ड्रिलिंगसाठी योग्य सॉलिड कार्बाइड ड्रिलची निवड

सॉलिड कार्बाइड (एस.सी.) ड्रिल आणि हायस्पीड स्टील (एच.एस.एस.) ड्रिल यांच्यात तुलना करताना पुढील मुद्दे समोर येतात.

 

एस.सी. ड्रिल, एच.एस.एस. ड्रिलपेक्षा अधिक कडक (स्टिफ) आणि कठीण (हार्ड) असल्याने ती कमी वाकतात. व्यासावरील रनआउटसाठी असलेला काटेकोर टॉलरन्स ध्यानात ठेवून त्यांची निर्मिती केली जाते आणि एच.एस.एस. ड्रिलच्या तुलनेत त्यांच्या ड्रिल पॉइंटमधील चिझल एज लहान असते. त्यामुळे एच.एस.एस. ड्रिलद्वारा मिळणाऱ्या H13-H14 या टॉलरन्सच्या तुलनेत एस.सी. ड्रिलद्वारे यंत्रण केलेली भोके अधिक अचूक टॉलरन्सची (H9)असतात.

 

समान सरकवेग असताना एस.सी.ड्रिलद्वारे सुमारे 100 मी./मिनिट असा यंत्रण वेग (कटिंग स्पीड) शक्य असतो. त्याच्या तुलनेत एच.एस.एस. ड्रिल वापरून जास्तीतजास्त 15 मी./मिनिट इतकाच यंत्रण वेग ठेवता येतो. अशा प्रकारे एस.सी. ड्रिल, एच.एस.एस. ड्रिलच्या मानाने अधिक उत्पादकता देतात.

 

एस.सी.ड्रिलचे आयुर्मान एच.एस.एस. ड्रिलपेक्षा साधारणपणे 20 पट जास्त असते. एच.एस.एस. ड्रिलच्या तुलनेत प्रति भोक किंमत आणि एकूण खर्च 60 ते 80% कमी असते. 

उच्च उत्पादनक्षमता, दीर्घ टूल आयुर्मान आणि साहजिकपणे एच.एस.एस. ड्रिलच्या तुलनेत उत्पादनाची कमी किंमत हे एस.सी.ड्रिल वापरण्याचे मुख्य फायदे आहेत.

 

 

 

तथापि, एस.सी. ड्रिल ठिसूळ असल्याने वापरताना ते तुटण्याचा धोका असतो. मशीनिंग सेंटर आणि टर्निंग सेंटरवर यांचा वापर करताना हा धोका टाळण्यासाठी अतिशय अचूक पकडसाधने (होल्डिंग डिव्हाइस) वापरली जातात. या शतकाच्या सुरुवातीस धातुकामाच्या उद्योगात मशीनिंग सेंटर आणि टर्निंग सेंटर यांच्या आगमनाने, एच.एस.एस. आणि एस.सी. यांच्यातील 'सी-सॉ' एस.सी.कडे (चित्र क्र. 1) झुकला आहे.

 

संज्ञा (चित्र क्र. 2)

• n = स्पिंडल वेग (आर.पी.एम.)

• Vc = यंत्रण वेग (मी./मिनिट)

• fn = प्रति फेरा सरकवेग (मिमी./ परिभ्रमण)

• Vf = ड्रिल छिद्रात घुसण्याचा दर (मिमी./मिनिट)

• Dc = ड्रिलचा व्यास

• Vc= π x Dc x n/1000 

• Vf = fn x n

 

 

 

आधुनिक एस.सी. ड्रिल पॉइंट आणि एच.एस.एस. ड्रिल पॉइंट समजून घेण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या संज्ञा स्पष्ट करणाऱ्या चित्र क्र. 3 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे एस.सी. ड्रिलच्या तुलनेत एच.एस.एस. ड्रिलची पॉइंट जॉमेट्री अतिशय सोपी आहे. कारण, कार्बाइड खूपच ठिसूळ असल्याने ते Vc = 0 असताना ड्रिल पॉइंटवर यंत्रण करू शकत नाही किंवा एच.एस.एस. ड्रिलप्रमाणे एस.सी. ड्रिलचा ड्रिलिंग पॉइंट (चित्र क्र. 4) त्याच्याद्वारे ड्रिल केल्या जाणाऱ्या मटेरियलला एक्स्ट्रूड करू शकत नाही. 

