Kalvain on reiän viimeistelyyn käytettävä monileikkuinen työkalu, joka poistaa suhteellisen pieniä metallimääriä – sillä voidaan tuottaa erittäin mittatarkkoja ja pinnanlaadultaan korkeatasoisia reikiä.
Jotta reikien kalvinta tuottaa parhaan mahdollisen lopputuloksen, prosessissa tulisi huomioida
– oikeanlaisen kalvaimen valinta
– reiän valmistelu
– oikeat asetukset
– laatuvirheitä aiheuttavien tekijöiden poistaminen.
Kalvaimia on tarjolla runsaasti eri lastuamisgeometrioilla ja eri materiaaleista valmistettuna. Kannattaa huomioida vähintään työkalun materiaalin ja geometrian sopivuus työstettävään kappaleeseen.
Pikateräksestä valmistetut työkalut soveltuvat parhaiten pehmeämpien materiaalien, kuten alumiinin ja muovin työstämiseen, tai hyvin pienten sarjojen työstämiseen. Täyskovametallityökalut, joko kokonaan täyskovametalista valmistetut tai modulaariset vaihtokärkityökalut, soveltuvat kovien ja haastavien materiaalien työstöön sekä suuriin kappalemääriin.
Jos työstettävät materiaalit ovat erityisen kuluttavia, kuten hiilikuitukomposiitti tai korkean silikonipitoisuuden omaava alumiini, ja sarjat suuria, kannattaa harkita timanttikärkisiä (PCD) kalvaimia, jotka kestävät parhaiten äärimmäistä kulutusta.
Kalvainten lastuamisgeometrioissa on eri vaihtoehtoja:
Suorat lastu-urat soveltuvat yleiskäyttöön ja muun muassa messingin ja valuraudan työstämiseen. Paras valinta ne ovat läpireikiin, joiden syvyys on alle 2xD, koska suorat lastu-urat eivät nosta lastua reiästä.
Oikeakätinen lastu-urien nousu soveltuu “sokeiden” reikien viimeistelyyn, sillä nousulliset lastu-urat nostavat lastut pois reiästä.
Vasenkätinen lastu-urien nousu toimii parhaiten läpireikien viimeistelyyn, koska lastu-urat työntävät lastuja eteenpäin. Vasenkätinen nousu vaatii suurempia syötön työntövoimia, mutta voi vähentää teräsärmän kärjen lohkeilun riskiä.
Kalvinnalla voidaan saada aikaan todella mittatarkka reikä hyvinkin nopeasti, mutta se vaatii muutaman seikan huomioon ottamista. Tärkein vaihe onnistumisen kannalta on reiän valmistelu, sillä “kalvain seuraa reikää”, eli kalvaimella ei voi korjata aloitusreiän paikoituksen poikkeamia tai vinoutta.
1. Aloita poraamalla työkappaleen pintaan paikoitusporaukset. Tämä parantaa varsinaisen (pidemmän) poran alkupaikoituksen ja varmistaa kohtisuoremman reiän. Paras valinta tähän on NC-alkureikäpora. Tee NC-poraus riittävän syvälle, näin valmiin reiän suulle tulee pieni viiste, ja tämä viiste auttaa ohjaamaan kalvaimen reikään sen aloittaessa leikkaamisen – esimerkiksi 0,25–0,5 mm viiste riippuen reiän koosta. Isompiin reikiin ohjausviiste kannattaa tehdä viistejyrsinnällä.
2. Poraa reikä suositellun kokoiseksi. Hyvänä nyrkkisääntönä voi pitää noin 3 % pienempää reikää kuin valmis reikä, mutta tämä riippuu myös työstettävästä materiaalista. Jos lastuttavaa materiaalia jää liikaa, se voi aiheuttaa lastujen pakkautumisen ja jopa kalvaimen hajoamisen. Jos poistettavaa materiaalia on liian vähän, kalvain pikemminkin hankaa reunoja kuin leikkaa, mikä kuluttaa työkalua sekä huonontaa valmiin reiän pinnanlaatua.
3. Suorita reiän kalvinta noudattaen työkaluvalmistajan syöttö- ja nopeussuosituksia, mutta yleisesti ottaen leikkuunopeus on puolet tai kaksi kolmasosaa vastaavan terämateriaalin porauksen leikkuunopeudesta ja syöttönopeus on 2–3 kertaa suurempi. Kalvaimet toimivat yleensä paremmin suuremmilla syötöillä ja pienemmillä nopeuksilla, koska ne poistavat vain vähän metallia työstön aikana. Tässä pitää huomioida työkalun materiaali (pikateräs toimii noin neljänosalla täyskovametallityökalun nopeudesta), särmien määrä (mitä useampi leikkaava särmä, sitä nopeampi syöttö) sekä reiän syvyys ja halkaisija, työkappaleen materiaali, työstökoneen ja asetusten jäykkyys ja leikkuunesteen käyttö.
