Porausta tehdään erilaisilla työstökoneilla niin sorvissa, porakoneissa kuin koneistuskeskuksissa.

Transkriptio

1 Poraus Tampereen Teknillinen Yliopisto Heikki Tikka Porausta tehdään erilaisilla työstökoneilla niin sorvissa, porakoneissa kuin koneistuskeskuksissa. Porausta ovat: poraus ydinporaus väljennys kalvinta avarrus syvänreiän poraus porras ja viisteporaus Poraukselle ovat tyypillisiä tiukat lastunmurto ja lastunpoistovaatimukset. Porauksessa käytetään lastuamisnestettä terän jäähdytykseen, lastun muodostuksen helpottamiseen, kitkan poistamiseen ja lastujen poiskuljettamiseen. Neste voidaan lyhyitä reikä porattaessa suihkuttaa poran ulkopuolelle reikään ja terään. Parempi tulos saavutetaan kun käytetään läpi terän paineella puristettua nestettä. Tavalliset porat ovat tyypillisesti pikateräksiset, halkaisijat mm, kärkikulma 120 astetta kovametallikärkiset, halkaisijat mm, kärkikulma 140 astetta täyskovametalliset, halkaisijat mm kääntöpalaporat, halkaisijat mm Porauksen aloituspinnan tulisi olla poraa vasten kohtisuora taso. Silloin oikein teroitettu pora ei vaella pinnalla väärään paikkaan ja suuntaan. Aloituspaikan varmistamiseksi voidaan tehdä keskiöinti jäykällä lyhyen reiän poralla. Tästä upotuksesta perinteinen kokometallinen pora jatkaa hallitusti ja turvallisesti eteenpäin. Kuva 1. Kokometallinen pinnoitettu kovametallipora ja kääntöteräpora Mikäli pinta on epätasainen, kovera tai kupera, tai jopa vino on syöttönopeutta pienennettävä ½ 1/3 osaan reiän avaamisen onnistumiseksi, sekä terän kestoiän takia. Yli 10 astetta vinoon pintaan ei voi porata ilman tasausta. Vastaavasti syöttöä on pienennettävä paikoissa, joissa porattava reikä risteää olemassa olevaa reikää, porattaessa levypakkojen läpi, sekä läpirei issä, kun pora tulee kappaleesta ulos läpi. Poraus 1

2 Tullessaan läpi pora tekee reiän reunaan jäysteen, mikä yleensä ei ole suotavaa ja se on erikseen poistettava. Reikien suurentamista ei voida tehdä kokometallisilla vain kääntöteräporilla. Reikien suurentamista kutsutaan avartamiseksi. Se tehdään koneistuskeskuksessa hienoavarruspäällä tai avarrusteräpäillä. Niissä on yleensä vain yksi kääntöteräpala, jonka säteittäinen asetus on säädettävä tavoitehalkaisijan mukaan. Kyseisellä menetelmällä saadaan hyvä pinnan laatu ja karheus (Ra < 1 μm), sekä tarkka halkaisijamitta (IT 6). Kääntöteräporien hyviä puolia ovat: lyhyet läpäisyajat pienet koneistuskustannukset vähän seisokkeja häiriötön tuotanto pitkä terän kestoikä ja tasainen suorituskyky reikien hyvä laatu helppo käyttää ja huoltaa pieni tehon tarve sopii jossain määrin ei tukeviin olosuhteisiin sopii useille raaka aineille Syvänreiän poraukseksi kutsutaan tilannetta, jolloin reiän syvyys halkaisijaan (D) nähden on yli 3 5 x D. Reikien syvyydet voivat olla jopa 150 x D. Menetelmällä saadaan tavallista porausta parempi pinnan laatu ja karheus (Ra μm), sekä halkaisijamitta toleranssiluokkiin IT 8 IT 10. Paras tulos suora reikä saadaan, jos molempia, sekä työkappaletta, että työkalua pyöritetään saman aikaan. Muoteissa on tyydyttävä työkalun pyöritykseen. Tärkeitä koneistukseen vaikuttavia tekijöitä ovat reiän halkaisija ja sen toleranssi reiän syvyys ja pohjan muoto tai läpireikä pinnan laatu porattava aine olosuhteet häiriöttömyys tuottavuus Syvänreiän porausta voidaan tehdä kolmenlaisilla menetelmillä: jaksottainen poraus poraus putkimaisella työkalulla kanuunaporaus Jaksottainen poraus Poraus tehdään jaksoina välillä terä ulos vetäen. Terät ovat tavallisia poraustyökaluja. Terän ulosvetämisen tarkoituksena on syntyneiden lastujen poistaminen reiästä. Reikää huuhdellaan paineilmalla tai lastuamisnesteellä. Poraus voidaan tehdä missä asennossa tahansa. Lastuamisneste voidaan suihkuttaa terän päälle, jollei siinä ole porausta karan läpi pumpattavaa lastuamisnestettä varten. Poraus 2

