Ефективне видалення стружки як вирішити проблему - Журнал «Твердий сплав»
Інструмент Ingersoll Gold-Twist
Дизайн різальних інструментів критичний для ефективного керування видаленням стружки. При обробці металевих сплавів кожен виробник стикається з вічною проблемою: видалення стружки під час різання слід організувати таким чином, щоб вона не вплинула на якість різання та термін служби інструменту.
Проблему розглянули експерти – представники п'яти відомих виробників різального інструменту – та пояснили, як її усунути. Ці поради стануть у нагоді всім, хто зацікавлений у відточеному ході операції різання з ідеальним контролем відведення стружки та її ефективним видаленням.
На керування видаленням стружки впливають три основні фактори: умови різання (режим подачі, глибина різання, швидкість різання); робочий матеріал (тип та твердість сплаву, термообробка); геометрія інструменту (кут різання).
Наприклад, що стосується матеріалу, що обробляється, різні сплави генерують стружку різної довжини і товщини. "Скажімо, стружка від м'якої сталі товстіша, ніж від твердої, але в другому випадку стружка закручується сильніше", - пояснює Джон Мітчелл (John Mitchell), генеральний директор Tungaloy Canada (Брентфорд, Онтаріо).
У Білла Фіоренці (Bill Fiorenza), менеджера зі штампів та прес-форм компанії Ingersoll Cutting Tools, Рокфорд, Іллінойс, є одна вагома причина агітувати за вивчення принципів роботи різальних інструментів. «Коли клієнти хочуть знайти оптимальний спосіб керування стружкою чи прагнуть розширити робочу зону, я зазвичай пропоную почати працювати зі звичайною пластиною на нашій лінії фрезерних верстатів. Я роблю це з однієї простої причини – ви повинні зрозуміти, як працює різальний інструмент, оскільки різні геометричніпараметри забезпечують різні результати фрезерування.
Зміна форми
Сьогодні доступні інструменти із різноманітними геометричними параметрами. Мета такого розмаїття – ефективніше різання матеріалів та видалення стружки з робочої зони.
Геометрія інструменту включає складні профілі поверхні (круглі, овальні пластини, зі скошеною кромкою) з великою кількістю ріжучих кромок. Загостреність ріжучих кромок визначає товщину та утворення стружки. Наприклад, гостріша геометрія фрезерних пластин, як правило, більше підходить для куванням матеріалів, тому що сприяє зниженню температури в зоні різання і нагартовки.
Як зазначає Тім Айдт (Tim Aydt), менеджер з фрезерних інструментів з індексованими ріжучими пластинами компанії Seco Tools Inc. (Трій, Мічиган), вибір правильних геометричних параметрів частково залежить від матеріалу, який ви ріжете. "Коли перед вами кілька матеріалів, для кожного потрібна своя геометрична форма при виконанні різних операцій на верстаті".
Інструмент Sandvik Coromant: свердло CoroDrill 889
"Тому доцільно застосовувати правильні геометричні параметри для правильного матеріалу", - підбиває підсумок Шеріл Кінкенон (Cheryl Kincanon), інженер з свердлильних інструментів компанії OSG.
Як приклад Тім Айдт наводить серію індексованих твердосплавних пластин Double Octomill виробництва Seco з 16 кромками. Нещодавнє поповнення в сімействі пластин виконано зі сталі марки MS2050 і призначене для роботи з титаном. В наявності є великий діапазон геометричних параметрів з позитивним кутом для ступінчастого, торцевого, копіювального фрезерування та фрезерування на великих подачах.
Кінкенон згадує новий свердло OSG -WDO-SUS, щоб проілюструвати ту значиму роль, яку геометрія грає у керуванні видаленням стружки.
"Нова геометрія канавок включає виступ, завдяки якому стружка з нержавіючої сталі або титану закручується швидше і розламується на дрібніші частини, які легше проходять канавками".
«Нове свердло також має більший у порівнянні з традиційним отвір для подачі охолоджувальної рідини, завдяки чому обсяг подачі СОЖ збільшений на 33% порівняно зі стандартними свердлами», – каже Кінкенон, зазначаючи покращену евакуацію стружки.
Все частіше на різальних інструментах з'являються канавки спеціальної геометричної форми, оскільки це покращує здатність стружки закручуватися і розпадатися на дрібніші частини, що сприяє кращому видаленню. За словами інженера з фрезерних інструментів OSG Алісса Уолтер (Alyssa Walther), дизайн канавки визначає те, наскільки добре закручується стружка. Це важливо, оскільки стружка не має налипати на інструмент. "Залежно від форми канавки ви отримуєте більш гладку стружку, тепла генерується значно менше, і видалення стружки відбувається швидше", - так пояснює переваги використання подібних інструментів, посилаючись на новий дизайн кінцевої фрези UVX-NI виробництва OSG, призначеної для роботи зі сплавами на нікелевій основі.
