Идея дизайна

Цельные твёрдосплавные свёрла обладают хрупкостью и высокой стоимостью; в сравнении с ними быстрорежущие стальные свёрла отличаются большей вязкостью и более низкой ценой, однако при чрезмерной длине сверла невозможно гарантировать надёжность обработки. Сверла со сменными режущими пластинами обеспечивают хорошее соотношение цены и качества, но после сверления всё равно требуется последующая развертка или расточка; свёрла с напайными твёрдосплавными пластинами при износе требуют перенапайки. Поэтому возникает вопрос: почему бы не изготовить на стальном хвостовике цельную твёрдосплавную коронку или режущую кромку, чтобы одновременно воспользоваться преимуществами твёрдосплавного режущего лезвия и стального хвостовика? Именно в этом и заключается концепция сверла со сменной зубчатой коронкой.

Данный сверло со сложной конструкцией не только объединяет высокую точность и скорость резания, присущие твердосплавным свёрлам, с низкой стоимостью стального хвостовика, но и позволяет исключить два времязатратных и дорогостоящих технологических этапа — замену и закрепление сверла, а также повторную заточку режущей кромки. Такое сверло, сохраняя точность сверл с напайными твердосплавными пластинами, одновременно повышает производительность и снижает себестоимость продукции. Цельнотвёрдосплавная коронка зубьев выполнена по самовыравнивающейся геометрической схеме, что делает его пригодным для обработки с высокими требованиями к размерной точности и позволяет пользователям соблюдать весьма жёсткие допуски на диаметр отверстий.

Основные преимущества

(1) Быстрая замена

По словам г-на Чхве Маньсока, менеджера по продукту компании YESTOOL из Республики Корея, основными преимуществами свёрл со сменными режущими пластинами являются сокращение производственного цикла и снижение производственных затрат. С момента разработки таких свёрл 12 лет назад они неизменно конкурируют со свёрлами из быстрорежущей стали и сварными твёрдосплавными свёрлами; при этом их наиболее заметным достоинством является отсутствие необходимости повторной заточки и повторного нанесения покрытия. Фактически, эффективность работы свёрл со сменными режущими пластинами настолько высока, что они способны соперничать даже с цельнотвёрдосплавными свёрлами; в то же время их стальной хвостовик значительно дешевле по сравнению с цельнотвёрдосплавными свёрлами.
Экономия времени заключается в том, что при замене зубчатой коронки не требуется снимать корпус инструмента с цангового патрона — достаточно просто отсоединить сверло от корпуса и установить новое. Если оператору необходимо увеличить диаметр отверстия, достаточно заменить только режущую головку, не вынимая корпус инструмента из станка. Один и тот же корпус может быть совместим с несколькими типоразмерами свёрл. Существуют различные способы крепления сверла к корпусу: компания YESTOOL использует два винта, проходящие через сверло и соединяющие его с корпусом; компания Sandvik Coromant фиксирует зубчатую коронку надёжно и безопасно, ввинчивая винт на тяге в нижнюю часть коронки; компании ISCAR и Ingersoll используют шпоночное соединение для поворотной фиксации зубчатой коронки на корпусе инструмента.

Господин Цуй Ваньчжи сообщил, что замена одного зубчатого венца занимает всего 20 секунд и после замены не требуется никаких регулировок. Разумеется, перед установкой необходимо очистить соединительную поверхность сжатым воздухом, чтобы избежать повреждения корпуса инструмента.

Менеджер по обучению компании ISCAR Майк Гадзински оценивает, что замена одного зуба коронки занимает примерно 30 секунд, тогда как замена цельного инструмента требует 10 минут. По его словам, автомобильная промышленность действительно с большим воодушевлением воспринимает эту технологию, поскольку сокращение времени простоя имеет для неё чрезвычайно важное значение.

(2) Сокращение затрат

Производители свёрл со сменными напайными пластинами обычно также гордятся низкой стоимостью этого инструмента. Дело в том, что в таких свёрлах только напайные пластины изготавливаются из твёрдого сплава и крепятся к стальному хвостовику, что делает их значительно дешевле цельнотвёрдосплавных свёрл. Хотя свёрла со сменными напайными пластинами стоят дороже свёрл из быстрорежущей стали, их режущие свойства существенно лучше. Кроме того, поскольку один хвостовик может быть оснащён несколькими напайными пластинами различного размера и типоразмера, требуется приобретать лишь небольшое количество хвостовиков.

Господин Цуй Ваньчжи утверждает, что при обработке сверлением с использованием свёрл со сменными пластинами себестоимость процесса минимальна, однако их скорость удаления металла не может сравниться со скоростью удаления металла свёрл серии KRUZ‑K со сменными зубчатыми коронками, к тому же после сверления практически всегда требуется дополнительная развертка или финишное растачивание. В то же время одной из характерных особенностей свёрл со сменными зубчатыми коронками является отсутствие необходимости в проведении дополнительных операций. При использовании цельнотвёрдосплавных свёрл, хотя на станке может быть установлено всего одно сверло, в складском помещении необходимо иметь как минимум четыре: одно — на станке, второе — на участке переточки, третье — только что снятое со станка, а четвёртое — в пути к рабочему месту обработки; в совокупности их количество оказывается весьма значительным. В случае же применения свёрл со сменными режущими головками достаточно просто хранить в ящике несколько таких головок — и по мере износа заменять одну на новую.

