TECHNOLOGY ARCHIVE vol.2

Solid Carbide Drill ZET1

Solid Carbide Drill ZET1

Historia rozwoju wierteł pełnowęglikowych

Konstrukcja tych wierteł kryje historię wyzwań, które doprowadziły do przełomu w technologii wiercenia.

Wiertło ZET1 pojawiło się na rynku w drugiej połowie lat 80-tych jako pierwsze w branży wiertło pełnowęglikowe. Jego następcą jest wiertło WSTAR, obecnie podstawowy produkt w ofercie Mitsubishi Materials. W tym wydaniu magazynu postanowiliśmy prześledzić ewolucję wierteł pełnowęglikowych.

Część 1 1987~ Wiertło ZET1 - nowa jakość w technologii wiercenia

W drugiej połowie lat 80-tych, gdy wiertła z wlutowaną końcówką i wiertła ze stali szybkotnącej były szeroko rozpowszechnione i stosowane w wielu różnych branżach, firma Mitsubishi Materials rozpoczęła prace nad opracowaniem wiertła pełnowęglikowego. Na rynku były już dostępne wiertła z wlutowanymi końcówkami, jednak ze względów technicznych były dostępne tylko w dużych średnicach. 


W Mitsubishi Materials przewidziano jednak, że przyjdzie czas, gdy pojawi się zapotrzebowanie na wiertła pełnowęglikowe o mniejszych średnicach i w niewielkim zakątku fabryki rozpoczęto prace nad takim wiertłem. Jednak w latach 80-tych technologia komputerowa była jeszcze w powijakach i wszelkie obliczenia i projekty wykonywano ręcznie. Dzień za dniem, metodą prób i błędów, projektowano idealną geometrię rowka wiórowego i krawędzi skrawającej. W tamtych czasach produkty opracowywano w oparciu o doświadczenie i zmysł inżynierów, a nie na podstawie danych i symulacji, jak to robi się dzisiaj. Po kilku latach prac, w roku 1987, powstało wreszcie wiertło pełnowęglikowe ZET1 jako pierwsze tego typu wiertło w branży.
W tamtym czasie wiertła ze stali szybkotnącej miały około 70% udział w rynku, dlatego byliśmy pewni, że wiertło pełnowęglikowe ZET1 sprawdzi się. Zapewniało pięć razy lepszą wydajność wiercenia, mało dziesięciokrotnie większą żywotność, zapewniało skuteczne odprowadzanie wióra i ogólnie lepsze parametry wiercenia. Innymi słowy, był to radykalny postęp. Jednak wbrew oczekiwaniom nie sprzedawało się dobrze. Pierwszy powód to cena. W porównaniu do wierteł ze stali szybkotnącej wiertła węglikowe były około 30-krotnie droższe. To oznaczało, że produkt, który klienci kupowali do tej pory za 500 jenów kosztowałby 15 000 jenów. W ostatecznym rozrachunku wykonanie jednego otworu kosztowałoby mniej i wydajność produkcji wzrosłaby, ale trudno było przekonać klientów, by dostrzegli długoterminowe korzyści finansowe z zastosowania wierteł pełnowęglikowych. Innym powodem było to, że na początku klienci mieli niewielką wiedzę o posługiwaniu się wiertłami pełnowęglikowymi i musieliśmy rozpocząć od nauczenia ich, jak prawidłowo ich używać. Najlepsze wyniki wiercenia wiertłem pełnowęglikowym uzyskuje się, stosując posuw stopniowy z wycofaniem wiertła, a w tamtym czasie wielu klientów używało tylko konwencjonalnych obrabiarek i metod, które nie pozwalały na stosowanie takiej technologii. Dlatego wspólnie z producentami obrabiarek zaoferowaliśmy szkolenia, na których podawaliśmy klientom informacje dotyczące właściwej technologii, pozwalające na najbardziej efektywne wykorzystanie nowych wierteł. Co ważne, wielu klientów nie wiedziało, że aby utrzymać wydajność wiercenia, trzeba dokładnie naostrzyć wiertło pełnowęglikowe, więc przekazywaliśmy też informacje na temat właściwej konserwacji. Wysiłki te, podejmowane w połączeniu z działaniami marketingowymi, wymagały dużej ilości czasu, ale dzięki temu wiertło ZET1 uzyskało w końcu akceptację, szczególnie w branży motoryzacyjnej. Z perspektywy czasu odczuwamy wielką satysfakcję z faktu przezwyciężenia trudności i przekonania klientów do zalet naszego produktu, czego wyrazem są ich pozytywne opinie.

