Analiza vzrokov nezanesljivega loma ostružkov orodja in rešitve
Koliko poznate znanje o lomljenju odrezkov orodja? Po branju tega članka verjamem, da vam bo v pomoč pri vsakdanjem delu.
Zanesljivost lomljenja odrezkov orodja pomembno vpliva na normalno proizvodnjo in varnost operaterja. Pri rezanju lahko zlomljeni ostružki brizgajo in poškodujejo ljudi ter lahko poškodujejo obdelovalni stroj; Vendar pa se lahko ostružki v obliki dolgih trakov ovijejo okoli obdelovanca ali orodja, zlahka opraskajo obdelovanec, povzročijo poškodbe orodja in celo vplivajo na varnost delavcev.
Pri avtomatiziranih obdelovalnih strojih, kot so CNC obdelovalni stroji (obdelovalni centri), postane zaradi velikega števila rezalnih orodij in tesne povezave med držalom orodja in orodjem problem lomljenja odrezkov pomembnejši. Dokler je eno od rezalnih orodij nezanesljivo, lahko moti samodejni cikel obdelovalnega stroja in celo moti normalno delovanje celotne avtomatske linije. Zato je treba pri načrtovanju, izbiri ali brušenju orodij upoštevati zanesljivost zloma odrezkov orodja. Za strojna orodja CNC (obdelovalni centri) itd. morajo biti izpolnjene naslednje zahteve:
Ostružki se ne smejo zapletati v rezalna orodja, obdelovance ter sosednja orodja in opremo;
Ostružki ne smejo škropiti, da se zagotovi varnost operaterjev in opazovalcev;
Med natančno obdelavo ostružki ne smejo opraskati obdelane površine obdelovanca, kar bi vplivalo na kakovost obdelane površine;
Zagotovite vnaprej določeno vzdržljivost rezilnih orodij, preprečite prezgodnjo obrabo in se potrudite, da preprečite njihovo poškodbo;
Ko ostružki tečejo ven, ne ovirajo vbrizgavanja rezalne tekočine;
Ostružki ne bodo opraskali vodil stroja ali drugih komponent.
Na podlagi izpolnjevanja zgornjih zahtev imajo različna rezalna orodja različne zahteve glede dolžine odrezkov. Na primer, največja dolžina odrezkov za grobo struženje jeklenih materialov je običajno okoli 100 mm; Dober avto bi moral biti nekoliko daljši. Da bi se izognili preveč drobnim ostružkom, saj se zlahka vgradijo v pomembne dele vodila stroja in naprave orodja (kot je referenčna ravnina), to ne zahteva le dodatnih zaščitnih naprav, temveč povzroča tudi določene težave pri odstranjevanju ostružkov.
Za nekatera rezalna orodja, ki niso nagnjena k lomljenju odrezkov, kot so orodja za oblikovanje stružnic, orodja za struženje utorov in orodja za rezalno struženje, je treba zagotoviti stabilno zvijanje odrezkov na avtomatiziranih obdelovalnih strojih, kot so CNC obdelovalni centri.
eno
Razvrstitev oblik odrezkov
Glede na specifične pogoje materiala obdelovanca, geometrijske parametre orodja in količino rezanja oblika odrezkov na splošno vključuje: odrezke v obliki traku, odrezke v obliki črke C, odrezke za odrezke, odrezke v obliki pagode, odrezke v obliki vzmeti, odrezke z dolgimi in tesnimi vijaki, vijake čips itd.
1. Trakasti odpadki
Pri hitrem rezanju plastičnih kovinskih materialov, brez ukrepov za lomljenje odrezkov, je enostavno oblikovati odrezke v obliki traku, ki so neprekinjeni in se pogosto zapletejo v obdelovanec ali orodje ter zlahka opraskajo površino obdelovanca ali poškodujejo rezalni rob. orodja in celo poškodoval ljudi. Zato je priporočljivo, da se čim bolj izogibate oblikovanju trakastih odrezkov.