 

 

 

 

 

ज्यावेळी Vc शून्य असतो त्यावेळी यंत्रण क्रिया, चिप तयार करणे आणि नंतर चिपचा प्रवाह ड्रिल फ्ल्यूटमध्ये निर्देशित करणे, यात एस.सी. ड्रिल पॉइंट जॉमेट्रीची (चित्र क्र. 6) महत्त्वपूर्ण भूमिका असते. चिप तोडण्यासाठी ड्रिलमध्ये चिप ब्रेकर दिलेले नसतात. त्यामुळे ड्रिल केल्या जाणाऱ्या मटेरियलच्या गुणधर्मांनुसार पॉइंट आणि फ्ल्यूट (चित्र क्र. 5) यांच्या जॉमेट्रीमध्ये बदल करावे लागतात. 

 

 

 

विविध अॅप्लिकेशन आणि मटेरियलसाठी एस.सी. ड्रिलची निवड करण्यापूर्वी आपल्याला आधुनिक एस.सी. ड्रिल पॉइंट जॉमेट्री (चित्र क्र. 6) समजून घेणे आवश्यक आहे. 

 

 

 

मटेरियल कोणतेही असले तरीही समान मटेरियलसाठी पी.व्ही.डी. लेपन केलेली आधुनिक एस.सी. ड्रिल, एच.एस.एस. ड्रिलच्या Vc पेक्षा नेहमीच 5-6 पट अधिक Vc वर काम करू शकतात. तथापि कार्बाइड ठिसूळ असल्यामुळे आणि ते शून्य Vc वर यंत्रण करू शकत नसल्यामुळे, त्याच्या पॉइंट जॉमेट्रीचे नव्याने डिझाइन करणे आवश्यक असते. केंद्राजवळ विशिष्ट किमान Vc सुनिश्चित करण्यासाठी त्यात एक अत्यंत पातळ चिझल कड असणे आवश्यक असते. त्यामुळे ड्रिलद्वारा कापलेल्या चिप फ्ल्यूटमध्ये ढकलल्या (चित्र क्र. 5) जातात. या क्रियेमुळे चिप तुटतात. वेगवेगळ्या मटेरियलसाठी वेगवेगळ्या प्रकारे डिझाइन केलेल्या पॉइंट जॉमेट्री आणि फ्ल्यूट जॉमेट्रीमुळे हे शक्य होते. वेगवेगळ्या एस.सी. ड्रिल उत्पादकांचे डिझाइन वेगवेगळे असते. यामुळेच वेगवेगळे एस.सी. टूल निर्माते वेगवेगळ्या पॅरामीटरची शिफारस करतात. अपेक्षित मटेरियल/अॅप्लिकेशनसाठी योग्य एस.सी.ड्रिल देऊ शकेल आणि सर्वोच्च सुरक्षित पॅरामीटरची शिफारस करू शकेल, अशा टूल उत्पादकाची ग्राहकांनी निवड करणे आवश्यक असते.

