В станках с ЧПУ срок службы инструмента определяется как время, в течение которого наконечник инструмента обрабатывает заготовку на протяжении всего процесса, от начала обработки до износа наконечника, или фактическая длина поверхности заготовки во время процесса резки.
1. Можно ли увеличить срок службы инструмента?
Срок службы инструмента составляет всего 15-20 минут, можно ли его еще улучшить? Очевидно, что срок службы инструмента можно легко увеличить, но только при условии снижения скорости линии. Чем ниже скорость линии, тем заметнее увеличение срока службы инструмента (но слишком низкая скорость линии вызовет вибрацию во время обработки, что сократит срок службы инструмента).
2. Имеет ли какое-либо практическое значение увеличение срока службы инструмента?
В себестоимости обработки заготовки доля затрат на инструмент очень мала. Скорость линии снижается, и даже при увеличении срока службы инструмента увеличивается время обработки заготовки, при этом количество обрабатываемых заготовок не обязательно увеличится, но стоимость обработки заготовки возрастет.
Важно правильно понимать, что целесообразно максимально увеличить количество обрабатываемых деталей, одновременно максимально продлевая срок службы инструмента.
3. Факторы, влияющие на срок службы инструмента.
1. Скорость линии
Линейная скорость оказывает наибольшее влияние на срок службы инструмента. Если линейная скорость превышает 20% от заданной линейной скорости в образце, срок службы инструмента сократится до половины первоначального; если она увеличивается до 50%, срок службы инструмента составит лишь 1/5 первоначального. Для увеличения срока службы инструмента необходимо знать материал, состояние каждой обрабатываемой заготовки и диапазон линейной скорости выбранного инструмента. У режущих инструментов каждой компании разные линейные скорости. Можно провести предварительный поиск по соответствующим образцам, предоставленным компанией, а затем скорректировать их в соответствии с конкретными условиями обработки для достижения оптимального эффекта. Данные о линейной скорости при черновой и чистовой обработке не всегда совпадают. Черновая обработка в основном направлена на удаление краев, и линейная скорость должна быть низкой; для чистовой обработки основная цель — обеспечение точности размеров и шероховатости, и линейная скорость должна быть высокой.
2. Глубина пропила
Влияние глубины резания на срок службы инструмента не так велико, как влияние линейной скорости. Для каждого типа канавок существует относительно большой диапазон глубины резания. При черновой обработке глубину резания следует максимально увеличить, чтобы обеспечить максимальную скорость удаления материала; при чистовой обработке глубина резания должна быть как можно меньше, чтобы обеспечить точность размеров и качество поверхности заготовки. Однако глубина резания не должна превышать диапазон резания геометрии. Если глубина резания слишком велика, инструмент не сможет выдержать усилие резания, что приведет к сколам; если глубина резания слишком мала, инструмент будет только царапать и сжимать поверхность заготовки, вызывая серьезный износ боковой поверхности и тем самым сокращая срок службы инструмента.
3. Кормление
По сравнению со скоростью резания и глубиной резания, подача оказывает наименьшее влияние на срок службы инструмента, но наибольшее влияние на качество поверхности заготовки. При черновой обработке увеличение подачи может увеличить скорость удаления материала с кромки; при чистовой обработке уменьшение подачи может увеличить шероховатость поверхности заготовки. Если шероховатость позволяет, подачу можно увеличить до максимума для повышения эффективности обработки.
4. Вибрация
Помимо трех основных элементов резания, вибрация является фактором, оказывающим наибольшее влияние на срок службы инструмента. Причин вибрации много, включая жесткость станка, жесткость инструмента, жесткость заготовки, параметры резания, геометрию инструмента, радиус дуги наконечника инструмента, угол заточки лезвия, удлинение выступа инструментальной планки и т. д., но основная причина заключается в том, что система недостаточно жесткая, чтобы противостоять силе резания во время обработки, что приводит к постоянной вибрации инструмента на поверхности заготовки. Для устранения или уменьшения вибрации необходимо учитывать все факторы. Вибрацию инструмента на поверхности заготовки можно понимать как постоянный стук между инструментом и заготовкой, вместо нормального резания, что приводит к образованию мелких трещин и сколов на наконечнике инструмента, а эти трещины и сколы увеличивают силу резания. В свою очередь, вибрация усиливается, что приводит к дальнейшему увеличению количества трещин и сколов и значительному сокращению срока службы инструмента.
5. Материал лезвия
При обработке заготовки мы в основном учитываем материал заготовки, требования к термообработке и то, прерывается ли процесс обработки. Например, лезвия для обработки стальных деталей и лезвия для обработки чугуна, а также лезвия с твердостью HB215 и HRC62 не обязательно должны быть одинаковыми; лезвия для прерывистой и непрерывной обработки также различаются. Стальные лезвия используются для обработки стальных деталей, литейные — для обработки отливок, лезвия из кубического нитрида бора (CBN) — для обработки закаленной стали и так далее. Для одного и того же материала заготовки, при непрерывной обработке, следует использовать лезвие с более высокой твердостью, что позволит увеличить скорость резания заготовки, уменьшить износ наконечника инструмента и сократить время обработки; при прерывистой обработке следует использовать лезвие с большей ударной вязкостью. Это позволит эффективно уменьшить аномальный износ, такой как сколы, и увеличить срок службы инструмента.
6. Количество использований лезвия
В процессе работы инструмента выделяется большое количество тепла, что значительно повышает температуру лезвия. Если лезвие не обрабатывается и не охлаждается водой, его температура снижается. Поэтому лезвие постоянно находится в более высоком температурном диапазоне, из-за чего оно постоянно расширяется и сжимается под воздействием тепла, вызывая появление мелких трещин. При обработке лезвия первой кромкой срок службы инструмента нормальный; но по мере увеличения интенсивности использования трещины распространяются на другие лезвия, что приводит к сокращению срока службы остальных лезвий.
Дата публикации: 10 марта 2021 г.
