מאפיינים של מקדחים

מקדחים נבדלים זה מזה ב-3 מאפיינים בסיסיים: חומר, ציפוי וגיאומטריה

קידוחים בעיבוד שבבי

חומרים מהם מייצרים מקדחים

סוגי חומרים מהם מייצרים מקדחים:
פלדה מהירה - המקדחים שמיוצרים מפלדה מהירה הם הבסיסיים והזולים ביותר ומיועדים לשימוש כללי. ניתן להשחיז אותם בקלות על מנת להאריך את החיים שלהם. עושים שימוש בפלדה מהירה לייצור כלים לעיבוד שבבי.

פלדה מהירה עם קובלט - החומר הזה עמיד יותר מפלדה מהירה. הקובלט מעניק לסגסוגת הזו עמידות גדולה יותר מפני חום ושחיקה. גם את המקדחים שעשויים מהסגסוגת הזו ניתן להשחיז בקלות.

קרביד - המקדחים שמיוצרים מהחומר הזה הם היקרים ביותר אבל יש להם את אורך החיים הגדול ביותר. למקדחים האלה יש סיווגים שונים כאשר לדגמים היקרים ביותר יש את העמידות הגבוהה ביותר מפני חום ושחיקה. למקדחים שעשויים מחומר זה ניתן בדרך כלל להוסיף חורי קירור (ניתן לראות בתמונה המצורפת). דרך החורים האלה ניתן להזרים את נוזל הקירור, הם שומרים את איזור הקידוח קר יותר ומספקים שימון והגנה טובים יותר מפני שחיקה.
מקדחים משלושת הסוגים יוכלו לקדוח חור ברוב החומרים. יחד עם זאת, מקדחים מסוג קרביד יהיו עמידים בין פי 10 לפי 20 יותר ממקדחי קובלט.

המחיר של מקדח קרביד יכול להגיע עד פי 10 יותר מאשר מקדח קובלט כך שההשקעה היא גבוהה. יחד עם זאת, העלות לקידוח נמוכה יותר מאחר וניתן לקדוח איתו כמות גדולה יותר של חורים. בנוסף, מקדח קרביד יכול לעבוד במהירות שגבוהה בין פי 2 לפי 5 מאשר מקדח קובלט כך שזמן המחזור (Cycle Time) נמוך יותר דבר שמביא אף הוא לחיסכון.

ציפויים של מקדחים

כעת נבחן את הציפוי שמתאים לחומר בו אתם רוצים לקדוח. סוג הציפוי יכול להשפיע על הביצועים של המקדח.

Bright Finish - הציפוי הזה הוא הזול ביותר והוא עובד טוב ביישומים מסויימים, כמו: קידוח ב-Low Carbon Steel ואלומיניום (Low Carbon Steel היא סגסוגת פלדה שמכילה בדרך כלל בין 0.04% ל-0.3% פחמן).

Black Oxide - למקדחים בעלי ציפוי זה יש מספר יתרונות על פני ה-Bright Finish. הם בעלי עמידות גבוהה יותר מפני חמצון והעמידות שלהם בפני חום היא טובה יותר דבר שיכול להעניק למקדחים האלה אורך חיים שגבוה ביותר מ-50% מאורך החיים של המקדחים בעלי ציפוי של Bright Finish.

Titanium Nitrid (טיטניום ניטריד) - חומר זה מוכר גם בקיצור TiN והוא מוכר כחומר הציפוי הנפוץ ביותר במקדחים. הוא לא מיועד לקידוח בחומרים קשים וביישומים שתהיה בהם הולכת חום גבוהה.

Titanium Carbo-Nitrid - חומר זה מוכר גם בקיצור TiCN. הוא קשה יותר ויש לו עמידות גבוהה יותר בפני שחיקה מאשר ה-TiN וניתן לעבוד איתו בטמפרטורות גבוהות יותר.

Titanium Aluminium Nitride - חומר זה מוכר בקיצור TiAlN. החומר הזה עמיד בפני טמפרטורות גבוהות בהרבה מאשר שני החומרים האחרונים. הוא מעביר את החום אל השבבים ובכך הוא מרחיק אותו מהמקדח ומהחומר אותו מעבדים. הוא יעיל בקידוח של פלדות ופלדות אל-חלד. יחד עם זאת, מאחר והחומר הזה מכיל אלומיניום הוא לא יעיל בקידוח של אלומיניום.

גיאומטריה

המרכיב השלישי בבחירת המקדח המתאים היא הגיאומטריה - שיש לה חלק שווה לשני הפרמטרים האחרים בקביעת הביצועים של המקדח. ההיבט שניתן להבחין בו באופן הברור ביותר בגיאומטריה של המקדח הוא האורך שלו.

ישנם שני אורכים שכיחים של מקדחים שמוכרים בכינויים שלהם: Stub ו-Jobber. כאשר מדובר בקידוח במכונות CNC, מקדחים מדגם Stub הם הבחירה הנפוצה יותר מאחר והם קשיחים יותר. יש לוודא כמובן שאורך החריץ במקדח (Flute) מספיק כדי להוציא את השבבים מהחור.