 

प्रत्येक टूल उत्पादक, एस.सी. ड्रिलसाठी बाजारपेठेतील संभाव्य अॅप्लिकेशनचे ज्ञान, वस्तूनिर्मितीची तंत्रे आणि एस.सी. ड्रिलच्या यंत्रण क्रियेचे आकलन, यांच्यानुसार त्या त्या मटेरियल किंवा अॅप्लिकेशनला लागणारे ड्रिलचे वेगवेगळे प्रकार ठरविण्यासाठी स्वतंत्र दृष्टिकोन वापरीत असतो. त्यामुळे ग्राहकांनी प्रथम एक एस.सी. टूल उत्पादक निवडणे आवश्यक आहे आणि नंतर त्याला स्टील, कास्ट आयर्न, स्टेनलेस स्टील किंवा अॅल्युमिनियम यांच्यासाठी योग्य एस.सी. ड्रिल पुरविण्यास सांगितले पाहिजे. यामुळे पुढील गोष्टींचे एक योग्य संयोजन टूल निवडण्यास मदत करेल.

 

1. ड्रिल पॉइंटची योग्य जॉमेट्री ः चिझल कडेचे मूल्य, संकेंद्रीयता (कॉन्सेन्ट्रिसिटी), कर्तन कडेची तयारी (कड मजबूत तर बनवायची परंतु तरीही ड्रिल केल्या जाणाऱ्या मटेरियलसाठी ती पुरेशी तीक्ष्णही असली पाहिजे) आणि योग्य फ्ल्यूट जॉमेट्री (मार्जिन, बॅक टेपर, फ्ल्यूटचा आकार इत्यादी) 

2. टूल निर्मात्याने शिफारस केलेल्या पॅरामीटरमध्ये इष्टतम (ऑप्टिमम) टूल आयुर्मान मिळविण्यासाठी योग्य प्रकारचे पी.व्ही.डी. लेपनच वापरावे.

3. एस.सी. ड्रिलला सुरक्षितपणे आणि संकेंद्रीय (कॉन्सेंट्रिक) प्रकारे पकडण्यासाठी योग्य हत्यारधारक

 

कार्बाइड ड्रिलद्वारा होणारे यंत्रण, जवळजवळ शून्य Vc पासून ड्रिलच्या बाह्य व्यासावर जास्तीतजास्त Vc पर्यंतच्या पल्ल्यात केले जाते. त्यामुळे कार्बाइडची श्रेणी मजबूत (टफ) आणि तरीही झिजण्यास अत्यंत प्रतिरोधक असणे आवश्यक असते. सामान्यत: ड्रिल तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या कार्बाइड श्रेणीमध्ये 8-10% कोबाल्ट असते. बहुतेक अॅप्लिकेशनमध्ये चिप फ्ल्यूटमधून बाहेर जात असल्याने, त्यांना बाहेर ढकलण्यासाठी शीतक प्रवाह चांगला असणे महत्त्वाचे आहे. स्टेनलेस स्टील, टायटॅनियम यांच्यासारख्या यंत्रणासाठी अवघड मटेरियलमध्ये ड्रिलमधून आंतरिक शीतक प्रवाह ठेवण्याची शिफारस केली जाते. तसे करण्यासाठी कार्बाइड रॉडमध्ये अंतर्गत शीतक भोके ठेवावी लागतात.

 

