Осторожное обращение
Микро-сверла и концевые фрезы не так уж сложны в использовании.
Может показаться странным, что инструмент, способный с легкостью разрезать металл, может быть настолько хрупким, чтобы ломаться при установке на станок, если на него слишком сильно надавить. Однако это справедливо для коммерческих сверл самого маленького размера а также для концевых фрез, используемых при производстве мелких деталей, обрабатываемых на станке, таких как, например, медицинские компоненты. Эти инструменты необходимо рассматривать отдельно, с тем чтобы получить возможность повысить эффективность их применения. В таком случае вопрос бережного обращения с инструментом выходит на передний план.
Ниагара Каттер (Niagara Cutter, Амхерст, Нью-Йорк) находится в числе компаний-производителей режущего инструмента, которые предлагают линейку микро-инструмента. По словам технического руководителя компании Ниагара, Денниса Ноленда, при работе с 0.005-дюймовой концевой фрезой, «одно неосторожное прикосновение рукой к инструменту может сломать его».
И все же, дисциплинированный механический цех может с успехом применять такой инструмент. Осторожность в работе с таким инструментом должна присутствовать как в процессе резания, так и вне его. Следует избегать даже легких воздействий — в частности имеет смысл использовать бесконтактное измерение инструмента — а выход и вибрация должны быть под строгим контролем.
«Исключительно важно полностью считывать показатели индикатора (TIR)», - говорит г-н Ноленд. Шпиндель и державка должны держать инструмент в пределах узкой группы концентричности. Несмотря на то, что TIR-измерения 0.0005-дюймовых инструментов могут показаться излишними, выход увеличивается, если диаметр инструмента составляет всего около 0.020 дюйма. Максимально допустимый выход может составлять не более чем 0.0002 дюйма, а может быть и в половину этого размера. Такие высокие требования к концентричности вызывают необходимость использования высококачественных державок, однако применение специализированных державок необязательно. Инструменты небольшого диаметра обычно оснащены 1/8-дюймовыми стержнями для того, чтобы их можно было зафиксировать в стандартных державках. Можно использовать и зажимную державку, однако горячая посадка все же лучше.
Быстро или медленно
Еще один важный вопрос — это скорость. Даже быстрый шпиндель — скажем, со скоростью 12000 оборотов в минуту — ограничит скорость инструмента небольшого диаметра до крайне низкой. К примеру, вы можете поместить 0.020-дюймовый инструмент в такой шпиндель и максимальная скорость резания составит всего 0,0035м/с.
Майк Тиббет - старший инженер-разработчик Киосера Тиком (Kyocera Tycom, Ирвин, Калифорния), производителя микро-режущего инструмента. Он говорит, что единственный способ увеличить скорость работы с малыми фрезами и сверлами заключается в использовании высокоскоростного шпинделя. Поскольку требования к вращающему моменту невысокие, шпиндель может быть пневматическим. В качестве альтернативы можно использовать моторизованный шпиндель, который позволяет осуществлять обработку более твердых материалов. Г-н Тиббет рекоммендует шпиндельную скорость, составляющую 80 000 оборотов в минуту. «Шпиндельные выходы, наряду с общей жесткостью и плотностью станков, находятся в числе тех характеристик, на которые стоит обращать большое внимание при внедрении микро-инструментов на своем производстве» — говорит он. Другой важный вопрос — это фильтрация хладагента, и уровень чистоты хладагента, которую может поддерживать цех. Маленькие частицы хладагента могут оказать сравнительно большое воздействие на микро-инструменты.
Для опытных пользователей г-н Тиббет также рекоммендует использовать камеру с линзой увеличения масштаба, чтобы иметь возможность контролировать процесс. Поскольку микро-инструменты не производят звуков при резании, и сам процесс не виден невооруженным глазом, проблемы, которые возникают с таким инструментом очень сложно решать. Если ошибка ведет к поломке инструмента, цех обречен продолжать совершать эту же ошибку. Однако, камера с некоторым увеличением позволяет наблюдать за процессом обработки так, как-будто используются резаки стандартного размера. «Идея в том, что если вы достаточно его увеличите, он перестанет быть «микро-»», говорит г-н Тиббет.
Толстое покрытие
Но не все можно масштабировать. Г-н Ноланд, компания Ниагара, указывает на еще одну влияющую на производительность особенность современного режущего инструмента, которой нет у микро-инструмента — это покрытие. «Как правило, мы не наносим на такой инструмент покрытие, если его специально не требуют», говорит он. Причина кроется в геометрии. Толщиной слоя PVD покрытия можно пренебречь, если речь идет о инструменте стандартного размера, однако эта толщина становится крайне важной, если диаметр инструмента всего 0.010 дюйма. Слой покрытия скругляет лезвие. Поскольку скругленные края склонны к стиранию, покрытие на инструментах такого масштаба будет скорее препятствовать работе инструмента, вместо того, чтобы способствовать ей.
Сверление глубоких отверстий
Возможности обработки глубоких отверстий с помощью инструмента небольшого диаметра растут, говорит Майк Тиббет из Киосера Тиком. Компания создала сверло диаметром 0.020 дюйма, с помощью которого можно сверлить отверстия глубиной до 0.750 дюйма в титане. В таком случае высокая температура становится проблемой, говорит он. Вообще, в микро-механической обработке феномен высокой температуры, при которой при резании образуется стружка (часто при машинной обработке из этого эффекта пытаются извлечь хоть какую-то пользу) просто невозможно понять, так как стружка не достаточно большая. Вместо этого тепло передается инструменту и это необходимо учитывать.
Решением этой проблемы является испытанная временем техника сверления с прерыванием. Сверло часто вытаскивают из отверстия для того чтобы остановить на несколько секунд вращение с тем, чтобы хладагент успел охладить его.
Сверление глубоких борозд
Не все инструменты небольшого диаметра используются для обработки маленьких деталей. Некоторые из них применяются для обработки небольших частей крупных деталей, например при сверлении глубоких борозд, иначе которые можно сделать с помощью EDM. Производитель режущего инструмента OSG Tap & Die (Глендейльские Высоты, Иллинойс) выпускает концевые фрезы специально для таких целей. Девид Квон, технический менеджер компании утверждает, что настройка жесткости и чистота стружки являеются ключевыми моментами при применении инструмента такого типа. Он говорит, что специфический микрогранулированный карбид, который используется при изготовлении инструмента, создает возможность компромисса.
С увеличением отношения длины режущего инструмента к диамету увеличивается риск отклонений. По этой причине г-Н Квон рекоммендует использовать несколько различных инструментов при сверлении глубоких борозд. Например, 3 инструмента различной длины могут успешно применяться для этих целей. Более короткий и жесктий инструмент можно использовать при агрессивной, грубой резке. Тогда только самые глубокие участки борозд необходимо обрабатывать с применением более легких параметров, которые необходимы для того, чтобы уберечь инструмент от отклонений.
