BLOG » Jak projektować otwory w komponentach – praktyczne wskazówki

Jak projektować otwory w komponentach – praktyczne wskazówki

Wspólne zrozumienie sposobu wytwarzania komponentów jest kluczowe dla usprawnienia procesu zaopatrzenia projektantów. Dlatego rozwijamy nasz „Przewodnik meviy” dotyczący projektowania komponentów. Ten wpis na blogu koncentruje się na podstawowych aspektach projektowania otworów. Przyjrzyjmy się różnym rodzajom otworów oraz temu, jak projektować je w częściach niestandardowych, unikając najczęstszych błędów.

Podstawowe informacje o obróbce otworów

Obróbka otworów zazwyczaj przebiega według następujących etapów:

Wiercenie otworu centralnego.
Wiercenie otworu pilotażowego (proces wiercenia).
Wykonywanie specyficznych operacji obróbczych w zależności od zamierzonego zastosowania. Przykłady to rozwiercanie, gwintowanie, pogłębianie.

Zobaczmy poniżej informacje o każdym otworze:

Wiercenie otworu centralnego

Wiercenie centralne polega na tworzeniu małego wgłębienia znanego jako otwór centralny i jest wykonywane za pomocą specjalistycznego narzędzia zwanego wiertłem centralnym. Celem tego wgłębienia jest zapewnienie precyzyjnego pozycjonowania kolejnych operacji wiercenia.

Pogłębianie

Pogłębianie to technika wykonywana w celu zapewnienia, że główka śruby nie wystaje ponad powierzchnię. Chociaż możliwe jest wykonanie pogłębiania za pomocą zwykłego frezu końcowego, do standardowego pogłębiania śrub często używa się dedykowanych narzędzi tnących do pogłębiania.

Gwintowanie

Podczas tworzenia otworów do mocowania części za pomocą śrub, obróbka gwintów jest najlepszą opcją. Po początkowym procesie wiercenia, wykonywane jest gwintowanie, aby stworzyć otwór gwintowany. Do tego celu używane jest specjalistyczne narzędzie tnące, a w przypadku obróbki CNC, używany jest dedykowany program zwany cyklem gwintowania.

Rozwiertakowanie

Gdy wymagane jest precyzyjne dopasowanie do wstawienia kołka lub połączenia z innymi komponentami, konieczne jest stworzenie czystego, idealnie okrągłego otworu na wewnętrznej powierzchni. W takich przypadkach rozwiertakowanie jest wykonywane po początkowym procesie wiercenia. W przypadku większych średnic, można użyć specjalnego narzędzia, aby osiągnąć pożądaną jakość. Rozwiertakowanie jest wykonywane przy użyciu narzędzia z krawędziami tnącymi na boku. Rozwiertak jest obracany, powoli przechodząc przez wywiercony otwór, usuwając niewielką ilość materiału z wewnętrznej powierzchni. Goli wewnętrzną powierzchnię, co skutkuje czystym i bardzo dokładnym otworem. Rozwiertakowanie jest używane, gdy wymagana jest tolerancja około ±0,01 mm w stosunku do średnicy otworu.

Obróbka wiertarska

Podstawowy proces wiercenia polega na użyciu narzędzia zwanego wiertłem. Wiertło mocowane jest we wrzecionie maszyny i obraca się, wykonując jednocześnie ruch posuwisto-zwrotny. Proces wiercenia polega na stopniowym zagłębianiu wiertła w materiale. Ponieważ wiercenie wymaga wielokrotnych ruchów w górę i w dół, uzyskany otwór może mieć chropowatą powierzchnię wewnętrzną. Taki otwór nazywany jest „pilotowym”. Jeśli wymagana jest tylko prosta geometria, samo wiercenie w zupełności wystarcza.

Projektowanie otworów – typowe problemy

Przyjrzyjmy się teraz typowym problemom występującym podczas obróbki otworów. Często dochodzi do nieporozumień między wymaganiami projektanta a możliwościami wykonawcy. Poniżej przedstawiamy najczęstsze błędy projektowe dotyczące otworów – ich znajomość pomoże lepiej projektować elementy niestandardowe.

Otwór zbyt blisko krawędzi – jak rozwiązać problem

Jednym z najczęstszych problemów jest umieszczenie otworu zbyt blisko krawędzi. Podczas wiercenia materiał jest wypychany na zewnątrz przez wiertło. Gdy odległość od krawędzi jest zbyt mała, ścianka może nie wytrzymać sił obróbki, co prowadzi do wybrzuszeń lub deformacji. To spowoduje wybrzuszenie lub deformację boku.

Rzeczywiście, otwory blisko krawędzi są strukturalnie słabe i ogólnie nie zaleca się ich projektowania w ten sposób.

Aby uniknąć takich problemów,zaleca się zachowanie minimalnej odległości od krawędzi równej co najmniej średnicy otworu. W przypadku otworów gwintowanych należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ są one bardziej podatne na uszkodzenia.

Jeśli w projekcie nie można utrzymać wymaganej odległości, alternatywnym podejściem jest wykonanie dodatkowej obróbki na boku po procesie wiercenia otworu. To może pomóc złagodzić efekt "wybrzuszenia" spowodowany początkową obróbką. Należy jednak pamiętać, że dodatkowy etap zwiększa koszty i złożoność procesu.

Zbyt głęboki otwór – jak unikać problemów

W obróbce otworów precyzja może być osiągnięta dla głębokości do około 8 razy średnicy. Przy większych głębokościach konieczne są specjalistyczne procesy, aby uniknąć błędów i problemów produkcyjnych.

With such deep holes, the tendency is for them to bend and the hole diameter to widen. Although high-precision deep-hole machining methods like honing are available, there are still limitations if the initial hole is bent. In such cases, another option is to use shape carving electrical discharge machining. Nonetheless, it’s important to remember that there are still limits to machining deep holes with high precision, depending on the shape. As a general rule, a depth of approximately 8 times the diameter is a good starting point.

Na przykład, w przypadku części z otworami przelotowymi o małej średnicy na całej długości. Wiercenie tylko z jednej strony może powodować zginanie wiertła.

Im głębiej, tym większe odchylenie i ryzyko błędu wymiarowego.

W przypadkach, gdy otwór jest przelotowy, jednym z podejść do minimalizacji efektów zginania jest wykonanie wiercenia do połowy z obu stron. Ten rodzaj obróbki jest powszechnie znany jako "wiercenie pistoletowe".

Podsumowanie

Jak widzieliśmy, podejście do obróbki otworów zależy od ich przeznaczenia i kształtu. Chociaż istnieją jeszcze głębsze aspekty dotyczące otworów, jeśli dobrze zrozumiesz podstawowe zasady, które omówiliśmy dzisiaj, prawdopodobnie będziesz w stanie projektować w sposób, który może być łatwo dostosowany do procesu produkcji.

Projektowanie i produkcja mają swoje wyzwania, dlatego kluczowe jest wzajemne zrozumienie i współpraca obu stron, by osiągnąć lepsze rezultaty w rozwoju produktu.