Согласно мнению г-на Цуй Ваньчжи, один корпус резца при соответствующем практическом применении может быть оснащён новыми зубьями не менее 15–20 раз. При использовании правильной технологии закрепления и охлаждения (компания YESTOOL рекомендует внутреннее охлаждение) при обработке стальных деталей каждый зуборезный элемент способен непрерывно работать около 120 минут.

Разные взгляды

Региональный менеджер по продажам компании REM Дэн Мёрфи считает, что сверла со сменными зубчатыми коронками представляют собой отличный инструмент для устранения пробелов в ассортименте. Он рекомендует использовать сверла с вставными режущими пластинами при обработке крупных отверстий, а цельнотвёрдосплавные сверла — при обработке мелких отверстий. Для диаметров, находящихся между этими двумя пределами, если речь идёт о крупносерийной обработке, он, вероятно, отдаст предпочтение перетачиваемым цельнотвёрдосплавным или напайным сверлам. Однако при обработке отверстий среднего размера, по мнению Дэна Мёрфи, сверла со сменными зубчатыми коронками позволяют получить широкий спектр функций без значительных капиталовложений. Пользователям не нужно беспокоиться о процедуре переточки: когда требуется более высокая производительность по сравнению со сверлами из быстрорежущей стали, но объём обработки всё же недостаточен для применения цельнотвёрдосплавных или напайных сверл, сверла со сменными зубчатыми коронками как раз способны заполнить этот пробел. Кроме того, Дэн Мёрфи готов применять такие сверла на станках типа «швейцарского» ЧПУ, где требования к точности обработки отверстий особенно жёсткие, поскольку благодаря возможности многократной замены режущей части этот инструмент позволяет сократить время простоя оборудования.

Однако Кирк Гордон из компании Gordon Engineering, являющейся поставщиком станков для заточки свёрл с ЧПУ, систем контроля и пользовательского оборудования, придерживается иной точки зрения на свёрла со сменными режущими пластинами. По его мнению, твёрдосплавные наконечники требуют крайне высокой жёсткости при сверлении, тогда как стальной корпус таких свёрл недостаточно жёсток — это всё равно что установить в экономичный легковой автомобиль мощный двигатель. Высокопроизводительные наконечники нуждаются в корпусе с высокой прочностью и жёсткостью, обеспечивающем надёжную центровку и эффективный привод. Кроме того, Гордон выражает сомнение в том, что рекламные утверждения о снижении себестоимости обработки при использовании свёрл со сменными пластинами действительно соответствуют действительности. Он признаёт, что в теории применение таких свёрл может позволить сэкономить, однако считает, что в сравнении с цельнотвёрдосплавными инструментами, подлежащими многократной переточке, фактическая стоимость одного режущего кромки при использовании свёрл со сменными пластинами может оказаться даже выше. Он также полагает, что свёрла со сменными пластинами не столь эффективны, как цельнотвёрдосплавные инструменты: например, в некоторых случаях даже незначительные отклонения геометрических параметров могут существенно влиять на эксплуатационные характеристики инструмента. Кроме того, он отмечает, что стандартные свёрла со сменными пластинами обычно не подходят для сверления отверстий диаметром менее 1/4 дюйма (6,35 мм), что ограничивает область их применения.

Кирк Гордон считает, что в целом сменные коронки для сверл, по сравнению с цельнотвёрдосплавными свёрлами, вряд ли представляют собой особый интерес. Он перечисляет затраты на приобретение сверла со сменной коронкой, на замену старого корпуса инструмента, на замену (а не повторную заточку) самой коронки, а также дополнительные издержки, связанные с необходимостью снижения оборотов и ухудшением точности — в частности, положения отверстий, их прямолинейности, круглости и размерной точности. По его мнению, наиболее целесообразно использовать свёрла со сменными коронками именно начинающим операторам: такие специалисты ещё не обладают навыками полной замены всего инструмента, но могут менять только коронку. В то же время оператору всё равно необходимо поддерживать чистоту передней части корпуса инструмента и внимательно следить за состоянием его износа или повреждений.

Господин Мёрфи из компании REM Sales не согласен с этим выводом. По его словам, главная проблема заключается в том, что людям неприятно выбрасывать инструменты и они неохотно знакомятся с новыми технологиями. Приобретение более дорогих сверл для устранения беспокойства — это пассивное решение; в качестве альтернативы оператор может включить в ЧПУ-программу станка макропрограмму, использующую сверла со сменными режущими пластинами, и после соответствующего числа замен пластин отбраковывать саму сверлильную головку. Он считает, что сверла со сменными режущими пластинами лучше подходят для обработки отверстий глубиной 3–5 диаметров, тогда как цельнотвёрдосплавные сверла более пригодны для сверления глубоких отверстий. Сверла со сменными режущими пластинами — это не «панацея», их основная сфера применения — обработка отверстий в относительно мягких материалах, малыми и средними партиями и на сравнительно небольшую глубину; именно в таких условиях они демонстрируют высокую эффективность. Кроме того, если в партии заготовок имеются отверстия различных размеров, использование сверл со сменными режущими пластинами позволяет ограничиться одним корпусом инструмента, охватывающим необходимый диапазон размеров, — достаточно лишь заменить режущую пластину. Цельнотвёрдосплавные сверла больше подходят для обработки более твёрдых материалов, сверления глубоких отверстий и для серийного профессионального производства; сверла из быстрорежущей стали, напротив, предпочтительны для одноразового использования или для обработки опытных образцов.