High speed drilling of aluminium plates

Abstract

Optimalizace procesu vrtání kovových materiálů vyžaduje minimální tvorbu otřepů a jednotný vzhled vrtaných děr. Cílem práce bylo pochopit roli různých klíčových faktorů, jako řezných podmínek, způsobu upnutí obrobku a geometrie vrtáku, na tvorbu otřepů při vrtání 2 mm plechů tvářené hliníkové slitiny Al99.7Mg0.5Cu-H24, za použití vrtáků o průměru 1,6 a 2 mm, pro dosažení minimalizace tvorby otřepů a zajištění jednotnosti získaných povrchů pro velký počet vrtaných děr v obrobku. Tohoto cíle bylo dosaženo provedením 3 experimentálních testů. První experimentální test byl proveden za účelem sledování vlivu řezné rychlosti a posuvu za otáčku, jakožto rozpoznaných řezných parametrů nejvýznamněji ovlivňujících tvorbu otřepů, na výsledné velikosti vzniklých otřepů a jednotnosti vrtaných děr. V druhém experimentu byl zkonstruován vakuový upínací přípravek, za účelem upnutí vrtaného hliníkového plechu a omezení prostoru pro tvorbu otřepů na výstupní straně vrtání na obrobku, a jeho vlivu na tvorbu otřepů bylo vyhodnoceno. V třetím testu byl vyhodnocen efekt rozdílných geometrií vrtáků na tvorbu otřepů, spolu s dosaženou jednotností vrtaných děr. Výsledky z prvního experimentu prokázaly, že výška a tloušťka otřepů je redukována na obou stranách vrtaného plechu za použití vyšších řezných rychlostí. Při použití vyšších posuvů byla viděna zvětšující se výška a tloušťka otřepů na obou stranách vrtání, s výjimkou výšky otřepů na vstupní straně vrtáku do obrobku, která byla minimálně snížena. Druhý experiment prokázal, že vhodně konstruovaný vakuový upínací přípravek může významně omezit vznik otřepů na výstupní straně vrtáku z obrobku. V třetím experimentu, za použití 3 břitého vrtáku a vhodně konstruovaného vakuového upínací ho přípravku, bylo dosaženo eliminace tvorby otřepů z obou stran vrtaného plechu, společně s naplněním požadavků na jednotný vzhled vrtaných děr a vysoké výrobní produktivity. Takovýto optimalizovaný proces, bez nutnosti použití přídavné operace na odstranění vzniklých otřepů, poskytuje významnou redukci výrobních nákladů. Mimoto jsou poskytnuta doporučení pro další výzkum k dosažení zlepšení ve výrobě