वर उल्लेख केल्यानुसार आधुनिक एस.सी. ड्रिलला खूप पातळ चिझल कड असणे आवश्यक असते. वेगवेगळ्या मटेरियलमध्ये ड्रिल करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या बहुतांश एस.सी. ड्रिलची ही प्राथमिक आवश्यकता आहे. त्याचवेळी ड्रिलच्या फ्ल्यूटची जॉमेट्री इष्टतम करणे आवश्यक असते, कारण ड्रिल केल्या जाणाऱ्या मटेरियलचे आणि चिपचे गुणधर्म समान असतात. पारंपरिक ग्राइंडिंग मशीनवर प्रत्येक मटेरियल आणि अॅप्लिकेशनसाठी इष्टतम बिंदू आणि फ्ल्यूट जॉमेट्री यांचे संयोजन डिझाइन करणे आणि ते सातत्याने पुनरुत्पादित करणे कठीण असते. ज्यात एस.सी. ड्रिल आणि ड्रिल पॉइंट तयार करण्यासाठी सी.एन.सी. प्रोग्रॅम असतात अशा अत्याधुनिक सी.एन.सी. टूल आणि कटर ग्राइंडरवरच अशा प्रकारच्या एस.सी. ड्रिलची निर्मिती केली पाहिजे. हे सॉफ्टवेअर सपोर्ट असलेले जेनेरिक ड्रिल मॅन्युफॅक्चरिंग प्रोग्रॅम असतात. टूल निर्मात्याने ड्रिलचे डिझाइन करून त्या डिझाइनची मूल्ये जेनेरिक प्रोग्रॅममध्ये प्रविष्ट करावयाची असतात. म्हणून जर स्टेनलेस स्टीलच्या ड्रिलिंगसाठी एखादे एस.सी. ड्रिल तयार करावयाचे असेल, तर टूल उत्पादकाला ग्राइंडिंग मशीन सॉफ्टवेअरमध्ये चिझल कड, फ्ल्यूट फॉर्म इत्यादी मूल्ये प्रविष्ट करता आली पाहिजेत. असे केल्याने स्टेनलेस स्टीलवर चाचणी घेऊन मिळणारे परिणाम ग्राहकाच्या आवश्यकतेप्रमाणे आहेत का नाही याचे त्याला मूल्यांकन करता येईल. जर चाचणीत ड्रिल अयोग्य ठरले, तर टूल उत्पादकास ते पुन्हा डिझाइन करावे लागेल आणि सर्व प्रक्रिया पुन्हा पहिल्यापासून सुरू करावी लागेल.

 

वेगवेगळ्या बहुराष्ट्रीय कंपन्यांच्या ड्रिलच्या निर्मितीसाठी ग्राइंडिंग मशीन निर्माता, टूल निर्मात्याला अतिरिक्त किंमतीवर पेटंटेड ड्रिल पॉइंट प्रोग्रॅम देईल. परंतु हे प्रोग्रॅम असे डिझाइन केलेले असतात की, ते केवळ वापरलेले ड्रिल पुन्हा ग्राइंड करण्यासाठीच उपयुक्त असतात, नवीन ड्रिलच्या निर्मितीसाठी नाही. म्हणूनच बहुतेक टूल उत्पादक बाजारपेठेमध्ये चालणाऱ्या ड्रिलचा उलटा अभियांत्रिकी (रिव्हर्स इंजिनिअरिंग) अभ्यास करून त्याची जॉमेट्री उलगडण्याचा प्रयत्न करतात आणि नंतर अशा मशीनवर त्यांची निर्मिती करतात.

 

आमचे एक ग्राहक 'आयुध टूल्स' हे स्टील ड्रिलिंगसाठी आयुध P, कास्ट आयर्न ड्रिलिंगसाठी आयुध K, स्टेनलेस स्टील ड्रिलिंगसाठी आयुध S, अॅल्युमिनिअम ड्रिलिंगसाठी आयुध N अशा भिन्न ड्रिल जॉमेट्रींचे (जॉमेट्री + लेपन संयोजने) डिझाइन करण्यात आणि त्या कारखान्यात उपयोग करण्यात सक्षम आहेत.

या (आयुध N) भूमितीची काही उदाहरणे पुढे दिली आहेत. त्यामुळे वापरकर्त्याने टूल निर्मात्याकडे अॅप्लिकेशन, ड्रिल करण्याचे मटेरियल यांच्यानुसार योग्य एस.सी. ड्रिलची विचारना आवश्यक आहे.

 

एस.सी. ड्रिल कोणत्या अॅप्लिकेशनमध्ये वापरावयाचे आहे, त्यानुसार योग्य प्रकारचे पी.व्ही.डी. लेपन टूल निर्मात्याद्वारे निवडले जाते.

