Глубокое сверление

Когда говорят о глубоком сверлении, многие сразу представляют просто длинное сверло и станок. Это, пожалуй, главное заблуждение. На деле, это целая технологическая дисциплина, где на первый план выходит не столько длина, сколько контроль — за отводом стружки, охлаждением, биением, геометрией канавки. В литейно-кузнечном производстве, как у нас на ООО Цзиюань Юйбэй, это часто критичный этап для валов, штоков, гильз. И если на этапе ковки или электрошлакового переплава мы добились идеальной структуры металла, то испортить заготовку на финальной стадии неправильным сверлением — обидно и дорого.

От теории к цеху: где начинаются реальные проблемы

В учебниках всё красиво: рассчитал подачу, скорость, подал СОЖ — и получай готовое отверстие. В жизни, на том же горизонтальном токарном станке, начинается самое интересное. Например, при обработке длинной поковки вала для пресса. Заготовка уже прошла отжиг, улучшение в электрических печах, её повесили на станок. Казалось бы, всё центровано. Но при входе в глубину метрового отверстия начинает сказываться неидеальность самой поковки — микронеоднородность, остаточные напряжения после ковки. Сверло, даже самое качественное, начинает ?уводить?. Не критично, но на допуск в пару десятых уже влияет.

Или классика — стружка. При глубоком сверлении в вязких сталях, с которыми мы часто работаем, стружка не ломается красивым ?ёжиком?, а идет тяжелой, витой спиралью. Если система подачи СОЖ под давлением не справляется с её эвакуацией, происходит задир, заклинивание. Ломается сверло, а иногда — и дорогая заготовка. Мы через это проходили, пока не подобрали оптимальную геометрию режущей части и давление охлаждающей эмульсии. Это не данные из каталога, а эмпирика, записанная в журнал оператора.

Тут стоит вспомнить про наше основное оборудование, например, гидравлический ковочный пресс. Поковки с него — массивные, прочные. Но при сверлении глубоких осевых отверстий под гидравлику иногда вскрываются внутренние дефекты — флокены, мелкие раковины, которые не выявила УЗК. И это уже не проблема сверления, а вопрос к предыдущим переделам. Приходится останавливаться, принимать решение — браковать или, если позволяет чертёж, смещать ось сверления. Такие моменты в нормативной документации не опишешь.

Инструмент и СОЖ: две стороны одной медали

Много пробовали разных поставщиков свёрл — односпиральные, пушечные, со внутренним подводом охлаждения. Для нашего годового объёма в 5000 тонн поковок это существенная статья расходов. Выяснилась простая, но важная вещь: нет универсального решения. Для отверстий малого диаметра (до 30 мм) но большой глубины в улучшенных сталях лучше работают твердосплавные сверла с особой шлифовкой канавки. Для крупных диаметров в заготовках после электрошлакового переплава, где металл особенно чистый, но плотный, эффективнее оказались классические спиральные сверла из быстрорежущей стали, но с модифицированным углом в плане.

А вот охлаждающая жидкость — это отдельная история. Мы долго использовали стандартную эмульсию. Но при глубоком сверлении в глухое отверстие она не успевала отводить тепло от кончика сверла, особенно на глубинах свыше 15-20 калибров. Перешли на СОЖ с большей смазывающей способностью и, что ключевое, на систему с фильтрацией тонкой очистки. Мельчайшая абразивная пыль от предыдущих операций точения убивала инструмент быстрее, чем перегрев. После модернизации системы стойкость сверл выросла на треть — это не реклама, а факт из сменного отчёта.

Иногда помогает нестандартный подход. Был случай с изготовлением полой оси. Чертеж требовал глубокое отверстие по всей длине с жёстким допуском по прямолинейности. Стандартное сверление давало отклонение. Тогда технологи предложили комбинированный метод: сначала глубокое сверление на черновой допуск с запасом, а затем протягивание развёрткой с направляющей. Рискованно, так как можно ?завалить? и развёртку. Но рассчитали режимы, и — получилось. Это тот самый опыт, который в компании остаётся в виде устных рекомендаций от старших мастеров.

