéltestű, keményfém-csúcsos kivitelt kínálnak, amely alacsonyabb költséggel biztosít átmenő hűtési teljesítményt, mint a szilárd keményfém test.

Az átmenő orsós hűtéses dörzsárazás gépi követelményei

A hűtőfolyadék-átvezető dörzsár csak akkor működik megfelelően, ha a hűtőfolyadék valóban eljut a szerszámhoz. A gépnek rendelkeznie kell átmenő orsós hűtőfolyadék-rendszerrel (TSC), amely jellemzően 20–80 bar nyomást biztosít az alkalmazástól függően. A szerszámtartónak tömítettnek kell lennie a belső hűtéshez — a hűtőfolyadéktömítésű befogófejek vagy hidraulikus tokmányok gyakori választások —, mert a száraztartó csatlakozásnál fellépő szivárgás csökkenti a nyomást, mielőtt a hűtőfolyadék elérné a vágóéleket.

A hűtőfolyadék állapota is számít. Ezekben a szerszámokban a belső csatornák kicsik, ezért a hűtőfolyadékot szűrni kell, és a vízben oldható vágófolyadékot általában körülbelül 5–8%-os koncentrációban tartják, mentesítve a járatokat eltömítő szemcséktől. A TSC-orsóval nem rendelkező műhelyek nem tudják hatékonyan használni a belső hűtésű szerszámokat; ebben az esetben a külső öblítő hűtés vagy a kompatibilis szerszámokkal ellátott MQL (minimális mennyiségű kenés) berendezés a reális alternatíva.

Mély furat dörzsárazás és forgácseltávolítás

A forgács a fő ellenség a mélyfurat-dörzsárazásban. Amint a méret-átmérő arány körülbelül 3:1 fölé nő, a forgácsnak nincs természetes kijárata; a hornyokba tömörül, újralevágásra kerül, megkarcolja a furatot, túlméretessé teszi a lyukat, és eltörheti a szerszámot. A belső hűtés ezt úgy oldja meg, hogy a forgácsot folyamatosan kiszorítja a furatból, mielőtt az összetömörülne vagy újralevágásra kerülne.

Megfelelő átmenő orsós hűtés esetén a vásárlók stabil eredményekre számíthatnak olyan méretarányoknál, amelyeket a hagyományos dörzsárazás nem tud elérni. A szerszámgyártók általában a belső hűtésű fúrókat körülbelül 10×D-re értékelik, és hűtőfolyadék-átvezető dörzsárakat kínálnak körülbelül 8×D mélységű furatokhoz, a mélyebb alkalmazásokhoz pedig fúrólyukfúrásos vagy BTA-eljárásokhoz fordulnak. Két további előny közvetlenül következik ebből: a stabil vágási zóna hőmérséklet állandó furatátmérőt biztosít a gyártási szériában, és a csökkentett vágási erő-ingadozás javítja a furat egyenességét a mély lyukakban.

Hűtőfolyadék nyomás a dörzsárazáshoz

A nyomás az a változó, amelyet a vásárlók leggyakrabban alábecsülnek. A dörzsárgyártók jellemzően 300 és 1000 psi (20–70 bar) közötti üzemi nyomást adnak meg a hűtőfolyadék-átvezető szerszámokhoz, és néhányan 20–80 bar (300–1200 psi) nyomást írnak elő a furat mélységétől függően. Egy általános irányelv: körülbelül 20 bar a minimális a hatékony forgácsöblítéshez az 5×D-ig terjedő furatokban, míg az 5–10×D tartományba eső furatoknál 40–80 bar szükséges. Kb. 10 bar alatt a forgácseltávolítás megbízhatatlanná válik, és a szerszámélettartam csökken.

A nagyobb nyomás nem automatikusan jobb. A túlzott nyomás hidraulikusan kiterjesztheti a furatot, vagy károsíthatja a kényes munkadarab-elemeket, ezért kövesse a szerszámgyártó nyomásajánlását az adott átmérőre és mélységre, és győződjön meg arról, hogy a szivattyú állandó térfogatot szállít, nem csak a csúcsnyomást.