कार्बाइडची श्रेणी, ड्रिलची जॉमेट्री आणि लेपन यांच्यानुसार टूल निर्माता वापरकर्त्यास कटिंग पॅरामीटरची शिफारस करतो. त्यानंतर वापरकर्ता बाजारपेठेतील उपलब्ध सर्वोत्तम टूल निर्मात्याकडून एस.सी. ड्रिल घ्यायचे की नाही हा निर्णय घेऊ शकेल.

 

ड्रिल कामगिरी आणि सुरक्षिततेसाठी आणखी एक घटक म्हणजे एस.सी. ड्रिलसाठी वापरलेले हत्यारधारक (चित्र क्र. 7). ER कॉलेट धारक हा एस.सी. ड्रिलसाठी सर्वाधिक वापरला जाणारा धारक अशी परंपरा होती. हल्लीच्या वापरानुसार आधुनिक मशीनिंग सेंटर हे ड्रिलिंगसाठी धातुकाम उद्योगामध्ये मुख्य आधार झाले आहे. त्यामुळे धातुकाम उद्योगामध्ये अशा हत्यारधारकांची श्रेणी सुधारली जात आहे. धातुकामाच्या उद्योगाने प्रक्रिया सुरक्षेसाठी उच्च अचूकता असलेले हायड्रॉलिक हत्यारधारक वापरण्यास झपाट्याने सुरुवात केलेली आहे. (Vc = 80 ते 120 मी./मिनिट या उच्च कर्तन वेगासाठी अति आवश्यक आहे) हायड्रॉलिक धारक ड्रिल शॅंकवर अधिक सुरक्षित पकड देतात आणि ड्रिल कोपऱ्यांवरील एकूण निर्देशित रीडिंग (टोटल इंडिकेटीव्ह रीडिंग, TIR) 5-6µ पेक्षा कमी राखतात. याचे कारण चित्र क्र. 7 वरून लक्षात येईल. एक चांगला ठोकताळा म्हणजे रनआउटमध्ये होणारी प्रत्येक 10µ इतकी वाढ, टूलचे आयुर्मान 50 टक्क्याने कमी करते.

 

 

 

ER कॉलेट चक 16 मिमी. ड्रिल शॅंकवर (h6 गुणवत्ता) जास्तीतजास्त 40-45Nm पर्यंत टॉर्क ट्रान्स्मिट करते. (चित्र क्र. 8)

 

 

 

इ.टी.पी. ट्रान्स्मिशन AB स्वीडन यांचे हायड्रोग्रिप (चित्र क्र.10)

हायड्रोग्रिप होल्डर 16 मिमी. ड्रिल शॅंकवर (h6 गुणवत्ता) 160Nm चा टॉर्क ट्रान्स्मिट करते. (चित्र क्र.9)

 

 

 

 

आमचे एक ग्राहक ER कॉलेट होल्डर आणि एक्स्टेंशन वापरत होते (TIR 20µ). ज्यामुळे ड्रिल मोडायचे आणि आट्यांचा आकार मोठा होत होता. यानंतर हायड्रोग्रिप पेन्सिल होल्डर वापरल्यामुळे ड्रिल तुटणे थांबले आणि गो - नो - गो गेजने तपासले असता थ्रेड योग्य असल्याचे निदर्शनास आले.

 

आमचे एक ग्राहक तीन चाकी वाहन उद्योगासाठी लागणाऱ्या यंत्रभागाचे उत्पादक आहेत. ते हाय प्रेशर डाय कास्टिंग आणि प्रिसिजन मशीनिंगमध्ये काम करतात. त्यांना आवर्तन काळ कमी करून उत्पादकता वाढविणे आणि प्रति यंत्रभागासाठी कमीतकमी खर्च आदी गोष्टी साध्य करावयाच्या होत्या. आयुध N जॉमेट्रीचे स्टेप ड्रिल वापरून तीन चाकी वाहनासाठीच्या सिलिंडर हेडच्या स्टड होल ड्रिलिंगमध्ये लक्षणीय सुधारणा केलेल्याचे उदाहरण पुढे दिले आहे. 

