Твърдостта на детайла е критичен фактор в областта на фрезоването на метал с ЦПУ. Като доставчик, специализиран вCNC фрезоване на метал, бях свидетел от първа ръка как твърдостта на детайла може значително да повлияе на процеса на фрезоване, живота на инструмента, повърхностното покритие и общата производителност. В този блог ще разгледам различните въздействия на твърдостта на детайла върху фрезоването на метал с ЦПУ и ще споделя някои прозрения въз основа на моя практически опит.
Разбиране на твърдостта на детайла
Преди да обсъдим въздействието му, важно е да разберем какво означава твърдостта на детайла. Твърдостта се отнася до устойчивостта на материала на локализирана деформация, обикновено чрез вдлъбнатина. В контекста на CNC фрезоване на метал, твърдостта на детайла може да варира в широки граници в зависимост от вида на материала, термичната обработка и състава на сплавта. Обичайните метали, използвани при CNC фрезоване, като алуминий, стомана и титан, имат различни нива на твърдост. Например алуминият е относително мек, докато стоманите с висока якост могат да бъдат изключително твърди.
Въздействие върху силите на рязане
Едно от най-преките въздействия на твърдостта на детайла при CNC фрезоване на метал е върху силите на рязане. При фрезоване на твърд детайл, режещият инструмент трябва да преодолее по-голямо съпротивление, за да отстрани материала. Това води до по-високи сили на рязане, упражнявани върху инструмента и машината.
По-високите сили на рязане могат да причинят няколко проблема. Първо, те могат да доведат до повишено износване на инструмента. Инструментът трябва да работи по-усилено, за да прореже твърдия материал, а триенето и натискът върху режещия ръб могат да доведат до по-бързо износване на инструмента. Това не само увеличава цената на подмяната на инструмента, но също така влияе върху точността на размерите на обработваната част. Тъй като инструментът се износва, неговият режещ ръб се затъпява и количеството материал, отстранен за едно преминаване, може да се промени, което води до отклонения от желаните размери.
Второ, високите сили на рязане могат да окажат допълнително напрежение върху CNC фрезовата машина. Това може да доведе до машинни вибрации, които могат допълнително да влошат повърхностното покритие на детайла. Вибрациите могат да причинят следи от дрънкане върху обработената повърхност, правейки я грапава и неравна. В екстремни случаи прекомерните вибрации могат дори да повредят компонентите на машината, намалявайки нейния живот и надеждност.
Живот на инструмента и избор
Твърдостта на детайла оказва дълбоко влияние върху живота на инструмента. Както споменахме по-рано, твърдите детайли изискват повече енергия за рязане, което ускорява износването на инструмента. Различните видове режещи инструменти имат различни нива на устойчивост на износване при фрезоване на твърди материали.
За по-меки детайли като алуминий често са достатъчни инструменти от бързорежеща стомана (HSS). HSS инструментите са сравнително евтини и могат да осигурят добра производителност на рязане. Въпреки това, когато става въпрос за по-твърди материали като закалена стомана или титан, карбидните инструменти обикновено са по-добрият избор. Карбидните инструменти са много по-твърди и по-устойчиви на износване от HSS инструментите. Те могат да издържат на високите температури и налягания, генерирани при рязане на твърди материали, което води до по-дълъг живот на инструмента.
В допълнение към материала на инструмента важна роля играе и геометрията на инструмента. За твърди детайли се предпочитат инструменти с остър режещ ръб и подходящ наклон и свободен ъгъл. Острият режещ ръб може да намали силите на рязане, докато правилните ъгли на наклон и хлабина могат да помогнат за ефективното евакуиране на стружките и предотвратяване на натрупването на стружки, което също може да допринесе за износването на инструмента.
Повърхностно покритие
Твърдостта на обработвания детайл също влияе върху повърхностното покритие на обработвания детайл. При фрезоване на мек детайл е по-лесно да се постигне гладка повърхност. Режещият инструмент може да отстрани материала по-чисто и има по-малък шанс да оставите груби ръбове или неравности.
От друга страна, твърдите детайли поставят повече предизвикателства по отношение на повърхностното покритие. Големите сили на рязане и износването на инструмента могат да затруднят получаването на гладка повърхност. Тъй като инструментът се износва, той може да започне да разкъсва материала, вместо да го реже чисто, което води до грапава повърхност. В допълнение, наличието на твърди частици в материала може да причини микро фрактури на повърхността по време на процеса на рязане, което допълнително влошава качеството на повърхността.
