Borrning

Titanborrning

Borrning är en skärprocess där en borrkrona snurras för att skära ett hål med cirkulärt tvärsnitt i fasta material. Borrkronan är vanligtvis ett roterande skärverktyg , ofta flerpunkts. Borrkronan pressas mot arbetsstycket och roteras med hastigheter från hundratals till tusentals varv per minut . Detta tvingar skäreggen mot arbetsstycket och skär av spån (spån) från hålet när det borras.

Vid bergborrning görs hålet vanligtvis inte genom en cirkulär skärande rörelse, även om borrkronan vanligtvis roteras. Istället görs hålet vanligtvis genom att en borrkrona hamras i hålet med snabbt upprepade korta rörelser. Slagverkan kan utföras från utsidan av hålet (topphammarborr) eller inuti hålet ( borr i hålet, DTH). Borrar som används för horisontell borrning kallas drifterborrar .

I sällsynta fall används specialformade bits för att skära hål med icke-cirkulärt tvärsnitt; ett kvadratiskt tvärsnitt är möjligt.

Bearbeta

Borrade hål kännetecknas av deras vassa kant på ingångssidan och närvaron av grader på utgångssidan (såvida de inte har tagits bort). Dessutom har insidan av hålet vanligtvis spiralformade matningsmärken.

Borrning kan påverka arbetsstyckets mekaniska egenskaper genom att skapa låga restspänningar runt hålöppningen och ett mycket tunt lager av högt belastat och stört material på den nybildade ytan. Detta gör att arbetsstycket blir mer mottagligt för korrosion och sprickutbredning vid den belastade ytan. En slutoperation kan göras för att undvika dessa skadliga förhållanden.

För räfflade borrskär tas eventuella spån bort via räfflorna. Spån kan bilda långa spiraler eller små flingor, beroende på material och processparametrar. Typen av spån som bildas kan vara en indikator på materialets bearbetbarhet , med långa spån som tyder på god materialbearbetbarhet.

Om möjligt bör borrade hål placeras vinkelrätt mot arbetsstyckets yta. Detta minimerar borrkronans tendens att "gå", det vill säga att avböjas från hålets avsedda centrumlinje, vilket gör att hålet hamnar fel. Ju högre förhållandet mellan längd och diameter borrkronan har, desto större benägenhet att gå. Tendensen att gå förebyggs också på olika andra sätt, som inkluderar:

Etablera ett centreringsmärke eller särdrag före borrning, till exempel genom att:
- Gjuta , gjuta eller smida ett märke i arbetsstycket
- Center stansning
- Punktborrning (dvs mittborrning)
- Spot facing , som är bearbetning av ett visst område på en gjutning eller smide för att etablera en exakt placerad yta på en annars grov yta.
Begränsa borrkronans position med en borrjigg med borrbussningar

Ytfinish producerad genom borrning kan variera från 32 till 500 mikrotum. Finskärningar kommer att generera ytor nära 32 mikrotum och grovbearbetning kommer att vara nära 500 mikrotum.

Skärvätska används vanligtvis för att kyla borrkronan, öka verktygets livslängd, öka hastigheter och matningar , öka ytfinishen och hjälpa till att spruta ut spån. Applicering av dessa vätskor görs vanligtvis genom att översvämma arbetsstycket med kylvätska och smörjmedel eller genom att applicera en sprutdimma.

När du bestämmer vilken eller vilka borr som ska användas är det viktigt att överväga den aktuella uppgiften och utvärdera vilken borr som bäst skulle klara uppgiften. Det finns en mängd olika borrstilar som var och en har olika syften. Sublandborren kan borra mer än en diameter. Spadborren används för att borra större hålstorlekar. Den vändbara borren är användbar för att hantera spån.

Punktborrning

Syftet med punktborrning är att borra ett hål som ska fungera som en guide för att borra det sista hålet. Hålet borras bara halvvägs in i arbetsstycket eftersom det endast används för att styra början av nästa borrprocess.