Toda včasih tudi upamo, da bomo dobili ostružke, tako da se lahko ostružki nemoteno izpraznijo. Na primer pri vrtanju slepih lukenj na navpičnem vrtalnem stroju.
2. Ostanki v obliki črke C
Pri struženju splošnih materialov iz ogljikovega jekla in legiranega jekla lahko z orodjem za struženje z utorom za odrezke zlahka oblikujete odrezke v obliki črke C. Ostružki v obliki črke C imajo slabost trakastih ostružkov. Toda večina odrezkov v obliki črke C se zlomi ob trku s hrbtno stranjo stružnega orodja ali površino obdelovanca. Visokofrekvenčni trk in lomljenje odrezkov lahko vplivata na gladkost postopka rezanja in s tem na hrapavost obdelane površine. Torej med natančno obdelavo na splošno ni zaželeno pridobiti odrezkov v obliki črke C. Namesto tega je bolj zaželeno pridobiti dolge spiralne kolute, da bo postopek rezanja bolj stabilen.
3. Drobtine v obliki vetrnice
Struženje jeklenih delov z veliko globino reza in visokim pomikom na težkih stružnicah povzroči široke in debele odrezke. Če nastanejo ostružki v obliki črke C, lahko zlahka poškodujejo rezalni rob in celo povzročijo letenje in poškodbe ljudi. Običajno se torej polmer loka na dnu utora za odrezke poveča, tako da odrezki tvorijo lasne trakove in trčijo ter se lomijo na obdelovalni površini ter odpadejo zaradi lastne teže.
4. Dolge in tesne drobtine
Proces nastajanja dolgih in tesnih odrezkov je relativno stabilen, čiščenje pa je tudi priročno. Je dobra oblika odrezkov na navadni stružnici.
5. Drobtine v obliki pagode
Pri CNC obdelavi, obdelovalnih strojih ali avtomatski linijski obdelavi je zaželeno pridobiti to vrsto odrezkov, ker se ne bodo zapletli z orodjem in obdelovancem. Pa tudi čiščenje je priročno.
6. Lavinske naplavine
Pri struženju krhkih materialov, kot so lito železo, krhka medenina in liti bron, zlahka nastanejo igličasti ali razdrobljeni ostanki, ki lahko brizgajo in poškodujejo ljudi ter poškodujejo strojno orodje. Če so sprejeti ukrepi za valjanje sekancev, se lahko sekanci povežejo v kratke zvitke.
Skratka, specifični pogoji rezalne obdelave so različni, različna je tudi želena oblika odrezkov. Ne glede na obliko čipov pa morajo biti zanesljivo zlomljeni.
dva
Načelo lomljenja odrezkov
Ali je pri rezanju kovine lahko odrezke zlomiti, je neposredno odvisno od deformacije odrezkov. Zato je treba preučevanje principa lomljenja odrezkov začeti s preučevanjem zakonitosti deformacije odrezkov.
Ostružkom, ki nastanejo med postopkom rezanja, se bo zaradi znatne plastične deformacije povečala trdota, medtem ko se bosta plastičnost in žilavost znatno zmanjšali. Ta pojav imenujemo utrjevanje v hladnem. Po hladnem utrjevanju postanejo odrezki trdi in krhki ter se zlahka zlomijo, če so izpostavljeni izmeničnim upogibnim ali udarnim obremenitvam. Večja ko je plastična deformacija odrezkov, pomembnejši je pojav krhkosti in lažje se zlomijo. Pri rezanju materialov z visoko trdnostjo, visoko plastičnostjo in visoko žilavostjo, ki jih je težko lomiti, si je treba prizadevati za povečanje deformacije odrezkov, da se zmanjša njihova plastičnost in žilavost, da se doseže cilj lomljenja odrezkov.