HISTORIA

Ewolucja wierteł pełnowęglikowych

HISTORIA

Część 2002~ Zaczęło się od ZET1 — historia powstania wierteł serii WSTAR

Po około 10 latach od premiery wiertła ZET1, wiertła pełnowęglikowe rozpowszechniły się w całej branży, a na rynku pojawiły się różne produkty, także innych firm. Wiertła ZET1 wymagały kolejnych prac badawczo-rozwojowych, a zespół ds. rozwoju stanął pod ścianą, jeśli chodzi o ulepszenia, jakie należałoby wprowadzić. I to wtedy właśnie dyrektor generalny ds. rozwoju wyszedł z następującą propozycją: „Idźcie i wierćcie ręcznie otwory w kostkach mydła, aż znajdziecie odpowiedź”. Przez następne kilka dni wytrwale ręcznie wierciliśmy w mydle otwór za otworem, wykorzystując zarówno wiertła Mitsubishi, jak i wiertła innych firm. W rezultacie odkryliśmy wiele rzeczy, analizując odczucie w dłoniach, na przykład kiedy zaczyna się opór i w jaki są usuwane wióry. 


To skłoniło nas do zmiany koncepcji krawędzi skrawającej z prostej, jak w wiertłach ZET1 na krzywoliniową. Zaczęliśmy więc badać możliwość wykonania ostrza z falistą, niespotykaną dotąd, krawędzią skrawającą. Inspiracja do zastosowania takiego rozwiązania przyszła nagle, a jej źródłem był mikser kuchenny do rozdrabniania składników. Zainspirowani krzywoliniowym kształem łopatek miksera, metodą prób i opracowaliśmy konstrukcję wiertła pełnowęglikowego WSTAR z krawędzią skrawającą o niespotykanym wcześniej falistym kształcie.

Dzięki krzywoliniowej krawędzi i nowej geometrii rowka wiórowego udało się nam znacznie zmniejszyć wielkość wiórów, a to pozwoliło na ich skuteczniejsze odprowadzanie. W dodatku nowo opracowany kształt wierzchołka wiertła zapewnił doskonałą współosiowość i dokładność pozycjonowania otworów. Zdołaliśmy również przedłużyć żywotność wiertła poprzez zastosowanie węglika VP15TF z powłoką Miracle. Dzięki temu seria wierteł WSTAR, wprowadzona na rynek w 2002 roku, stała się znana ze swej dokładności i długiej żywotności i do dziś cieszy się uznaniem wielu klientów.

Część 3 2006~ Dalsze doskonalenie wierteł serii WSTAR

W odpowiedzi na potrzeby rynku, po 2006 roku wiertło WSTAR przechodziło dalsze zmiany. Zwiększono asortyment wierteł , który obecnie obejmuje wiertła uniwersalne MWE/MWS przeznaczone przede wszystkim do obróbki stali węglowych i stopowych. Ponadto na rynek wprowadzono wiertła MNS, MHS, MMS i MCS przeznaczone szczególnie do obróbki stopów aluminium, stali hartowanych, stali nierdzewnych i kompozytów epoksydowo-węglowych (CFRP). Na rynku dostępne są także wiertła superdługie do obróbki głębokich otworów o stosunku L/D = 30. Każdy z tych produktów odzwierciedla technologię, oryginalność i pomysłowość, jaką potrafi zaoferować jedynie Mitsubishi Materials. Przykładem jest wiertło MNS o oryginalnej konstrukcji, przeznaczone do obróbki stopów aluminium. Aby zapewnić smarowanie wierzchołka wiertła, do którego często "przykleja" się wiór, należało wprowadzić dodatkowe zmiany przepływu chłodziwa. Odeszliśmy od konwencjonalnej koncepcji wiertła z dwoma kanałami chłodziwa i we współpracy z grupą ds. technologii produkcji opracowaliśmy wiertło z czterema kanałami chłodziwa, pierwsze na świecie wiertło tego typu. Następnie, ulepszając dalej tę technologię, opracowaliśmy i w 2013 roku wprowadziliśmy na rynek serię uniwersalnych wierteł pełnowęglikowych typu MVE/MVS, z technologią TRI-Cooling, czyli z kanałem chłodziwa o oryginalnym kształcie, którego wykonanie wymaga niezwykle wysokiej precyzji. Dzięki innowacyjnej metodzie zwiększenia przepływu chłodziwa udało się nam zwiększyć skuteczność chłodzenia, smarowania, odprowadzania wióra i ogólną wydajność wiercenia tylko poprzez odpowiednią konstrukcję kanału doprowadzenia chłodziwa. Dzięki zastosowaniu powłoki PVD (DP1020) zaprojektowanej specjalnie dla wierteł, udało się także osiągnąć długą żywotność wiertła podczas obróbki różnych materiałów. WSTAR to rzeczywiście doskonałe wiertło pełnowęglikowe przeznaczone do zastosowań w technologiach nowej generacji.