Centrumborrning

Centerborr är ett tvåräfsat verktyg som består av en spiralborr med 60° försänkning; används för att borra försänkta mitthål i ett arbetsstycke som ska monteras mellan centrum för svarvning eller slipning.

Djupa hålsborrning

Spränghål flera meter långt, borrat i granit

Djuphålsborrning definieras som att borra ett hål med djupare än tio gånger hålets diameter. Dessa typer av hål kräver specialutrustning för att bibehålla rakheten och toleranserna. Andra överväganden är rundhet och ytfinish.

Djupa hålsborrning är i allmänhet möjlig med några få verktygsmetoder, vanligtvis pistolborrning eller BTA-borrning. Dessa är differentierade på grund av kylvätskeinföringsmetoden (intern eller extern) och spånborttagningsmetoden (intern eller extern). Att använda metoder som ett roterande verktyg och motroterande arbetsstycke är vanliga tekniker för att uppnå erforderliga rakhetstoleranser. Sekundära verktygsmetoder inkluderar trepanning, skalning och polering, dragborrning eller flaskborrning. Äntligen finns en ny typ av borrteknik tillgänglig för att möta detta problem: vibrationsborrning. Denna teknik bryter upp spånorna genom en liten kontrollerad axiell vibration av borren. De små spånorna tas lätt bort av borrens räfflor.

Ett högteknologiskt övervakningssystem används för att kontrollera kraft , vridmoment , vibrationer och akustisk emission. Vibrationer anses vara ett stort fel vid djuphålsborrning som ofta kan göra att borren går sönder. En speciell kylvätska används vanligtvis för att underlätta denna typ av borrning.

Pistolborrning

Pistolborrning utvecklades ursprungligen för att borra ut vapenpipor och används vanligtvis för att borra djupa hål med mindre diameter. Förhållandet mellan djup och diameter kan vara till och med större än 300:1. Det viktigaste med pistolborrning är att borrkronorna är självcentrerande; det är detta som möjliggör så djupa exakta hål. Skären använder en roterande rörelse som liknar en spiralborr; dock är bitarna utformade med lagerkuddar som glider längs hålets yta och håller borrkronan i mitten. Pistolborrning görs vanligtvis vid höga hastigheter och låga matningshastigheter.

Trepanning

Trepannerat hål i stålplåt, med pluggen borttagen och verktyget som skar den; i detta fall är verktygshållaren monterad på en svarvhuvud medan arbetsstycket är monterat på tvärsläden .

Trepanering används vanligtvis för att skapa hål med större diameter (upp till 915 mm (36,0 tum)) där en standardborr inte är genomförbar eller ekonomisk. Trepanering tar bort den önskade diametern genom att skära ut en solid skiva som liknar hur en kompass fungerar . Trepanering utförs på platta produkter som plåt, granit ( curling stone ), plattor eller strukturella delar som I-balkar . Trepanering kan också vara användbart för att göra spår för att sätta in tätningar , såsom O-ringar .

Mikroborrning

Mikroborrning avser borrning av hål mindre än 0,5 mm (0,020 tum). Borrning av hål med denna lilla diameter ger större problem eftersom kylvätskematade borrar inte kan användas och höga spindelhastigheter krävs. Höga spindelhastigheter som överstiger 10 000 RPM kräver också användning av balanserade verktygshållare.

Vibrationsborrning

Titanspån – konventionell borrning kontra vibrationsborrning

Vibrationsborrning av en aluminium-CFRP-flermaterialstapel med MITIS-teknik

De första studierna av vibrationsborrning började på 1950-talet (Pr. VN Poduraev, Moskva Bauman-universitetet). Huvudprincipen består i att generera axiella vibrationer eller svängningar utöver borrens matningsrörelse så att spånen bryts upp och sedan enkelt avlägsnas från skärzonen.