Deformacija čipov je lahko sestavljena iz dveh delov:
Prvi del je osnovna deformacija, ki nastane med postopkom rezanja. Deformacija odrezkov, izmerjena med prostim rezom s ploščatim stružnim orodjem, je relativno blizu vrednosti osnovne deformacije. Glavni dejavniki, ki vplivajo na osnovno deformacijo, vključujejo nagnjeni kot orodja, negativni posnetek in hitrost rezanja. Manjši kot je sprednji kot, širši je negativni posnetek in manjša kot je rezalna hitrost, večja je deformacija odrezka, kar je bolj ugodno za lomljenje odrezka. Zato so lahko zmanjšanje sprednjega kota, razširitev negativnega posnetja in zmanjšanje hitrosti rezanja ukrepi za spodbujanje lomljenja odrezkov.
Drugi del je deformacija, ki se ji odrezki podvržejo med postopkom tečenja in zvijanja, čemur pravimo dodatna deformacija. Ker v večini primerov samo osnovna deformacija med postopkom rezanja ne more zlomiti odrezkov, zato je treba dodati dodatno deformacijo, da se doseže namen utrjevanja in lomljenja. Najenostavnejši način za dodatno deformacijo odrezkov je brušenje (ali stiskanje) določene oblike žleba za odrezke na sprednji rezalni površini, s čimer prisilimo odrezke, da stečejo v utor za odrezke in se nato zvijejo in deformirajo. Po dodatnem ponovnem zvijanju se odrezki še bolj strdijo in postanejo krhki. Ko trčijo ob obdelovanec ali zadnjo rezalno površino, se zlahka zlomijo.
tri
Vpliv utora za lomljenje odrezkov na lomljenje odrezkov (valjanje)
Žleb za lomljenje odrezkov ne igra le dodatne deformacijske vloge na odrezkih, ampak pomembno vpliva tudi na obliko in lomljenje odrezkov. Pri obdelavi z rezanjem ljudje uporabljajo različne oblike in velikosti žlebov za odrezke ter kot naklona med utorom za odrezke in glavnim rezalnim robom za nadzor zvijanja in lomljenja odrezkov. Za boljše razumevanje in obvladovanje teh pravil bomo podrobneje analizirali obliko in velikost žleba za odrezke ter vpliv kota naklona med utorom za odrezke in glavnim rezilom na obliko odrezka in lom odrezka.
1. Oblika utora za odrezke
Obstajajo tri vrste oblik utorov za lomljenje odrezkov: ravni lok, ravni lok in polni lok.
(1) Utor za lomljenje odrezkov z ravnim in krožnim lokom se oblikuje s povezavo ravne črte in krožnega loka. Ravni del tvori sprednjo stran orodja, velikost polmera Rn spodnjega loka utora pa ima določen vpliv na zvijanje in deformacijo odrezkov. Če je Rn majhen, je radij zvijanja odrezkov majhen, medtem ko je deformacija odrezkov velika; Če je Rn velik, je radij zvijanja odrezka velik, medtem ko je deformacija odrezka majhna. Pri zmerni globini reza (globina reza ap=2-6 mm) je običajno izbran Rn=(0.4-0.7) B, kjer je B širina utor za odrezke.
(2) Linearni utor za odrezke nastane s presečiščem dveh ravnih črt s spodnjim kotom 180 stopinj - σ ( σ se nanaša na kot klina ploščadi za lomljenje odrezkov, spodnji kot utora (180 stopinj - σ) Zamenjava funkcije lok Rn Če je spodnji kot utora majhen, je radij zvijanja odrezkov majhen in deformacija odrezkov je velika; Če je spodnji kot utora velik, je polmer zvijanja odrezkov velik, in deformacija odrezkov je majhna.Pri zmerni globini reza je kot klina mize za lomljenje odrezkov na splošno izbran od 60 stopinj do 70 stopinj.
Zgornji dve vrsti utorov za rezanje odrezkov sta primerni za obdelavo ogljikovega jekla in legiranega konstrukcijskega jekla, sprednji vogal pa je na splošno. V obsegu 5-15 stopinj.
