Специальное оборудование и система ВТА – эффективная технология глубокого сверления

Обработка высокоточных отверстий методом глубокого сверления, в наши дни – широко распространённая технологическая операция в области металлообработки.

При всём многообразии оборудования, существует 3 основные системы глубокого сверления:

– ELB – однорезцовое сверление, также имеет название Gun-drilling (оружейное сверление) и применяется для получения отверстия с внутренним диаметром от 0,7 до 40 (50) мм. Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) подается внутрисистемно. Выведение шлама (стружечной смеси) производится по продольному желобку на внешней стороне инструмента.

– BTA – эта технология предназначена для глубокого сверления с внешней подачей смазочно-охлаждающей жидкости и применяется при сверлении отверстий диаметром до 250мм – при сплошном сверлении, и до 400мм – при рассверливании. Этот способ называют также однотрубным или STS (Single Tube System) сверлением. Смазочно-охлаждающая жидкость подается снаружи в пространство между сверлом и стенкой обрабатываемого материала. Стружка отводится внутрисистемно через отверстие в сверлильной трубе.

– Ejector – эжекторная технология глубокого сверления или DTS (Double Tube System) применяется при сверлении отверстий диаметром от 18 до 180мм (до 250мм при рассверливании). Смазочно-охлаждающая жидкость подается в пространство между наружной трубой и внутренней трубой (двухтрубный способ). СОЖ поступает с наружной стороны сверлильной головки, омывает её и отводится вместе со стружкой во внутреннюю сверлильную трубу. Система ВТА

Наиболее распространённая система, применяемая для высокоточного высокопроизводительного глубокого сверления – ВТА (Boring and Trepanning Association).

Принципиальная схема сверления системы ВТА представлена на Рис.1.

Принципиальная схема глубокого сверления системы ВТА

Система состоит из сверлильной головки, которая крепится к сверлильной трубе (стеблю) посредством прямоугольной резьбы с крупным шагом – для быстрого и надёжного крепления. Резьба на сверлильной головке бывает внутренняя и наружная, одно- или четырёх- заходная, в зависимости от типа сверла и диаметра сверления.

Диаметр сверлильной трубы на 2-3мм меньше диаметра сверлильной головки, что обеспечивает зазор между сверлёным отверстием и наружным диаметром сверлильной трубы. В этот зазор под высоким давлением (10-80 бар) подаётся СОЖ. Такая схема подачи СОЖ позволяет доставлять охлаждающую жидкость непосредственно к режущим кромкам, а большие объёмы прокачиваемой жидкости (по сравнению с однорезцовым сверлением ELB) быстро удаляют из зоны резания стружку.

Производительность системы BTA, для ряда материалов достигает до 400% в сравнении с производительностью системы ELB (при равных параметрах сверлёного отверстия).

Система ВТА покрывает наибольший диапазон диаметров сверления, в сравнении с другими системами (ELB и DTS).

Для прямого (сплошного) сверления используются свёрла от 6 до 250мм. Компания «TaeguTec» производит сверлильные головки ВТА диаметром от 8 до 245мм (рис. 2), в комплекте со сверлильными трубами. Крепление сверлильных головок унифицировано со сверлильными трубами других производителей. Для системы DTS компания «TaeguTec» производит сверлильные головки диаметром от 18 до 168мм.

Сверлильные головки типа ВТА

Для трепанации (кольцевое, корончатое сверление) – разновидность системы ВТА – используют специальные фрезы диаметром до 760мм.
Глубина сверления достигает L = 100xD и более (до 10000мм).

Система ВТА используется только на специализированных станках глубокого сверления, обеспечивающих необходимую схему подачи СОЖ и уплотнение между торцом обрабатываемой детали и устройством подачи СОЖ (см. Рис. 1). Эта система – лучший выбор для высокопроизводительного глубокого сверления, и для вязких обрабатываемых материалов с плохим стружкообразованием, таких как коррозионно-стойкая сталь, сплавы на основе титана, низкоуглеродистые стали.

      Качество при глубоком сверлении ВТА характеризуется несколькими показателями:
  • шероховатость просверленного отверстия;
  • точность диаметра отверстия;
  • прямолинейность отверстия (эксцентричность – для деталей вращения);
  • величина облоя на выходной стороне сверлёного отверстия.
      Величину этих показателей, главным образом, определяют следующие факторы:
  • качество и тип инструмента (сверлильной головки);
  • технические характеристики и состояние оборудования (стабильность оборотов шпинделя и подачи, необходимое давление и температура СОЖ, марка и качество фильтрации СОЖ, отсутствие излишней вибрации сверлильной трубы);
  • качество оснастки (сверлильная труба, кондукторные втулки, виброгаситель, патроны для зажима цилиндрических заготовок);
  • свойства материала и геометрия обрабатываемой детали;
  • длина и вес детали (для деталей вращения);
  • режимы резания (для конкретного диаметра и глубины сверления, материала и необходимой производительности).

Сверлильные головки ВТА производства компании «TaeguTec» позволяют достигать шероховатости отверстия до Ra 3мкм (при механическом креплении твердосплавных пластин), до Ra 2мкм (при напайных пластинах), и до Ra 1-2мкм (при использовании зенкеров для рассверливания с удлинёнными опорными пластинами).

Каким образом достигается столь высокое качество поверхности ? Возникающие радиальные режущие силы передаются с помощью опорных (направляющих) пластин (см. Рис.1.) на стенки обрабатываемого отверстия, поверхности которого полируются под давлением. Это воздействие можно усилить с помощью конструктивных преобразований опорных планок (прежде всего, увеличив их длину). В результате получаются поверхности высокого качества.

По точности сверлёного отверстия достигаются квалитеты IT9 – IT7.

Опорные пластины и кондукторная втулка определяют соосность сверлёного отверстия и геометрической оси заготовки (для тел вращения) в начальный момент сверления – т.н. эксцентриситет. После выхода опорной пластины из кондукторной втулки сверлильная головка самоцентрируется до окончания сверления, вот почему стадия «засверливания» является определяющей для эксцентричности сверлёного отверстия. Увеличение длины опорных пластин, в данном случае, улучшает показатели эксцентричности сверлёного отверстия.

Кроме того, на эксцентричность оказывают влияние: косина торца заготовки, который подвергается засверливанию, точность осевого позиционирования заготовки (для деталей вращения), жесткость сверлильной трубы, глубина сверления и другие факторы.

Одним из важнейших факторов, определяющих качество и производительность при глубоком сверлении, наряду с инструментом, является оборудование.

Европейские лидеры в производстве станков глубокого сверления, использующих систему ВТА – компании «TBT Tiefbohrtechnik» и «LOCH Prazisions-Bohrtechnik» (Германия). Современные станки для глубокого сверления позволяют обрабатывать как малогабаритные детали длиной от 200мм и весом от нескольких килограмм (коленвалы ДВС), так и крупногабаритные детали длиной до 10000мм и весом до нескольких тонн (цилиндры высокого давления, специальные валы) – рис.3.1., 3.2..

Крупногабаритный станок глубокого сверления (система ВТА)

Технический центр «ВариУс» готов выбрать оптимальную для Ваших задач систему сверления, осуществить подбор и поставку инструмента, оптимизировать режимы резания, а также, при необходимости, поставить оборудование для глубокого сверления, в соответствии с требованиями и бюджетом Заказчика (поставку оборудования осуществляет дочерняя компания «ВариТек»).

Бобух К.А.

Материалы по теме: