Като дългогодишен доставчик на концеви фрези с дълга шийка, наблюдавах от първа ръка как различни фактори влияят на производителността на рязане на тези прецизни инструменти. Сред тези фактори твърдостта на материала се откроява като критичен елемент, който може или да увеличи, или да наруши ефективността на фреза с дълга шийка. В тази публикация в блога ще се потопя дълбоко в разбирането как твърдостта на материала влияе върху производителността на рязане на фрези с дълга шийка.
Разбиране на твърдостта на материала
Твърдостта на материала се определя като устойчивост на материала на локална деформация, обикновено чрез вдлъбнатина или абразия. Това е изключително важно свойство, тъй като може значително да повлияе на поведението на материала по време на процесите на обработка. Има няколко скали за измерване на твърдостта, като скалите на Рокуел, Бринел и Викерс. Например, в скалата на Рокуел, материал с по-високо число е по-твърд.
Меките материали, като алуминий и мед, имат относително ниски стойности на твърдост. Тези материали са ковки и могат да се режат относително лесно. От друга страна, твърдите материали, включително неръждаема стомана, титанови сплави и закалени стомани, представляват по-предизвикателна среда за обработка поради тяхната висока устойчивост на деформация.
Въздействие върху износването на инструмента
Едно от най-очевидните ефекти на твърдостта на материала върху производителността на рязане на фрези с дълга шийка е износването на инструмента. При рязане на мек материал, фрезата с дълга шийка изпитва по-малко триене и износване на режещите ръбове. Инструментът може да запази остротата си за по-дълъг период от време, което от своя страна води до последователно и висококачествено рязане.
Например, когато се използва фреза с дълга шийка за рязане на алуминий, процесът на рязане е относително плавен и ръбовете на инструмента не се затъпяват бързо. Това води до по-удължен живот на инструмента, намаляване на честотата на смяна на инструмента и в крайна сметка намаляване на производствените разходи.
Но когато се работи с твърди материали, ситуацията е съвсем различна. Високата твърдост на материала причинява значително абразивно и адхезивно износване на режещите ръбове на фрезата с дълга шийка. Абразивното износване възниква, когато твърдите частици в материала на детайла се смилат срещу режещите ръбове на инструмента, като постепенно ги износват. Адхезивното износване, от друга страна, се случва, когато малки парчета от материала на обработвания детайл се придържат към повърхността на инструмента и след това се откъсват по време на процеса на рязане, отнасяйки със себе си части от инструмента.
Вземете за пример рязане на неръждаема стомана. Високата твърдост и характеристиките на работно закаляване на неръждаемата стомана причиняват бързо износване на фрезата с дълга шийка. Режещите ръбове могат да станат тъпи след сравнително кратък период на употреба, което води до намалена ефективност на рязане, лошо покритие на повърхността и повишен риск от счупване на инструмента.
Влияние върху силите на рязане
Твърдостта на материала също има значително влияние върху силите на рязане по време на процеса на обработка. При рязане на мек материал, челната фреза с дълга шийка изисква по-малко сила за проникване и отстраняване на материала. Процесът на рязане често е гладък и има по-малко вибрации и бърборене. Това позволява по-високи скорости на рязане и по-високи скорости на подаване, което може да подобри производителността.
Въпреки това, когато се обработват твърди материали, силите на рязане се увеличават значително. Челната фреза трябва да работи по-усилено, за да пробие твърдия материал, което води до по-голямо напрежение върху инструмента и машината. Прекомерните сили на рязане могат да причинят проблеми като деформация на инструмента, особено в случай на фрези с дълга шийка. Тъй като тези челни фрези имат по-дълга дръжка, те са по-податливи на деформация при големи сили на рязане. Изкривяването на инструмента може да доведе до неточна обработка, лошо покритие на повърхността и дори повреда на детайла.
Например, когато се опитвате да режете закалена стомана, силите на рязане могат да бъдат толкова високи, че да изискват по-мощно машинно оборудване и по-ниски параметри на рязане, за да се избегне повреда на инструмента. Това често означава жертване на производителността, за да се запази целостта на инструмента и качеството на обработената част.
Ефект върху повърхностното покритие
Повърхностното покритие на обработената част е друг аспект, който силно се влияе от твърдостта на материала. Когато режете меки материали с фреза с дълга шийка, обикновено е по-лесно да постигнете гладка повърхност. Ниската твърдост на материала позволява на режещите ръбове на челната фреза да отстраняват чисто материала, без да причиняват прекомерни разкъсвания или груби петна.
За разлика от това, твърдите материали представляват по-голямо предизвикателство за постигане на добро покритие на повърхността. Високата твърдост може да доведе до неравномерно счупване на материала по време на процеса на рязане, което води до грапава повърхност. Освен това, тъй като режещите ръбове се износват по-бързо при рязане на твърди материали, способността за създаване на гладка повърхност е допълнително компрометирана. Например, когато се обработват титанови сплави, които са известни със своята висока твърдост и ниска топлопроводимост, може да бъде трудно да се получи висококачествено покритие на повърхността. За преодоляване на тези предизвикателства може да са необходими специални стратегии за рязане и геометрия на инструмента.