(3) Glavni parametri utora za lomljenje odrezkov s polnim lokom so širina utora B, polmer spodnjega loka utora Rn in sprednji kot. Razmerje med njima je:
注:见图5C
Pri rezanju visokoplastičnih materialov, kot sta baker in nerjavno jeklo, se pogosto uporablja utor za lomljenje odrezkov s polnim lokom. Ker je pri obdelavi visoko plastičnih materialov nagnjeni kot orodja izbran sorazmerno velik (rezilo orodja s polnim lokom za lomljenje odrezkov s prednjim kotom enake velikosti (0=25 stopinj ~30 stopinj) je relativno trden, prav tako je utor plitek, zaradi česar je bolj praktičen za pretok odrezkov.
2. Širina utora za odrezke
Širina B utora za odrezke je povezana s pomikom f in globino reza ap. Ko se hitrost podajanja f poveča, se debelina reza poveča, širina utora za odrezke pa se mora ustrezno razširiti; Globina reza je velika, utor pa je treba tudi ustrezno razširiti.
Učinek spremembe širine žleba odrezkov B na zvijanje in deformacijo odrezkov, ki ostane fiksen in nespremenjen. Slika 9a prikazuje, da je širina utora v bistvu prilagojena hitrosti podajanja, odrezki pa so upognjeni in deformirani, preden trčijo in se zlomijo v C-obliko; Slika 9b kaže, da utor ni dovolj širok, radij zvijanja odrezka je majhen, deformacija je velika in po trku se zlomi v kratko obliko C ali tvori razdrobljene majhne koščke; Slika 9c prikazuje, da je utor preozek, odrezki pa so stisnjeni v majhne zvitke in blokirani v utoru, kar otežuje iztekanje, kar povzroči blokado odrezkov in celo poškodbo rezalnega roba; Sliki 9d in e prikazujeta, da je utor preširok, polmer zvijanja odrezkov prevelik, deformacija ni zadostna in ga ni enostavno zlomiti. Včasih sploh ne teče skozi dno utora in prosto oblikuje trakaste odrezke.
Če je širina utora za odrezke na začetku izbrana s podajalno hitrostjo, grobo rečeno, za rezanje srednje velikega ogljikovega jekla, je razmerje med širino B in podajalno hitrostjo f približno B=10f; Pri rezanju legiranega jekla lahko za povečanje deformacije odrezkov vzamete B=7f.
Širina B utora za odrezke mora ustrezati tudi globini reza ap. Na splošno je lahko širino reže B tudi približno izbrano glede na ap, in ko je ap velik, mora biti tudi B večji; Če je ap majhen, je treba B ustrezno zmanjšati. Ker je globina reza pregloboka in je utor preozek, so ostružki široki in jih ni enostavno zviti v utoru, zato ostružki pogosto ne tečejo v dno utora in sami tvorijo ostružke v obliki traku; Ko je globina reza majhna, vendar je utor preširok, so odrezki ozki, tok je razmeroma prost, deformacija ni zadostna in ga ni enostavno zlomiti.
3. Kot naklona med utorom za odrezke in glavnim rezalnim robom
Obstajajo trije pogosto uporabljeni načini nagibanja za utor za odrezke in glavni rezalni rob: zunanje nagibanje, vzporedno nagibanje in notranje nagibanje.
(1) Zunanji poševni tip
Navzven nagnjen žleb za odrezke je spredaj širok in zadaj ozek, spredaj globok in zadaj plitev.
Deformacija zvijanja odrezkov zunanjega nagnjenega utora za lomljenje odrezkov je velika, kot je prikazano na sliki 11. Hitrost rezanja je največja blizu zunanje površine A obdelovanca, utor pa je ozek. Odrezek je najprej oviran in zvit, z majhnim polmerom zvijanja in veliko deformacijo; Na rezalnem robu B je rezalna hitrost nizka in utor širok. Odrezki so končno zviti z večjim radijem zvijanja, kar ustvari silo, ki obrne odrezke na zadnjo rezalno površino ali površino, ki jo je treba obdelati. Po trku se zlomijo in tvorijo ostružke v obliki črke C.