Zsáklyukak vs. átmenő furatok: a megfelelő hűtőfolyadék-szállítás kiválasztása

A hűtőfolyadék-átvezető dörzsárak kétféle szállítási kivitelben kaphatók, és a lyuk típusához való illesztés fontos. A középső betáplálású szerszámok a szerszám elejéből vezetik ki a hűtőfolyadékot. Zsáklyuk esetében a hűtőfolyadék a furat aljára csapódik, visszaöblít a vágóéleken, és a forgácsot felfelé és kifelé tolja — pontosan erre van szüksége egy zsáklyukműveletnek. Átmenő lyuk esetén ez az elülső sugár egyszerűen a távoli oldalon távozik anélkül, hogy nedvesítené a vágóéleket, így a hűtőfolyadék elpazarolódik. A hornyos betáplálású szerszámok, ahol a hűtőfolyadék radiálisan a hornyokon keresztül távozik, a megfelelő választás az átmenő lyukakhoz, mert a hűtőfolyadék oldalra távozásakor elárasztják a vágóéleket.

A spirálirány kölcsönhatásba lép a hűtőfolyadék-szállítással. A bal oldali spirál a szerszám előtt tolja a forgácsot, ami megfelel a hornyos betáplálású dörzsárakhoz az átmenő lyukakban; a jobb oldali spirál a szárak felé húzza vissza a forgácsot, ami kiegészíti a középső betáplálású dörzsárakat a zsáklyukakban. A környezetbarát termeléshez a kompatibilis szerszámokkal végzett MQL-dörzsárazás is lehetőség, de a forgácseltávolítást szorosan figyelemmel kell kísérni, mert az MQL sokkal kevesebb folyadékmennyiséget biztosít, mint a nagynyomású hűtés.

Hűtőfolyadék-átvezető dörzsár vs. standard dörzsár

A standard dörzsár külső hűtésre és nyitott hornyokra támaszkodik. Könnyű anyagokból készült, sekély átmenő lyukak esetén továbbra is ésszerű, olcsóbb megoldás marad. Az alábbi táblázat összefoglalja a gyártás során számító különbségeket:

A gyakorlati szabály: ha a lyukak körülbelül 3×D-nél mélyebbek, zsáklyukak, vagy ragadós anyagokba, például rozsdamentes acélba vagy titánötvözetekbe készülnek, a belső hűtésű kialakítás általában megtérül a kevesebb selejt alkatrész és a ritkább szerszámcserék révén.

H7 dörzsár tűrés és felületminőség

A furatminőség az, ahol a belső hűtés a mért eredményben megmutatkozik. A keményfém belső hűtésű dörzsárak gyártói általában a standard gyártásban H7 furattűrést (IT7 osztály) céloznak meg, míg egyes gyártók H6-os tűrést kínálnak merevebb beállításokhoz. A jelentett felületminőségi értékek Ra 1,6 µm-től Ra 0,4 µm-ig terjednek az anyagtól, előtolástól és szerszámgeometriától függően. Az alacsony ütés — gyakran 3 µm vagy annál kisebb a vágási átmérőnél — kulcsfontosságú tényező, mert az ütés miatt a dörzsár egyenlőtlenül vág, és megnöveli a furatot.

Ezek a számok a szállító által jelentett képességek, nem minden beállításra vonatkozó garancia. A következetes elérésükhöz merev gép és munkadarab-befogás, a vezetőfúrás által hagyott helyes dörzsárási ráhagyás, stabil hűtőfolyadéknyomás és az anyaghoz igazított előtolás szükséges. Kérje meg a szállítókat, hogy adjanak meg vizsgálati jelentéseket és alkalmazási adatokat az Ön furatátmérőjéhez és anyagához, mielőtt elkötelezné magát egy tűrési osztály mellett.

Fontos tanulságok a vásárlók számára

• Illessze a szerszámot a lyukhoz: középső betáplálású a zsáklyukakhoz, hornyos betáplálású az átmenő lyukakhoz, és erősítse meg, hogy a spirálirány támogatja a forgácseltávolítást.
• Először ellenőrizze a gépet: a TSC-szivattyú nyomása, a tömített szerszámtartók, a szűrés és a hűtőfolyadék koncentrációja előfeltételek, nem fejlesztések.
• Méretezze a nyomást a mélységhez: körülbelül 20 bar az 5×D-ig terjedő furatokhoz és 40–80 bar az 5–10×D tartományba eső furatokhoz.
• A precíziós állításokat bizonyítékok alapján ítélje meg: kérje meg a tűrési osztályt (általában H7), a várható Ra-tartományt, az ütés specifikációját és a vizsgálati jelentéseket.
• Mély, zsáklyuk vagy ragadós anyagú lyukak esetén hasonlítsa össze a teljes furatonkénti költséget — a belső hűtés általában a selejt, az utólagos megmunkálás és a szerszámcserék terén nyer.