 

 

 

 

मटेरियल : अॅल्युमिनिअम

ऑपरेशन : ड्रिलिंग

भोकाची अचूकता : ओपन टॉलरन्स

भोकाचा प्रकार : आरपार 

भोकाची खोली : 80 मिमी. (दोन्ही बाजूंनी ड्रिलिंग)

मशिन : व्ही.एम.सी. 

स्पिंडल टेपर : BT40 अंतर्गत 

 

टूल : PSSC T.C. स्टेप ड्रिल 11.1X16X65FLX150 OALXSH16

टूलचा व्यास (मिमी.) : 11.1 

पकडण्याचा प्रकार : हायड्रोग्रिप

टूलचा प्रकार : ड्रिल

कॉम्बिनेशन टूल : स्टेप ड्रिल

 

यंत्रण वेग Vc (मी./मिनिट) : 278 

स्पिंडल रिव्होल्युशन n (आर.पी.एम.) : 8000

सरकवेग Fn (मिमी./परिभ्रमण ) : 0.5

सरकवेग (मिमी./मिनिट) : 4000

वर्किंग डेप्थ (मिमी.) : 80 (50 मिमी. एका बाजूने + 53 मिमी. दुसऱ्या बाजूने)

 

 

 

उदाहरण 3  

 

 

 

आमचे दुसरे ग्राहक दुचाकी वाहन उद्योगासाठी लागणाऱ्या यंत्रभागाचे उत्पादक आहेत. तेही हाय प्रेशर डाय कास्टिंग आणि प्रिसिजन मशीनिंगमध्ये काम करतात. 97 मिमी. ड्रिलिंगची लांबी मिळविण्यासाठी ग्राहक दोन्ही बाजूंच्या ड्रिलचा वापर करीत होते. यासाठी दोन्ही भोके कोणत्याही रेषेच्या चिन्हांशिवाय 0.2 मिमी.च्या आत संरेखित करावयाची होते. 

तसेच, प्रति यंत्रभागासाठी (सी.पी.सी.) कमीतकमी किंमत आदी गोष्टी साध्य करावयाच्या होत्या. आयुध N जॉमेट्रीमुळे झालेले फायदे पुढीलप्रमाणे. 

 

मटेरियल : अॅल्युमिनिअम

ऑपरेशन : ड्रिलिंग

भोकाचा आकार : 8.5+0.2 मिमी.

भोकाचा प्रकार : आरपार 

भोकाची खोली : 97 मिमी. (दोन्ही बाजूंनी ड्रिलिंग)

मशिन : व्ही.एम.सी. 

स्पिंडल टेपर : BT-40 अंतर्गत/बाह्य शीतक 

 

 

 

 

टूल : PSSC T.C. स्टेप चॅम्पर ड्रिल 8.6X12X75FLX130 OALXSH12

टूलचा व्यास : 8.5 X 12 मिमी.

पकडण्याचा प्रकार : हायड्रोग्रिप

टूलचा प्रकार : ड्रिल

कॉम्बिनेशन टूल : स्टेप ड्रिल

तपशील 

यंत्रण वेग Vc (मी./मिनिट) : 216 

स्पिंडल रिव्होल्युशन n (आर.पी.एम.) : 8000

सरकवेग Fn (मिमी./परिभ्रमण ) : 0.2

सरकवेग (मिमी./मिनिट) : 1600

वर्किंग डेप्थ (मिमी.) : 97 (50 मिमी. एका बाजूने + 53 मिमी. दुसऱ्या बाजूने.)

 

 

 

 

 

 

रवि नाईक यांना टूलिंग क्षेत्रातील 40 हून अधिक वर्षांचा अनुभव असून ते टूलिंग आणि मशिनिंग अॅप्लिकेशनविषयक सल्लागार आहेत.