Ta oblika utora za odrezke. Pri zmerni globini reza je razpon lomljenja odrezkov širok, učinek lomljenja odrezkov je stabilen in zanesljiv in se pogosto uporablja v proizvodnji. Naklonski kot τ Vrednost v glavnem določa material obdelovanca. Na splošno se pri rezanju srednje ogljikovega jekla upošteva τ=. Pri rezanju legiranega jekla od 8 stopinj do 10 stopinj, da bi povečali deformacijo odrezkov, vzemite τ= 10 stopinj ~15 stopinj.
Vendar pa so med velikimi globinami rezanja zaradi majhne širine žleba za odrezke blizu zunanje površine A obdelovanca (glej sliko 11) odrezki nagnjeni k blokadi in celo poškodujejo rezalni rob. Zato se namesto tega običajno uporablja vzporedno rezanje.
(2) Vzporedno
Deformacija odrezkov pri vzporednem utoru za lomljenje odrezkov ni tako velika kot pri zunanjem nagnjenem utoru in večina odrezkov se zlomi, ko trčijo ob obdelovalno površino obdelovanca.
Pri rezanju odrezkov iz ogljikovega jekla je učinek lomljenja odrezkov vzporednega utora za lomljenje odrezkov v bistvu podoben učinku zunanjega nagnjenega utora, vendar je treba hitrost podajanja rahlo povečati, da se poveča dodatna deformacija odrezkov.
(3) Notranji poševni tip
Notranji nagnjeni utor za lomljenje odrezkov (glej sliko 12) je najširši na zunanji površini A obdelovanca in najožji na konici orodja B. Tako so odrezki pogosto zviti v majhne zvitke na točki B in nato v velike zvitke na točka A. Ko je kot naklona glavnega rezalnega roba nastavljen na 3 stopinje ~5 stopinj, so odrezki nagnjeni k oblikovanju neprekinjenih in tesnih kodrov. Kot naklona med notranjim nagnjenim utorom za lomljenje odrezkov in glavnim rezalnim robom se na splošno upošteva kot τ= Območje rezanja notranjega nagnjenega utora za lomljenje odrezkov z dolgo in tesno tuljavo za odrezke je precej ozko od 8 stopinj do 10 stopinj , zato njegova uporaba v proizvodnji ni tako pogosta kot uporaba zunanjih nagnjenih in vzporednih vrst, ki se večinoma uporabljajo za natančno struženje ali delno natančno struženje.
štiri
Več pogosto uporabljenih metod lomljenja odrezkov
1. Uporabite lomilec odrezkov
Kot smo že omenili, utor za lomljenje odrezkov ne igra le dodatne vloge pri oblikovanju odrezkov, temveč omogoča tudi nadzor zvijanja in lomljenja odrezkov. Dokler so oblika, velikost in kot naklona med utorom za odrezke in glavnim rezalnim robom ustrezni, je lomljenje odrezkov zanesljivo. Ne glede na to, ali gre za orodje za varjenje ali orodje za strojne sponke, ga je mogoče uporabiti kot orodje za ponovno brušenje ali orodje brez ponovnega brušenja.
Za prilagajanje različnim obsegom količin rezanja. Na rezilu iz trde zlitine so na voljo različne oblike in velikosti žlebov za odrezke, ki jih je enostavno izbrati in so ekonomični. Ta metoda je prednostna in najpogosteje uporabljena metoda pri strojni obdelavi z rezanjem.
Pomanjkljivost je, da je določitev razumnih geometrijskih parametrov rezalnega orodja omejena z zahtevami po lomljenju odrezkov.