Parhaassa tapauksessa tuloksena on suora, mittatarkka ja pinnanlaadultaan erinomainen reikä.
Aina lopputulos ei kuitenkaan ole odotusten mukainen. Yleinen ongelma on värinä, joka voi johtaa kalvaimen teräsärmien lohkeiluun.
Värinän syitä voivat olla muun muassa
– liian suuri leikkuunopeus
– tukevuuden puute työkalupitimessä
– työkappaleen riittämätön kiinnitys
– liian pitkä työkalun vapaapituus
– liian pieni syöttö
– väärä kalvaimen lastuamisgeometria.
Leikkausnopeuden tulisi olla kaksi kolmasosaa verrattuna poraukseen, mikä mahdollistaa sen, että työkalu leikkaa materiaalia eikä kiillota tai hankaa sitä. Syöttönopeuden lisääminen edistää työkalun vakautta.
Jos kalvaimen lohkeilu jatkuu, tarkista työkalupitimen kiinnitys ja tukevuus. Varmista, että pidin on tukevasti kiinni karassa. Usein kalvaimen lohkeilu johtuu jostain koneen tai asetusten osatekijästä, kuten paikoituspoikkeamasta esireikään, eikä itse kalvaintyökalusta.
Mahdollisimman lyhyt työkalun ja karan välinen pituus lisää merkittävästi työkalun jäykkyyttä. Lyhyemmät varret aiheuttavat vähemmän värinää ja vähentävät taipumisen ja lohkeilun vaaraa.
Myös kalvaimen materiaali voi vaikuttaa lopputulokseen: pikateräksestä valmistettu kalvain on herkempi taipumille kuin täyskovametallinen, mutta se ei yleensä lohkeile huonoissakaan olosuhteissa.
Työkalupidin vaikuttaa oleellisesti kalvinnan lopputulokseen. Paras laatu saavutetaan korkealaatuisilla sekä mahdollisimman suuren tukevuuden ja tarkkuuden varmistavilla lämpökutisteistukoilla, hydraulisilla istukoilla tai tarkkuusholkki-istukoilla, jotta keskiöpoikkeama olisi mahdollisimman minimaalinen.
Lastutukokset tai lastujen pakkautuminen reiän pohjaan voivat aiheuttaa haasteita reiän kalvintaan. Tätä voit ehkäistä valitsemalla työstöön kalvain, jossa on työstöön sopiva lastu-urien muotoilu. Vasenkätinen nousu soveltuu vain läpireikiin tai paikkoihin, joissa lastuille on runsaasti tilaa reiän pohjalla. Muissa tapauksissa suorat lastu-urat (lyhytlastuisille materiaaleille, kuten messinki tai valurauta) tai oikeakätinen nousu estää lastujen pakkautumisen reiän pohjalle.
Mitä useampi leikkuusärmä kalvaimessa on, sitä suurempaa syöttönopeutta työstössä voidaan käyttää, mutta lastuille jää vähemmän tilaa lastu-urissa. Jos lastujen pakkautuminen on ongelma, valitse kalvain, jossa on vähemmän leikkuusärmiä ja isommat lastu-urat. Uusi kalvain tekee reiän yleensä osoitetun toleranssin ylärajalle, ei nimellismittaan, huomioi tämä kalvaimen toleranssivalinnassa.
Leikkuunesteen laadulla ja puhtaudella on äärimmäisen iso merkitys kalvaimien toiminnalle ja kestoiälle, sekä on varmistettava riittävä leikkuunesteen saanti kalvaimen teräsärmille. Tämä voi tarkoittaa läpijäähdytettyä kalvainta etenkin syvien reikien viimeistelyssä. Työkalun läpijäähdytys parantaa myös lastujen poistumista reiästä etenkin “sokeita” reikiä viimeistellessä.
Kun olet löytänyt sopivimmat työkalut, älä unohda pitää niistä huolta. Tarkista, huolla ja teroita kalvaimet säännöllisesti – se pidentää niiden käyttöikää ja vähentää laatuvirheiden riskiä tai työkalujen uusimisen tarvetta.