Det finns två huvudtekniker för vibrationsborrning: självunderhållna vibrationssystem och forcerade vibrationssystem. De flesta vibrationsborrningstekniker befinner sig fortfarande i ett forskningsstadium. Vid självhållen vibrationsborrning används verktygets egenfrekvens för att få det naturligt att vibrera under skärning; vibrationer är självunderhållna av ett massfjädersystem som ingår i verktygshållaren. Andra verk använder ett piezoelektriskt system för att generera och kontrollera vibrationerna. Dessa system tillåter höga vibrationsfrekvenser (upp till 2 kHz) för liten magnitud (ungefär några mikrometer); de är särskilt lämpliga för att borra små hål. Slutligen kan vibrationer genereras av mekaniska system: frekvensen ges av kombinationen av rotationshastigheten och antalet svängningar per varv (några svängningar per varv), med magnituden ca 0,1 mm.

Den sistnämnda teknologin är helt industriell (exempel: SineHoling®-tekniken från MITIS). Vibrationsborrning är en föredragen lösning i situationer som djuphålsborrning, flermaterialstapelborrning (flygteknik) och torrborrning (utan smörjning). Generellt ger det förbättrad tillförlitlighet och bättre kontroll över borrningsoperationen.

Cirkelinterpolerande

Orbital borrningsprincipen

Cirkelinterpolering , även känd som orbital borrning , är en process för att skapa hål med hjälp av maskinskärare.

Orbitalborrning bygger på att ett skärverktyg roteras runt sin egen axel och samtidigt kring en mittaxel som är förskjuten från skärverktygets axel. Skärverktyget kan sedan flyttas samtidigt i axiell riktning för att borra eller bearbeta ett hål – och/eller kombineras med en godtycklig sidorörelse för att bearbeta en öppning eller kavitet.

Genom att justera förskjutningen kan ett skärverktyg med en specifik diameter användas för att borra hål med olika diametrar enligt bilden. Detta innebär att skärverktygslagret kan reduceras avsevärt.

Termen omloppsborrning kommer från att skärverktyget "kretsar" runt hålets mitt. Den mekaniskt tvingade, dynamiska offseten vid orbitalborrning har flera fördelar jämfört med konventionell borrning som drastiskt ökar hålprecisionen. Den lägre tryckkraften resulterar i ett gradfritt hål vid borrning i metall. Vid borrning i kompositmaterial elimineras problemet med delaminering .

Material

Borrning i metall

Höghastighetstål spiralborrning i aluminium med denaturerad sprit smörjmedel

Vid normal användning bärs spån upp och bort från spetsen av borrkronan av borrkronans räfflor. Skäreggarna producerar mer spån som fortsätter spånornas rörelse utåt från hålet. Detta är framgångsrikt tills spånen packas för hårt, antingen på grund av djupare än normala hål eller otillräcklig backning (borttagning av borren något eller helt från hålet under borrning). Skärvätska används ibland för att lindra detta problem och för att förlänga verktygets livslängd genom att kyla och smörja spetsen och spånflödet. Kylvätska kan införas via hål genom borrskaftet, vilket är vanligt vid användning av en pistolborr. Vid skärning av aluminium i synnerhet, hjälper skärvätskan till att säkerställa ett jämnt och exakt hål samtidigt som metallen förhindras från att ta tag i borrkronan i processen att borra hålet. Vid skärning av mässing, och andra mjuka metaller som kan ta tag i borrkronan och orsakar "prat", en yta på ca. 1-2 millimeter kan slipas på skäreggen för att skapa en trubbig vinkel på 91 till 93 grader. Detta förhindrar "prat" under vilket borren river i stället för att skära metallen. Men med den formen av bitskärkant trycker borren bort metallen snarare än att ta tag i metallen. Detta skapar hög friktion och mycket varma spån.

Magnetisk borrmaskin (tillverkad av BDS Maschinen GmbH, Tyskland)

För tunga matningar och jämförelsevis djupa hål används oljehålsborrar i borrkronan, med ett smörjmedel som pumpas till borrhuvudet genom ett litet hål i borrkronan och rinner ut längs räfflingen. Ett konventionellt borrpressarrangemang kan användas vid oljehålsborrning, men det är vanligare i automatiska borrmaskiner där det är arbetsstycket som roterar snarare än borrkronan.