2. Uporaba lomilca odrezkov
Obstajata dve vrsti lomilcev odrezkov: fiksni in nastavljivi. Slika 13 prikazuje nastavljiv lomilec odrezkov na orodju za struženje.
Namestite zaščitno ploščo za ostružke 1 na sprednjo rezalno površino stružnega orodja. Ko ostružki tečejo ven vzdolž sprednjega dela orodja, se upognejo in zlomijo zaradi upora zaščitne plošče za ostružke 1. Parametra Ln in Can se po potrebi načrtujeta in prilagodita, da zagotovita stabilno in zanesljivo lomljenje ostružkov pod danimi pogoji rezanja. Odvijte vijak 3 in pod delovanjem vzmeti 4 se lahko zaščitna plošča za ostružke 1 in tlačna plošča 2 dvigneta skupaj, kar olajša nastavitev zaščitne plošče za ostružke ter hitro vrtenje in zamenjavo rezila. Ta vrsta lomilca odrezkov se običajno uporablja na rezalnih orodjih velikih in srednje velikih obdelovalnih strojev.
3. Uporaba naprav za lomljenje odrezkov
Obstaja veliko vrst naprav za lomljenje odrezkov, ki jih na splošno lahko razdelimo na mehanske, hidravlične in električne. Naprave za lomljenje ostružkov imajo visoke stroške, vendar so stabilne in zanesljive in se praviloma uporabljajo samo na avtomatskih linijah. Slika 14 je shematski diagram naprave za lomljenje odrezkov z rezilom, ki se uporablja na orodjih za struženje. Med struženjem ostružki tečejo ven skozi vodilni kanal za ostružke 2 in jih na silo odreže neprekinjeno vrteči se kolutni rezalnik 3. Odrezani ostružki se nato odvajajo iz kanala za odvajanje ostružkov 6. Rezalnik poganja pogonska gred 4. Slika 1 prikazuje orodje za struženje.
4. Metoda uporabe predhodnega žlebljenja na površini obdelovanca
Glede na različne premere obdelovanca je eden ali več utorov vnaprej izrezanih vzdolž osne smeri obdelovanca na obdelani površini, z globino, ki je nekoliko nižja od globine reza, tako da odrezani odrezki tvorijo šibek del in se zlomijo. To zagotavlja zanesljivo lomljenje odrezkov brez vpliva na hrapavost obdelane površine obdelovanca. Tudi pri obdelavi materialov z visoko žilavostjo je učinek lomljenja odrezkov še vedno zelo dober. Na primer, pri natančnem vrtanju materialov obdelovanca z visoko žilavostjo (kot je 40Cr), ko je težko lomiti odrezke z drugimi metodami, je mogoče pred vrtanjem izvleči vzdolžne utore na obdelani površini. Ta metoda lahko dokaže svoje edinstvene prednosti.
5. Spreminjanje parametrov geometrije orodja in prilagajanje rezalnih parametrov
Iz prej omenjenega načela lomljenja odrezkov je mogoče sklepati, da zmanjšanje nagibnega kota orodja; Povečajte glavni kot odstopanja; Brušenje negativnih posnetkov na glavnem rezalnem robu; Zmanjšajte hitrost rezanja; Povečanje hitrosti podajanja in spreminjanje oblike glavnega rezalnega roba lahko spodbudita lomljenje odrezkov. Vendar pa uporaba teh metod za lomljenje odrezkov pogosto povzroči nekatere škodljive posledice, kot je zmanjšanje produktivnosti, poslabšanje kakovosti površine obdelovanca in povečana rezalna sila. Ta metoda se redko uporablja na avtomatskih linijah in včasih služi le kot pomožno sredstvo za lomljenje odrezkov.
Poleg tega lahko uporaba rezalne tekočine zmanjša plastičnost in žilavost odrezkov, prav tako pa je koristna pri lomljenju odrezkov. Povečanje tlaka rezalne tekočine lahko bolje spodbuja lomljenje odrezkov in ta metoda se včasih uporablja pri obdelavi lukenj.
