Jako dostawca frezów trzpieniowych z długą szyjką o długiej tradycji zaobserwowałem z pierwszej ręki, jak różne czynniki wpływają na wydajność skrawania tych precyzyjnych narzędzi. Wśród tych czynników wyróżnia się twardość materiału jako krytyczny element, który może wpłynąć na wydajność frezu walcowo-czołowego z długą szyjką lub obniżyć ją. W tym poście na blogu szczegółowo omówię wpływ twardości materiału na wydajność skrawania frezów walcowo-czołowych z długą szyjką.
Zrozumienie twardości materiału
Twardość materiału definiuje się jako odporność materiału na lokalne odkształcenia, zwykle w wyniku wgniecenia lub ścierania. Jest to kluczowa właściwość, ponieważ może znacząco wpłynąć na zachowanie materiału podczas procesów obróbki. Istnieje kilka skal do pomiaru twardości, takich jak skala Rockwella, Brinella i Vickersa. Na przykład w skali Rockwella materiał o wyższej liczbie jest twardszy.
Miękkie materiały, takie jak aluminium i miedź, mają stosunkowo niskie wartości twardości. Materiały te są plastyczne i można je stosunkowo łatwo ciąć. Z drugiej strony twarde materiały, w tym stal nierdzewna, stopy tytanu i stale hartowane, stanowią bardziej wymagające środowisko obróbki ze względu na ich wysoką odporność na odkształcenia.
Wpływ na zużycie narzędzia
Jednym z najbardziej widocznych wpływów twardości materiału na wydajność skrawania frezów palcowych z długą szyjką jest zużycie narzędzia. Podczas cięcia miękkiego materiału frez trzpieniowy z długą szyjką charakteryzuje się mniejszym tarciem i zużyciem krawędzi skrawających. Narzędzie może zachować ostrość przez dłuższy czas, co z kolei zapewnia równomierne i wysokiej jakości cięcie.
Na przykład, gdy do cięcia aluminium stosuje się frez trzpieniowy z długą szyjką, proces cięcia jest stosunkowo gładki, a krawędzie narzędzia nie tępią się szybko. Skutkuje to dłuższą żywotnością narzędzia, zmniejszeniem częstotliwości wymiany narzędzi i ostatecznie obniżeniem kosztów produkcji.
Jednak w przypadku twardych materiałów sytuacja jest zupełnie inna. Wysoka twardość materiału powoduje znaczne zużycie ścierne i adhezyjne na krawędziach skrawających frezu palcowego z długą szyjką. Zużycie ścierne występuje, gdy twarde cząstki materiału obrabianego ocierają się o krawędzie tnące narzędzia, stopniowo je ścierając. Zużycie adhezyjne natomiast ma miejsce, gdy małe kawałki materiału obrabianego przedmiotu przylegają do powierzchni narzędzia, a następnie w procesie skrawania zostają odrywane, zabierając ze sobą części narzędzia.
Weźmy na przykład cięcie stali nierdzewnej. Wysoka twardość i hartowanie stali nierdzewnej powodują szybkie zużycie frezu trzpieniowego z długą szyjką. Krawędzie tnące mogą stępić się po stosunkowo krótkim czasie użytkowania, co prowadzi do zmniejszenia wydajności cięcia, złego wykończenia powierzchni i zwiększonego ryzyka złamania narzędzia.
Wpływ na siły skrawania
Twardość materiału ma również istotny wpływ na siły skrawania podczas procesu obróbki. Podczas cięcia miękkiego materiału frez trzpieniowy z długą szyjką wymaga mniejszej siły, aby wniknąć i usunąć materiał. Proces cięcia jest często płynny, a wibracje i drgania są mniejsze. Pozwala to na szybsze prędkości skrawania i wyższe posuwy, co może poprawić produktywność.
