Ta članek se osredotoča na vrtanje delov gredi v globoke luknje. V procesu vrtanja je zelo pomembno za obdelavo notranje luknje hitro vrtljivih delov votle gredi smiselno uporabiti bakelitno podporno tulko, povečati togost vrtalne cevi, povečati sprednje vodilo na sprednjem koncu orodje, izboljša koaksialnost notranje luknje in zunanjega kroga, kakovost hrapavosti površine in kakovost obdelave.
Že dolgo je obdelava globokih lukenj težava obdelave. V našem podjetju je votla vrtalna gred ključni del CNC vrtalnega stroja. Tolerančne zahteve glede koaksialnosti, naravnosti in hrapavosti površine notranje luknje in zunanjega kroga so razmeroma visoke, dimenzijska toleranca pa je tudi relativno stroga. Že vrsto let obdelava globokih lukenj votle vrtalne gredi omejuje celotno proizvodnjo.
Za primer vzemimo vrtalni jašek našega CNC vrtalnega stroja za talne obloge (hfbc1636). Material vrtalne gredi je 38CrMoAlA, s kaljenjem 265-285hbw. Najmanjše razmerje med premerom in dolžino luknje tega dela je približno 92: 1. Z običajnimi metodami vrtanja v globoke luknje je težko izpolniti zahteve glede risanja. Iz tega razloga smo naredili naslednje izboljšave v postopku vrtanja v globoke luknje, kot je prikazano na sliki 1.
Glede na obstoječo opremo našega podjetja pri vrtanju izberemo strojno orodje za vrtanje globokih lukenj tk2125a, rezalnik pa sprejme jetni sesalni bit za obdelavo globokih lukenj, ki ga obdelamo s potiskanjem.
Med vrtanjem je postopek naslednji: obračanje pilotne luknje → vrtanje φ 38 mm skozi luknjo → obračanje zunanjega kroga (odprava različne osi med luknjo in zunanjim krogom) → razbremenitev napetosti → ravnanje → zunanje brušenje → razširitev in vrtanje do globine 3566 mm → širjenje in dolgočasno do globine φ 74 + 0 in globina do velikosti risbe → nadaljnji postopki.
V preteklosti je bil pri vrtanju en konec obdelovanca pritrjen s samocentrirno vpenjalno glavo obdelovalnega orodja, drugi konec je bil zategnjen s tlačno ploščo, sredina pa je bila na sredini.
Pri vrtanju se obdelovanec vrti v smeri naprej, vrtalna cev se vrti v obratni smeri in osno podaja. Na začetku vrtanja ga vodi odsek vodilne luknje. Sveder je podprt s podpornim trakom, dolgim približno 25-40 mm, desni konec obdelovanca pa s podpornim tulcem za podporo vrtalne cevi. Rezalna tekočina vstopi v notranjo luknjo obdelovanca z desnega konca, potaknjenci pa se odvajajo v notranjo luknjo vrtalne cevi skozi odprtino za odsesovanje na sprednjem koncu svedra.
Ker se pri vrtanju uporablja vrtalna metoda, sta sveder in vrtalna cev podvržena aksialnemu tlaku, vendar sta podprta samo sveder in konec vrtalne cevi, sredina vrtalne cevi pa ni podprta, kar povzroči pomanjkanje togosti vrtalne cevi v procesu vrtanja, kar lahko povzroči nagibanje, upogibanje in tresljaje pri naletu na trde točke, kar ima za posledico slabo koaksialnost, naravnost in okroglost obdelane notranje luknje in zunanjega kroga ter hrapavo površino notranja luknja je tudi slaba, zato lahko povzroči nastanek odpadkov. Za podrobnosti glejte sliko 2.
Da bi izboljšali kakovost obdelave notranje luknje votle vrtalne gredi, smo naredili naslednje izboljšave v postopku vrtanja:
(1) Pri vrtanju na vrtalno cev namestite podporno tulko, približno 300 mm, da učinkovito podprete vrtalno cev. Vendar pa mora biti med vrtanjem globokih lukenj dovolj tekočine za rezanje, da vstopi v notranjo luknjo obdelovanca, ohladi orodje in odstrani odrezke skozi notranjo luknjo vrtalne cevi (glej sliko 3). Zato zunanji krog nosilnega tulca oblikujemo v obliki pravokotnega zgloba, ki je izdelan iz bakelit. Ne more le učinkovito podpirati vrtalne cevi, povečati togost vrtalne cevi, zmanjšati obrabo med vrtalno cevjo in podpornim tulcem, temveč tudi izpolniti zahtevo, da lahko rezalna tekočina gladko vstopi v notranjo luknjo obdelovanca, ohladi rezalnik in vzemite žetone.
(2) V skladu z načelom svedra za ugrezitev je pred vodilnim nastavkom dodan vodilni del, da se izboljša koaksialnost zunanjega kroga notranje luknje.
(3) Da bi izboljšali življenjsko dobo bakelitnega nosilnega tulca, ga predhodno potopimo v rezalno tekočino, da zmanjšamo obrabo bakelitnega tulca. Obdelovalni center z dvojnim vretenom Za podrobnosti glejte sliko 3.
Po zgornjih izboljšavah, ko obdelamo globoko luknjo votle vrtalne gredi z velikim vrtalnim strojem za talne obloge, ne glede na to, ali gre za toleranco oblike in položaja ali velikosti in hrapavosti površine, lahko v celoti izpolnimo zahteve risbe.