Forgácsolási ismeretek

Hogyan befolyásolja a fúró geometriája az éltartamot és a furattűrést

A fúró geometriája az élek és a forgácshornyok számát és helyzetét, illetve az alkalmazott szögeket jelenti. 

A készítendő furat típusa alapján az alábbi fúrókat különböztetjük meg:

Csigafúró

A csigafúró telibefúrással készít furatot. Az anyag forgácsolása hengeres üreget alakít ki. 20 mm furatátmérőig és 100 mm furatmélységig a csigafúró a leggyakrabban használt szerszám. 

Menetfúró

Menetfúrásnál először telibefúrás történik, ezután készíti el a menetet a szerszám. Ez utóbbi lépés kézzel vagy a géppel is elvégezhető. A kialakított belső menet valamilyen szabványt követ és egy megfelelő külső menethez illeszkedik.

Lépcsős fúró

A lépcsős fúró lépcsőzetes szerkezetű furatot készít, amely lehetővé teszi valamilyen kötőelem (pl. csavarfej) besüllyesztését az anyagba. Általában nincs szükség utólagos dörzsárazásra vagy süllyesztésre.

A csigafúró geometriája

A különböző geometriák hatással vannak a furat méretpontosságára és a fúró éltartamára.

Annak megértéséhez, hogy a fúró geometriájának mely tulajdonsága hogyan befolyásolja a szerszám éltartamát és a furattűréseket, részletesen megvizsgálhatjuk a csigafúró geometriáját. A forgácsolóélek helyett váltólapkákkal ellátott fúrók eseténen is ugyanazok a kihívások jelentkeznek a forgácskihordás, a forgácsolási sebesség és az előtolási sebesség optimális összehangolásában.

  1. Csúcsszög
  2. Főél
  3. Főhátlap
  4. Mellékél
  5. Forgácshorony
  6. Vezetőszalag
  7. Radiális homlokszög

A csigafúró átmérője

A forgácshornyok mentén csökken a csigafúró átmérője a fúrócsúcstól a szár felé haladva. Az elvékonyítás csökkenti a súrlódást a furatban. Mértéke 0,02-0,08 mm 100 mm horonyhosszon. Ez a kialakítás a forgácselvezetést is megkönnyíti.

Csúcsszög – a csigafúró központosítása

A csúcsszög a csigafúró fején található. A szöget a csúcsba kifutó két él között mérjük.

Minél kisebb a csúcsszög, annál könnyebb a központozás az anyagban. Ez csökkenti a megcsúszás veszélyét is domború felületeken. A rossz hővezetésű, rövid forgácsot adó anyagok megmunkálásához kis csúcsszöget célszerű választani. Így a hosszú főélek jó hőelvezetést tesznek lehetővé a szerszámon keresztül. Túl kicsi csúcsszög esetén azonban eltömődhet a forgácshorony a forgácsok feltorlódása miatt. A kis csúcsszög az élkopást is növeli.

A jó hővezetésű vagy hosszú forgácsot adó anyagokhoz nagy csúcsszöget érdemes választani, mert az eredményez jó forgácseltávolítást és csekély forgácsolóerőt. A nagy csúcsszög miatt azonban könnyebben eltérhet a fúró a tervezett iránytól, ami nagyobb furathoz vezet.

A legtöbb csigafúró 118 fokos csúcsszöggel rendelkezik. A 90 fokos csúcsszöget kemény, erős kopást okozó műanyagokhoz használják, a 130 fokot lágy és szívós anyagokhoz, a 140 fokot pedig hosszú forgácsot adó könnyűfémekhez.

A csigafúró főéle – a forgácsolási teljesítmény felelőse

A csigafúrók mindig két főéllel rendelkeznek, amelyeket egy keresztél köt össze. A főélek végzik a tényleges fúrási folyamatot. A hosszú élek általában nagyobb forgácsolási teljesítményt nyújtanak, mint a rövid élek. 

A csigafúró keresztéle – minél rövidebb, annál jobb

A keresztél a fúrócsúcs közepén található, de nincs forgácsolóhatása. Csak nyomást és súrlódást fejt ki a munkadarabra, így alapvetően hátráltatja a fúrási folyamatot. Megfelelő köszörülési eljárásokkal csökkenthető a keresztél hossza. Ez az úgynevezett csúcskialakítás vagy keresztköszörülés (kihegyezés) lényegesen csökkenti a súrlódási erőket és ezáltal a szükséges előtolási erőt is. Emellett jobban központosítja a fúrócsúcsot a munkadarabban. 