I maskiner för datornumerisk styrning (CNC) används en process som kallas hackborrning , eller avbruten skärborrning , för att förhindra att spån ansamlas skadligt vid borrning av djupa hål (ungefär när hålets djup är tre gånger större än borrdiametern) . Peckborrning innebär att man kastar borren halvvägs genom arbetsstycket, inte mer än fem gånger borrens diameter, och sedan dras tillbaka den till ytan. Detta upprepas tills hålet är färdigt. En modifierad form av denna process, kallad höghastighetsborrning eller spånbrytning , drar bara tillbaka borren något. Denna process är snabbare, men används bara i måttligt långa hål, annars kommer den att överhetta borrkronan. Den används också vid borrning av trådigt material för att bryta spånen. ^{[ självpublicerad källa? ]}

När det inte är möjligt att ta med materialet till СNС-maskinen kan en magnetisk basborrmaskin användas. Basen tillåter borrning i horisontellt läge och även i tak. Vanligtvis, för dessa maskiner, är det bättre att använda fräsar eftersom de kan borra mycket snabbare med mindre hastighet. Skärstorlekar varierar från 12 mm till 200 mm DIA och från 30 mm till 200 mm DOC (skärdjup). Dessa maskiner används ofta inom bygg-, tillverknings-, marin- och olje- och gasindustrin. Inom olje- och gasindustrin används pneumatiska magnetiska borrmaskiner för att undvika gnistor, samt speciella magnetiska rörborrmaskiner som kan fästas på rör av olika storlekar, även inuti. Kraftiga plåtborrmaskiner ger högkvalitativa lösningar inom tillverkning av stålkonstruktion, brokonstruktion, varv och olika områden inom byggsektorn.

Borrning i trä

trä är mjukare än de flesta metaller är det betydligt enklare och snabbare att borra i trä än att borra i metall. Skärvätskor används eller behövs inte. Huvudfrågan vid borrning av trä är att säkerställa rena ingångs- och utgångshål och förhindra bränning. Att undvika att bränna är en fråga om att använda vassa bitar och lämplig skärhastighet . Borrkronor kan riva ut träspån runt toppen och botten av hålet och detta är inte önskvärt i fina träbearbetningsapplikationer .

De allestädes närvarande spiralborrkronorna som används vid metallbearbetning fungerar också bra i trä, men de tenderar att flisa ut trä vid ingången och utgången av hålet. I vissa fall, som i hål för grovt snickeri, spelar hålets kvalitet ingen roll, och det finns ett antal bitar för snabb kapning i trä, inklusive spadbits och självmatande skruvbits . Många typer av specialiserade borrkronor för borrning av rena hål i trä har utvecklats, inklusive brad-point bits, Forstner bits och hålsågar . Flisning vid utgång kan minimeras genom att använda en träbit som stöd bakom arbetsstycket, och samma teknik används ibland för att hålla hålinföringen snygg.

Hål är lättare att starta i trä eftersom borrkronan kan placeras exakt genom att trycka in den i träet och skapa en fördjupning. Bitsen kommer alltså att ha liten tendens att vandra.

Andra

Vissa material som plast såväl som andra icke-metaller och vissa metaller har en tendens att värmas upp tillräckligt för att expandera och göra hålet mindre än önskat.

Relaterade processer

Följande är några relaterade processer som ofta följer med borrning:

Förborrning: Denna process skapar ett stegvis hål där en större diameter följer en mindre diameter delvis in i ett hål.
Försänkning: Denna process liknar försänkning men steget i hålet är konformat.
Boring: Boring förstorar exakt ett redan befintligt hål med en enda punktskärare.
Friktionsborrning: av hål med plastisk deformation av föremålet (under värme och tryck) istället för att skära det.
Broschning: Broschning är utformad för att förstora storleken på ett hål för att lämna släta sidor.
Punktbeläggning: Detta liknar fräsning, det används för att ge en plan maskinyta på arbetsstycket i ett lokaliserat område

Se även

externa länkar