Казус от практиката: Рязане на различни материали с aФреза с 2 фрези с топка и дълъг врат
Нека разгледаме по-подробно как твърдостта на материала влияе върху производителността на рязане, като изследваме използването на фреза с 2 фрези с топка и дълга шийка.
Рязане на меки материали (алуминий)
Когато използваме фрезата за рязане на алуминий с 2 фрези и сферичен нос с дълга шийка, можем да наблюдаваме няколко положителни резултата. Ниската твърдост на алуминия позволява високоскоростна обработка. Режещите ръбове на фрезата остават остри за дълго време, а гладкият процес на рязане води до висококачествено покритие на повърхността. Можем да работим с челната фреза при относително високи скорости на подаване и скорости на рязане без значително износване на инструмента. Това не само подобрява производителността, но и намалява цената на част. Например в завод за производство на автомобили този тип челна фреза може да се използва за ефективна обработка на алуминиеви компоненти на двигателя, осигурявайки прецизни размери и добро покритие на повърхността.
Средство за рязане - твърди материали (неръждаема стомана)
Когато една и съща челна фреза с 2 вдлъбнатини и топка с дълга шийка се използва за рязане на неръждаема стомана, ситуацията се променя. По-високата твърдост на неръждаемата стомана означава, че инструментът се износва повече. Трябва да намалим скоростта на рязане и скоростта на подаване, за да управляваме увеличените сили на рязане и да предотвратим преждевременна повреда на инструмента. Въпреки тези настройки животът на инструмента е значително по-кратък в сравнение с рязане на алуминий. Повърхностното покритие може също да е малко по-грапаво и може да се наложи да извършим допълнителни довършителни операции, за да постигнем желаното качество.
Рязане на твърди материали (закалена стомана)
Рязането на закалена стомана с фрезата с 2 фрези с топка и дълга шийка е изключително предизвикателство. Високата твърдост на материала води до бързо износване на режещите ръбове, а силите на рязане са толкова големи, че могат да причинят отклонение на инструмента. В резултат на това трябва да използваме много ниски скорости на рязане и скорости на подаване, което силно ограничава производителността. Повърхностното покритие на обработената част може да е лошо и може да са необходими многократни преминавания, за да се получи приемлив резултат.
Решения за подобряване на ефективността на рязане с различна твърдост на материала
Покрития за инструменти
Нанасянето на покрития върху челните фрези с дълга шийка може значително да подобри тяхната производителност при рязане, когато се работи с различна твърдост на материала. Например, покритието от титанов нитрид (TiN) може да подобри твърдостта и устойчивостта на износване на инструмента, което го прави по-подходящ за рязане на закалени материали. Диамантеноподобните въглеродни (DLC) покрития могат да намалят триенето и да подобрят способността на инструмента да реже меки материали, като алуминий, като предотвратяват адхезията на материала на детайла към инструмента.
Оптимизирана геометрия на инструмента
Геометрията на фрезата с дълга шийка също играе решаваща роля за ефективността на рязане. За меки материали може да се използва челна фреза с по-висок ъгъл на спиралата, за да се подобри отвеждането на стружки и да се намалят силите на рязане. За твърди материали, по-здрава геометрия на инструмента с по-голям диаметър на сърцевината и по-нисък ъгъл на спиралата може да осигури по-добра здравина и устойчивост на деформация.
Подходящи параметри на рязане
Изборът на правилните параметри на рязане, като скорост на рязане, скорост на подаване и дълбочина на рязане, е от съществено значение за постигане на оптимална производителност на рязане. За меки материали могат да се използват по-високи скорости на рязане и скорости на подаване, за да се увеличи максимално производителността. За твърди материали трябва да се изберат по-ниски параметри на рязане, за да се сведе до минимум износването на инструмента и да се предотврати повреда на инструмента.
Заключение
В заключение, твърдостта на материала има дълбоко влияние върху производителността на рязане на фрези с дълга шийка. Той влияе върху износването на инструмента, силите на рязане и повърхностното покритие, а различните материали представляват уникални предизвикателства и възможности. Като доставчик на концеви фрези с дълга шийка разбирам значението на предоставянето на висококачествени инструменти и предлагането на експертни съвети как да се оптимизира процеса на рязане за различна твърдост на материала.
Ако сте на пазара за челни фрези с дълга шийка или имате нужда от повече информация как да подобрите процесите си на обработка, насърчавам ви да се свържете с мен за подробна дискусия. Независимо дали работите с меки, средно твърди или твърди материали, мога да ви помогна да намерите правилните решения, за да подобрите ефективността на рязане и да постигнете по-добри резултати.
Референции
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2009). Производствено инженерство и технология. Пиърсън Прентис Хол.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Рязане на метал. Бътъруърт - Хайнеман.