За подобряване на повърхностното покритие при фрезоване на твърди детайли могат да се използват няколко стратегии. Единият е да използвате по-ниска скорост на подаване и скорост на рязане. Това позволява на инструмента да реже по-прецизно и намалява шансовете за дрънкане на инструмента. Друг подход е да се използва завършващ пас с по-малка дълбочина на рязане. Това може да помогне за премахване на всички останали грапавини и подобряване на общата гладкост на повърхността.
Производителност
Производителността е ключов проблем при фрезоването на метал с ЦПУ. Твърдостта на детайла може да има значително влияние върху производителността на процеса на фрезоване.
При фрезоване на твърди детайли скоростта на рязане и скоростта на подаване често трябва да бъдат намалени, за да се избегне прекомерното износване на инструмента и да се поддържа добро покритие на повърхността. Това означава, че обработката на част отнема повече време, което намалява общата производителност. В допълнение, честите смени на инструмента, необходими поради ускореното износване на инструмента, също добавят към времето без рязане, което допълнително намалява производителността.
Въпреки това, с правилния подход е възможно да се смекчи отрицателното въздействие на твърдостта на детайла върху производителността. Например, използването на усъвършенствани покрития на инструмента може да подобри устойчивостта на инструмента на износване, позволявайки по-високи скорости на рязане и скорости на подаване. Освен това, оптимизирането на параметрите на обработка чрез симулация и експериментиране може да помогне да се намери най-добрият баланс между живот на инструмента, повърхностно покритие и производителност.
Обработваемост
Обработваемостта е мярка за това колко лесно може да се обработва даден материал. Твърдостта на детайла е един от основните фактори, влияещи върху обработваемостта. Материалите с ниска твърдост обикновено са по-подходящи за обработка, тъй като изискват по-малко сила на рязане и причиняват по-малко износване на инструмента.
Например меката стомана е относително лесна за обработка в сравнение с високоякостните легирани стомани. По-ниската твърдост на меката стомана позволява по-високи скорости на рязане и скорости на подаване, което води до по-бързо време за обработка и по-ниски разходи за инструменти. Обратно, материали с висока твърдост като неръждаема стомана или титан имат лоша обработваемост. Те изискват специални техники за обработка и инструменти за постигане на приемливи резултати.
За да се подобри обработваемостта на твърди детайли, понякога може да се използва термична обработка. Например, отгряването на детайл от закалена стомана може да намали неговата твърдост и да улесни обработването му. След механична обработка частта може да бъде повторно закалена, за да се постигнат желаните механични свойства.
Съображения за разходите
Влиянието на твърдостта на детайла върху фрезоването на метал с ЦПУ също има отражение върху разходите. Както бе споменато по-рано, твърдите детайли увеличават износването на инструмента, което води до по-високи разходи за смяна на инструмента. В допълнение, необходимостта от специализирани режещи инструменти и техники за обработка на твърди материали също може да увеличи разходите.
По-дългите времена за обработка, необходими за твърди детайли, също увеличават производствените разходи. Машината работи за по-дълъг период, консумира повече енергия и увеличава разходите за труд, свързани с работата на машината.
Въпреки това е важно да се отбележи, че в някои случаи може да се наложи използването на по-твърд материал, за да се изпълнят функционалните изисквания на частта. В такива ситуации разходите за машинна обработка трябва да бъдат балансирани спрямо ползите от използването на по-твърд материал. Например част, която трябва да издържи на среда с висок стрес, може да изисква твърд и здрав материал, въпреки че е по-скъпо да се обработва.
Заключение
В заключение, твърдостта на обработвания детайл има далечно въздействие върху фрезоването на метал с ЦПУ. Той влияе върху силите на рязане, живота на инструмента, повърхностното покритие, производителността, обработваемостта и цената. Като аCNC фрезоване на металдоставчик, разбирането на тези въздействия е от решаващо значение за предоставянето на висококачествени услуги за обработка.
Чрез внимателен подбор на подходящите режещи инструменти, оптимизиране на параметрите на обработка и използване на усъвършенствани техники е възможно да се преодолеят предизвикателствата, породени от твърдите детайли, и да се постигнат отлични резултати от обработката. Независимо дали търситеCNC рязане на стоманаили други услуги за фрезоване на метал с ЦПУ, ние имаме експертизата и опита, за да отговорим на вашите нужди. Ако имате някакви въпроси или искате да обсъдите вашите специфични изисквания, моля не се колебайте да се свържете с нас за преговори за поръчка.
Референции
- Boothroyd, G., & Knight, WA (2006). Основи на машинната обработка и машинните инструменти. CRC Press.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2010). Производствена техника и технология. Пиърсън.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Рязане на метал. Бътъруърт - Хайнеман.