A csigafúró horonyprofilja (spirális hornya) – az éltartam felelőse

A csigafúró két, egymással átellenes, csavart forgácshoronnyal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a forgácsok elvezetését és a hűtő-kenőanyag bejuttatását. A hornyokat általában köszörülik, marják vagy hengerelik a nyersdarabba. A széles horonyprofilok laposabbak és nagyobb magátmérőt tesznek lehetővé a fúrón.

A rossz forgácselvezetés nagyobb hőfejlődést jelent, ami a fúró felizzásához és végső soron az eltöréséhez vezethet.
A komoly forgácstorlódás a fúró radiális elmozdulását okozhatja és hatással lehet a furatminőségre, illetve a fúró éltartamára és megbízhatóságára, és akár a fúró vagy a lapka eltörését is eredményezheti. Minél szélesebb a horonyprofil, annál jobbak működik a forgácskihordás.

A mag – csigafúró stabilitásának forrása

A lélekvastagság meghatározó méret a csigafúró stabilitásában. A nagy (vastag) magátmérőjű csigafúrók stabilabbak, így nagyobb forgatónyomatékokhoz és keményebb anyagokhoz alkalmazhatóak. 

A csigafúró vezetőszalagjai és mellékélei – a furat körkörösségének pontosságáért és a furatminőségért felelősek

  1. Főél
  2. Hátfelület
  3. Mellékél

A vezetőszalagokat a forgácshornyok mentén történő hátraköszörüléssel alakítják ki. A vezetőszalagok a fúró átmérőjétől függően 0,1-5 mm szélesek és segítenek megvezetni a fúrót a furatban. A furat falának minősége nagyban függ a vezetőszalagok állapotától. 

A mellékél átmenetet képez a vezetőszalag és a forgácshorony között. Meglazítja és leválasztja az anyagban megszorult forgácsokat.

A vezetőszalagok és a mellékélélek hossza nagyban függ a horonyemelkedési szögtől.

A csigafúró horonyemelkedési szöge (spirálszöge) – meghatározza az anyaghoz való alkalmasságot

A horonyemelkedési szög a horony iránya és a fúró tengelye által bezárt szög. Ez határozza meg a homlokszög nagyságát a főéleken, és ezáltal a forgácsképződés folyamatát.

A nagyobb horonyemelkedési szögek hatékony forgácseltávolítást biztosítanak lágy, hosszú forgácsot adó anyagokban. A kisebb horonyemelkedési szögeket kemény, rövid forgácsot adó anyagokhoz használják.

A nagyon kis (10-19°-os) horonyemelkedési szögű csigafúróknak hosszúkás spirálja van. A nagy (27-45°-os) horonyemelkedési szögű csigafúróknak ezzel szemben rövid, tömör spirálja van. A normál spirálú csigafúrók horonyemelkedési szöge 19-40°. 

Melyik anyaghoz melyik fúrót? – 3 típus

A Német Szabványügyi Intézet (DIN) kézikönyve három alkalmazási csoportra osztja fel a fúrókat és a süllyesztőszerszámokat a DIN 1836 szabvány szerint: N, H és W típusra

  1. N típus: Normál spirál szokványos keménységű anyagokhoz, például általános szerkezeti acélokhoz, nemvasfémekhez és öntöttvashoz. Nem alkalmas lágy anyagokhoz,
  2. H típus: Hosszúkás spirál kemény, rövid forgácsot adó, rideg és szívós-kemény anyagokhoz, például acélhoz, kemény műanyaghoz, plexihez és laminált anyagokhoz.
  3. W típus: Lágy, hosszú forgácsot adó és szívós anyagokhoz, például alumíniumhoz, vörösrézhez és lágy műanyagokhoz.

Forgácsolási sebesség és kopás

Megfelelően megválasztott forgácsolási körülmények esetén mindenhol egyenletes a kopás. Egyenetlen kopás akkor alakulhat ki, ha túl nagy a forgácsolási sebesség, túl nagy az előtolás vagy túl kemény az anyag. Ebben az esetben addig kell újraköszörülni a fúró hátfelületét, amíg teljesen el nem tűnik a kopás a főélen, a keresztélen és a vezetőszalagon. Ha nem szüntetjük meg a vezetőszalag kopását, akkor meg fog szorulni a fúró.