דבר זה מוביל אותנו להיבט השני בגיאומטריה של המקדח - החריץ (Flute).
השאלה הנשאלת היא - מה צריך להיות אורך החריץ עבור החור שאני רוצה לקדוח?

באופן אידיאלי, אורך החריץ שצריך להיות גלוי מעל החור יהיה כפול מהקוטר של המקדח כאשר המקדח נמצא בנקודה העמוקה ביותר בתוך החור. הדבר הזה מאפשר לשבבים לצאת מהחור. אחרת, השבבים יכולים להישאר בתוך החור ולגרום לבעיות בגימור פני השטח, לשנות את גודל החור, לבעיות בקשיות של החומר ואפילו לשבור את המקדח.

למרות שהוא יכול לתת מענה מספק לפינוי של השבבים, אין סיבה להשתמש במקדח מסוג Jobber כאשר קודחים חורים רדודים. הסיבות לכך הן שמקדח מהסוג הזה לא יהיה קשיח כמו ה-Stub ויניב חורים פחות מדוייקים.

ישנם כמובן סוגים נוספים של מקדחים באורכים שונים שמתאימים ליישומים מיוחדים. כמו בכל כלי חיתוך אחר, אתה תרצה להשתמש במקדח הקצר ביותר שאפשר מאחר והוא יהיה קשיח יותר.
היבט נוסף שקשור לגיאומטריה של המקדח היא זוית הכניסה שלו. כאשר קודחים במתכת במכונת CNC משתמשים בדרך כלל במקדח עם זוית כניסה של 118 מעלות או 135 מעלות.

מקדחים עם זוית כניסה של 118 מעלות ישמשו לקידוח של פלדת פחמן מסוג Medium Carbon Steel, אלומיניום ומתכות רכות אחרות. זוית כניסה זו אופיינית יותר למקדחי Jobber.

מקדחי Stub מתאפיינים בזוית כניסה של 135 מעלות והם מיועדים לקידוח בחומרים חזקים וקשים יותר.
המאפיין הבא של הגיאומטריה של המקדח הוא זוית הסליל שלו (Helix Angle). המאפיין הזה חשוב כדי להבטיח פינוי טוב של השבבים. מקדח עם זוית סליל של 30 מעלות יתאים לשימוש כללי במרבית החומרים.

מקדחים עם זוית סליל מתחת ל-30 מעלות (עד 10 מעלות) יתאימו לקידוח במתכות קשות וסגסוגות אלומיניום. מקדחים בעלי זוית סליל גדולה יותר מ-30 מעלות ישמשו לקידוח בחומרים כמו פלדת אל-חלד.
המאפיין האחרון של המקדחים שנעסוק בו במאמר הזה הוא מה שנקרא Self-Centering Point (נקודת מיקום עצמי או נקודה לדיוק מרכזיות). הנקודה הזו נמצאת ברוב מקדחי הקובלט וקרביד, היא מבטלת את הצורך בקידוח התחלתי ועוזרת למקם את החור במיקום המדוייק.

במקדחים שמשמשים לקידוח במהירויות גבוהות בדרך כלל אין Self-Centering Point. דבר זה גורם לכך שהמקדח יזוז או יתנועע כאשר מנסים לקדוח בפני שטח שטוחים.

מקדחי קובלט וקרביד היקרים יותר מצויידים בנקודה הזו דבר שמאפשר להתחיל את הקידוח בקלות רבה עם מעט מאוד לחץ על הכלי. המשמעות היא שאין צורך להשתמש במקדח נוסף כדי לקדוח את תחילת החור, דבר שחוסך המון זמן.

סיכום

אם כן, סקרנו במאמר הזה את שלושת המאפיינים הבסיסיים של מקדחים: חומר, ציפוי וגיאומטריה. ראינו איך כל אחד מהמאפיינים האלה משפיע על התפקוד והביצועים של המקדח. ראינו גם שמקדחים יקרים יותא יכולים להיות בסופו של דבר חסכוניים יותר מאחר והם מחזיקים מעמד זמן רב יותר וחוסכים ב-Cycle Time.

למי שמעוניין, ניתן למצוא את כל המידע ועוד בסרטון הבא.

מקורות

הסרטון Basics of Drill Selection - Haas University מתוך ערוץ ה-YouTube של Haas Aotumation, Inc

מתן ייחוס ליוצרים של התמונות שמופיעות במאמר

כל התמונות נלקחו מתוך הסרטון Basics of Drill Selection - Haas University
 
ניתן לשלוח שרטוטי עיבוד שבבי לתמחור ישירות לדוא"ל: amit@hitechm.com

היי-טק מכניקה, מפעל עיבוד שבבי. רחוב האומן 15, ירושלים. טל': 02-5455909 או 052-7507776 דוא"ל: amit@hitechm.com
© 2020. כל הזכויות שמורות להיי-טק מכניקה בע"מ - מפעל עיבוד שבבי.