Jednak podczas obróbki twardych materiałów siły skrawania znacznie wzrastają. Frez trzpieniowy musi pracować ciężej, aby przebić się przez twardy materiał, co powoduje większe naprężenia narzędzia i maszyny. Nadmierne siły skrawania mogą powodować problemy, takie jak ugięcie narzędzia, szczególnie w przypadku frezów palcowych z długą szyjką. Ponieważ te frezy trzpieniowe mają dłuższy chwyt, są bardziej podatne na ugięcie pod wpływem dużych sił skrawania. Odchylenie narzędzia może prowadzić do niedokładnej obróbki, złego wykończenia powierzchni, a nawet uszkodzenia przedmiotu obrabianego.
Na przykład podczas cięcia stali hartowanej siły skrawania mogą być tak duże, że wymagają mocniejszego sprzętu obróbczego i niższych parametrów skrawania, aby uniknąć awarii narzędzia. Często oznacza to poświęcenie produktywności w celu utrzymania integralności narzędzia i jakości obrabianej części.
Wpływ na wykończenie powierzchni
Wykończenie powierzchni obrabianej części to kolejny aspekt, na który duży wpływ ma twardość materiału. Podczas cięcia miękkich materiałów za pomocą frezu trzpieniowego z długą szyjką ogólnie łatwiej jest uzyskać gładkie wykończenie powierzchni. Niska twardość materiału pozwala krawędziom tnącym frezu walcowo-czołowego na czyste usuwanie materiału bez powodowania nadmiernych wyrwań lub szorstkich plam.
Natomiast twarde materiały stanowią większe wyzwanie w uzyskaniu dobrego wykończenia powierzchni. Wysoka twardość może powodować nierównomierne pękanie materiału podczas procesu cięcia, co skutkuje chropowatą powierzchnią. Dodatkowo, ponieważ krawędzie tnące zużywają się szybciej podczas cięcia twardych materiałów, zdolność do uzyskania gładkiej powierzchni jest jeszcze bardziej pogorszona. Na przykład podczas obróbki stopów tytanu, które są znane z dużej twardości i niskiej przewodności cieplnej, uzyskanie wysokiej jakości wykończenia powierzchni może być trudne. Aby sprostać tym wyzwaniom, mogą być wymagane specjalistyczne strategie skrawania i geometrie narzędzi.
Studium przypadku: Cięcie różnych materiałów za pomocą aFrez trzpieniowy z 2 ostrzami i długą szyjką kulistą
Przyjrzyjmy się bliżej wpływowi twardości materiału na wydajność skrawania, analizując zastosowanie frezu trzpieniowego z długą szyjką kulistą i 2 ostrzami.
Cięcie miękkich materiałów (aluminium)
Używając 2-ostrzowego frezu walcowo-czołowego z długą szyjką do cięcia aluminium, możemy zaobserwować kilka pozytywnych wyników. Niska twardość aluminium pozwala na obróbkę z dużymi prędkościami. Krawędzie tnące frezu palcowego pozostają ostre przez długi czas, a płynny proces cięcia zapewnia wysoką jakość wykończenia powierzchni. Możemy pracować frezem palcowym przy stosunkowo wysokich posuwach i prędkościach skrawania bez znacznego zużycia narzędzia. To nie tylko poprawia produktywność, ale także zmniejsza koszt jednostkowy. Na przykład w zakładzie motoryzacyjnym ten typ frezu walcowo-czołowego można zastosować do wydajnej obróbki aluminiowych elementów silnika, zapewniając dokładne wymiary i dobre wykończenie powierzchni.
Medium skrawające — twarde materiały (stal nierdzewna)
Kiedy ten sam 2-ostrzowy frez kulisty z długą szyjką jest używany do cięcia stali nierdzewnej, sytuacja się zmienia. Wyższa twardość stali nierdzewnej oznacza większe zużycie narzędzia. Musimy zmniejszyć prędkość skrawania i posuw, aby poradzić sobie ze zwiększonymi siłami skrawania i zapobiec przedwczesnej awarii narzędzia. Pomimo tych korekt żywotność narzędzia jest znacznie krótsza w porównaniu do cięcia aluminium. Wykończenie powierzchni może być również nieco bardziej szorstkie i konieczne może być wykonanie dodatkowych operacji wykończeniowych, aby osiągnąć pożądaną jakość.