Z BLISKA
Technologia produkcji wierteł z kanałami chłodziwa: owoc technologii i determinacji Mitsubishi Materials

Firma Mitsubishi Materials rozpoczęła produkcję wierteł z kanałami chłodziwa w 1988 roku. Przez kolejne 27 lat, wraz z postępem technologii, konstrukcja kanałów chłodziwa również ulegała ewolucji. Poniżej przedstawiamy procesy technologiczne stosowane w produkcji wierteł z wewnętrznymi kanałami chłodziwa.

Z BLISKA 
Technologia produkcji wierteł z kanałami chłodziwa: owoc technologii i determinacji Mitsubishi Materials

W ostatnich latach pojawiło się zapotrzebowanie na wiertła o mniejszej średnicy i większej długości roboczej, co znacznie zwiększyło trudności podczas produkcji wierteł z kanałami chłodziwa. Na przykład w wiertłach o bardzo małej średnicy rowki wiórowe są bardzo wąskie, więc wymagana jest jeszcze większa dokładność wykonania kanału chłodziwa i kąta nachylenia rowka. Podobnie, w przypadku długich wierteł jeszcze ważniejsze jest zapewnienie stałego kąta nachylenia spiralnego rowka wiórowego, więc aby osiągnąć ten cel, technologie produkcji ulegają systematycznemu doskonaleniu. Dodatkowo wiertła mają okrągłe kanały chłodziwa, natomiast Mitsubishi Materials opracowuje i produkuje nie tylko tradycyjne wiertła z dwoma okrągłymi kanałami chłodziwa, ale także wiertła z czterema kanałami lub z kanałami o przekroju trójkątnym. Ma to na celu zwiększenie wydajności wiercenia. Jedynie Mitsubishi Materials stosuje kanały chłodziwa o różnych kształtach, zależnie od typu materiału obrabianego. Precyzyjne wykonywanie kanałów chłodziwa o różnych kształtach jest możliwe, ponieważ fabryki wierteł i surowca do produkcji są zlokalizowane w tym samym miejscu, a zatem jest to efekt ścisłej współpracy i ciężkiej pracy załóg obu zakładów. Trzy typy kanałów chłodziwa są świadectwem doskonałej technologii Mitsubishi Materials i naszej dumy z tego, że wytwarzamy produkty z własnych surowców.

Odkrywamy historię wiertła monolitycznego

Kazuya Yanagida
Lider, Wiertła, Centrum Rozwoju Produktów
CBN i PCD

 

Wiertło ZET1 pojawiło się na rynku 30 lat temu. Patrząc wstecz na dotychczasową historię wiertła pełnowęglikowego stwierdzam, że nasza umiejętność ciągłego zaspokajania zapotrzebowania rynku na nowe wiertła wynika właśnie z tego, że jesteśmy producentem zdolnym do opracowywania i wytwarzania całej gamy różnych produktów. Jest to bezpośrednio związane z powiązaniem procesów technologicznych w naszych zakładach i stanowi owoc wspólnych wysiłków wszystkich zespołów zajmujących się badaniami i rozwojem. W przyszłości będziemy kontynuować nasze elastyczne podejście, opracowując nowe materiały i kształty i kolejne nowatorskie rozwiązania.