Связь с другими переделами: нельзя работать в вакууме

У нас в компании направления деятельности выстроены в цепочку: электрошлаковый переплав → ковка → отжиг → токарка → улучшение. И глубокое сверление — это чаще всего операция в рамках токарной обработки. Но её успех закладывается раньше. Например, режим отжига после ковки. Если переотпустить металл, он становится слишком мягким, ?вязким? для резания — стружка налипает, сверло забивается. Если недотпустить — повышенная твёрдость и внутренние напряжения уведут сверло в сторону. Термист и токарь должны работать в связке, а не просто передавать заготовку по цеху.

То же с заготовкой после электрошлакового переплава. Казалось бы, металл гомогенный. Но если в процессе ЭШП был нестабильный режим, могут возникнуть зональные неоднородности. При сверлении это чувствуется по изменению звука, цвета стружки. Оператор с опытом сразу останавливается, проверяет. Автоматика такого не заметит. Поэтому, кстати, мы не спешим переводить все процессы на ЧПУ для таких ответственных деталей. Человеческое внимание и реакция пока незаменимы.

Оборудование, конечно, определяет многое. Наши горизонтальные токарные станки позволяют вести обработку с поддержкой люнета, что критично для длинных валов. Но даже на хорошем станке нужно правильно его настроить. Центровка, соосность шпинделя и пиноли задней бабки — банальные вещи, но именно они становятся причиной брака в 80% случаев, когда винят ?плохое сверло?. Мы раз в смену делаем контрольную проточку и замер, просто как рутину. Это сэкономило кучу времени и денег.

Экономика процесса: когда дешевле — дороже

В условиях нашего масштаба (30 человек в компании) каждый простой или переделка бьют по плану. Поэтому к глубокому сверлению мы подходим с точки зрения общей эффективности, а не скорости прохода. Бывало, пытались ускориться, увеличив подачу. В итоге — сломанное сверло, испорченная заготовка, простой станка на замену инструмента и, возможно, необходимость заново проходить всю цепочку начиная с ковки для новой поковки. Итоговые потери в разы превысили ?экономию? тех двух часов работы.

Отсюда родилось внутреннее правило: для каждой новой марки стали или типа поковки (а их у нас за год проходит немало) мы сначала делаем технологическую пробу. Берём обрезок, сверлим, смотрим на стружку, замеряем износ инструмента, шероховатость. Только потом запускаем в серию. Это кажется медленным, но в итоге надежным. Информацию по удачным режимам для типовых изделий мы собираем в простую базу — обычный файл с таблицами, доступный всем операторам на участке.

Сейчас, с ростом заказов на сложные изделия, где требуется глубокое отверстие с высоким классом чистоты, задумываемся о специализированном станке для глубокого сверления, а не об универсальном токарном. Но это вопрос инвестиций. Пока же выкручиваемся оптимизацией того, что есть. И, честно говоря, этот опыт ?выкручивания? даёт больше понимания сути процесса, чем работа на идеальном автоматизированном комплексе. Понимаешь каждую переменную в цепи: от химии металла после ЭШП до угла заточки сверла на доводочном камне.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, глубокое сверление для нас — это не изолированная операция. Это финальный, очень чуткий индикатор качества всей предыдущей работы: и переплава, и ковки, и термообработки. Если здесь пошли проблемы — ищи причину раньше. И наоборот, стабильный, предсказуемый процесс сверления говорит о том, что весь технологический цикл отлажен. Как на нашем предприятии ООО Цзиюань Юйбэй — мы к этому и стремимся, чтобы каждый передел, от электропечи до токарного станка, работал как одно целое. И тогда глубокое отверстие — это не вызов, а просто очередной, хорошо контролируемый этап в создании надежной поковки.

Возможно, для кого-то это покажется излишним вниманием к деталям. Но в тяжёлом литейно-кузнечном производстве мелочей не бывает. Особенно когда речь идёт о метре стали и отверстии диаметром в пару сантиметров, которое должно быть идеально прямым и чистым. Здесь любая теория проверяется практикой, а любой каталоговый режим — поправкой на конкретную партию металла, влажность в цеху и опыт оператора. Вот такая это работа.