Cięcie twardych materiałów (stal hartowana)
Cięcie stali hartowanej za pomocą frezu trzpieniowego z długą szyjką kulistą z 2 ostrzami jest niezwykle trudnym zadaniem. Duża twardość materiału powoduje szybkie zużycie krawędzi skrawających, a siły skrawania są na tyle duże, że mogą powodować ugięcie narzędzia. W rezultacie musimy stosować bardzo niskie prędkości skrawania i posuwy, co poważnie ogranicza produktywność. Wykończenie powierzchni obrabianej części może być słabe i uzyskanie akceptowalnego wyniku może wymagać wielu przejść.
Rozwiązania poprawiające wydajność cięcia przy różnej twardości materiału
Powłoki narzędziowe
Nakładanie powłok na frezy trzpieniowe z długą szyjką może znacznie poprawić ich wydajność skrawania w przypadku materiału o różnej twardości. Na przykład powłoka azotku tytanu (TiN) może zwiększyć twardość i odporność narzędzia na zużycie, czyniąc je bardziej odpowiednim do cięcia materiałów hartowanych. Powłoki węglowe podobne do diamentu (DLC) mogą zmniejszać tarcie i poprawiać zdolność narzędzia do cięcia miękkich materiałów, takich jak aluminium, zapobiegając przyleganiu materiału przedmiotu obrabianego do narzędzia.
Zoptymalizowana geometria narzędzia
Geometria frezu trzpieniowego z długą szyjką również odgrywa kluczową rolę w wydajności skrawania. W przypadku miękkich materiałów można zastosować frez palcowy o większym kącie pochylenia linii śrubowej, aby poprawić odprowadzanie wiórów i zmniejszyć siły skrawania. W przypadku twardych materiałów bardziej wytrzymała geometria narzędzia z większą średnicą rdzenia i mniejszym kątem pochylenia linii śrubowej może zapewnić lepszą wytrzymałość i odporność na odkształcenia.
Odpowiednie parametry cięcia
Wybór odpowiednich parametrów skrawania, takich jak prędkość skrawania, posuw i głębokość skrawania, jest niezbędny do uzyskania optymalnej wydajności skrawania. W przypadku miękkich materiałów można zastosować wyższe prędkości skrawania i posuwy, aby zmaksymalizować produktywność. W przypadku materiałów twardych należy wybierać niższe parametry skrawania, aby zminimalizować zużycie narzędzia i zapobiec jego uszkodzeniu.
Wniosek
Podsumowując, twardość materiału ma ogromny wpływ na wydajność skrawania frezów palcowych z długą szyjką. Wpływa na zużycie narzędzia, siły skrawania i wykończenie powierzchni, a różne materiały stwarzają wyjątkowe wyzwania i możliwości. Jako dostawca frezów walcowo-czołowych z długą szyjką rozumiem znaczenie dostarczania narzędzi wysokiej jakości i oferowania specjalistycznych porad na temat optymalizacji procesu skrawania dla różnych twardości materiału.
Jeśli jesteś na rynku frezów walcowo-czołowych z długą szyjką lub potrzebujesz więcej informacji na temat ulepszenia procesów obróbki, zachęcam do skontaktowania się ze mną w celu szczegółowej dyskusji. Niezależnie od tego, czy pracujesz z materiałami miękkimi, średnio twardymi czy twardymi, pomogę Ci znaleźć odpowiednie rozwiązania, które poprawią wydajność cięcia i pozwolą osiągnąć lepsze wyniki.
Referencje
- Kalpakjian, S. i Schmid, SR (2009). Inżynieria i technologia produkcji. Sala Pearson Prentice.
- Trent, EM i Wright, PK (2000). Cięcie metalu. Butterworth-Heinemann.