3 Kuva 2. Syvänreiän jaksoporaus tavanomaisilla poranterillä. Kunkin noston aikana reikä huuhdellaan lastuista puhtaaksi. Poraus putkimaisella työkalulla Suurehkot reiät porataan erityisellä putkimaisella työkalulla vaaka asennossa. Tätä varten on olemassa erikoistyöstökoneita, joissa on mahdollista pyörittää työkappaletta ja poraa, sekä pumpata lastuamisöljy poravarteen. Kuva 3. Ejektoriporaukseen tarkoitettu syvänreiän koneistus Suurissa rei issä voidaan käyttää ydinporausta (Trepanning), tai koko halkaisijaa lastuavaa teräpäätä. Kovametalliset teräpalat on joko juotettu tai ne ovat kääntöteriä. Näillä työkalun ulosvetoja, kuten edellä jaksoporauksessa, ei yleensä tehdä, vaan reiän poraus on jatkuva prosessi. Kuva 4. Erilaisia syvänreiän poraustapoja 1. Koko halkaisija lastutaan poraamalla (Drilling), 2. ydinporaus (Trepanning), 3. (Counterboring) Poraus 3

4 Koko reiän halkaisijaa poraavissa putkimaisissa työkaluissa lastut huuhdellaan pois terä ja työkaluputken läpi. Kuva 5. Putkimainen koko halkaisijan lastuava syvänreiän teräpää. Vasemmalla kääntöterät ja oikealla juotetut (brazed) terät. Työkaluvarressa tai sen ja työkappaleen välissä on mansetti, jonka avulla öljymäinen lastuamisneste saadaan poravarren sisälle ja pidetään paineisena poratussa reiässä. Nesteen tulee olla öljyä, jotta se voitelee niin teräpäätä kuin auttaa lastuja kulkeutumaan pois. Nesteen pumppaustapoja on kaksi. Neste tuodaan teräpäähän terävarren ulkopuolella mansetin läpi (STS Singel tube system). STS porien halkaisijat ovat mm. Toinen työkalun rakenne on kaksoisputki, jolloin jäähdytysneste pumpataan terävarren läpi sitä varten tehtyjä reikiä pitkin (Ejector Twin tube). Ejector porien halkaisijat ovat mm. Kuva 6. Suurikokoisten syvänreiän porauksen teräpäät STS ja Ejector. Huomaa ero lastuamisnesteen pumppauksessa. Molemmissa lastut kuljetetaan pois onton putkimaisen terävarren läpi. Poraus 4

5 Kanuunaporaus Pienehköt muottien jäähdytys (esim. 6 mm) ja ulostyöntötappien poraukset tehdään kanuunaporalla (gundrill) myös vaaka asennosssa. Näitä voidaan käyttää tavallisissa avarruskoneissa sekä koneistuskeskuksissa. Kanuunaporan kärjen teräkulmat ja ohjaava lieriömäinen osa vakauttavat lastuamisen, jotta terä tekee suoraa reikää. Säteittäistä voimaa ei saa syntyä. Lastuamisöljy tuodaan teräpäähän riittävällä paineella ja määränä työkalun hentoon varteen porattua kanavaa pitkin. Työkalun varsi on terää ohuempi, esim. varren suuntainen V ura, jättäen tilaa lastuille työkaluvarren ulkopuolelle. Lastujen on oltava c kirjaimen muotoisia eli sellainen, että niiden kuljetus nesteen avulla sujuu häiriöittä, ja reiän pintaa vahingoittamatta. Kuva 7. Pienten syvänreikien kanuunapora (Gundrill). Lastut kulkevat V muotoista varren uraa pitkin lastuamisöljyn kanssa. Öljy pumpataan työkalun läpi. Jotta reiän paikka varmasti on oikea se pitää avata keskiöporalla tai käytetään poraohjainta. Keskiporalla avatun reiän halkaisijan tulee olla kanuunaporan halkaisijaa pienempi. Kuva 8. Kanuunaporalla aloitus ohjausholkin ja keskiöporauksen avulla Poraus 5