«Дизайн канавки також має значення для контролю освіти стружки та її видалення під час свердління», – зазначає Ренді Макічерн (Randy McEachern), спеціаліст з продукції для обробки отворів та інструментальних систем Sandvik Coromant (Місісога, Онтаріо).
«Якщо стружка, що виходить з боку ріжучої кромки, більша за канавку, вона застрягне і негативно впливатиме на процес різання. Я рекомендую клієнтам просвердлити дваотвори, зібрати стружку і помістити її в канавку свердла таким чином, як вона виходила б у процесі різання. Ви можете зняти свердло зі верстата, або використовувати змінне. Якщо стружка матиме потрібний розмір, то зі свердлом CoroDrill 870, що має змінний наконечник, ви побачите, що стружка буде тієї ж форми, що й канавка. Вона підходить ідеально, як рукавичка. Таким чином, стружка прослизатиме по канавці і швидко виходити з неї. Якщо стружка менша за канавку, проблем не виникне, якщо більше, то вона цілком може застрягти».
Що стосується свердла зі змінним наконечником/сталевим корпусом, лінійка Gold-Twist компанії Ingersoll «пропонує кілька варіантів унікальних геометричних параметрів ріжучої кромки (Р, М і К), що відповідають стандартам ISO за матеріалами та сприяють продовженню терміну служби інструменту», – розповідає менеджер з інструментів для обробки отворів Ingersoll Сьюзан Валенті (Susan Valenti). Нова геометрія інструмента з плоскою основою забезпечує дійсно плоску основу, не приносячи при цьому в жертву процес контролю стружки.
Технологія дроблення стружки
«Постачальники почали звертати увагу на дизайн фрезерних пластин років 10-12 тому, – пояснює фахівець Ingersoll Білл Фіоренця. – Сьогодні можна бачити, що, наприклад, фрези з круглими пластинами мають ріжучі пластини з позитивним переднім кутом та зубцями для подрібнення стружки. Така геометрія дозволяє ефективно спрямовувати зусилля різання у випадках, коли потрібно значне ставлення довжини до діаметру».
Пластини з елементами для дроблення стружки (зуб'я та стружколоми) дають користувачам ряд переваг. Дрібна стружка легко видаляється з робочої зони, і зусилля різання зменшується, особливо в глибокій зонахдосяжності, зі значним вильотом та великим ставленням довжини до діаметру. Також дана технологія допомагає скоротити обсяг тепла, що виділяється в процесі різання, що, у свою чергу, збільшує термін служби інструменту.
Процес обробки фрезою Form Master R
Робочі кути інструментів
Керувати видаленням стружки в процесі різання можна за допомогою переднього кута і кута в плані або за допомогою кута при вершині свердла при свердлінні.
Позитивні та негативні передні кути впливають на зусилля різання та допомагають спрямовувати потік стружки. При виборі різальних інструментів виробникам доводиться шукати компроміс. Наприклад, позитивний передній кут допомагає формувати безперервну стружку при обробці ковких матеріалів і запобігти утворенню наросту на різці, але з ним інструмент стає гострішим і спрямованішим, що знижує його силу. Негативний передній кут «затупляє» інструмент і робить його вплив і зусилля різання сильнішим, але це створює підвищене тертя та підвищує температуру в робочій зоні, що прискорює зношування інструменту.
За словами Айдта, такий же компроміс необхідно шукати і у разі величини вхідного кута.
«Якщо ви робите розріз глибиною 3 мм інструментом із кутом у плані 90°, 3 мм кромки знаходяться у матеріалі. Але якщо вхідний кут становить 45 ° з тією ж глибиною різу, при цьому задіюється більше площі пластини, ніж при 90 °. Ви досягли потоншення стружки при величині кута 45°, тобто середня товщина стружки починає зменшуватися, і можна збільшити швидкість подачі».
«Завдяки вхідному куту звичайний інструмент для фрезерування на великих подачах забезпечує середню товщину стружки менше 20% програмованої стружки на зуб, що дозволяє досягти високої швидкості. Зусиллярізання направляється вниз на деталь і вгору до шпинделя, що збільшує термін служби інструменту».
"У випадку з інструментами для обробки отворів кути при вершині свердла, як і кути в плані при фрезеруванні та токарній обробці, відіграють важливу роль в управлінні видаленням стружки", - зазначає спеціаліст Sandvik Coromant Ренді Макічерн.
Є чотири характеристики, від яких залежить контроль стружки від будь-якого матеріалу і її видалення: геометричні параметри ріжучої кромки, кут при вершині свердла, кут нахилу гвинтової лінії і глибина канавки.
Прислухайтеся до стружки
«Вам потрібно послухати, які звуки видає ваш верстат, особливо під час свердління. Ви не можете бачити, що відбувається в цьому отворі, особливо з огляду на сучасні технології подачі СОЖ під тиском. Тому вам потрібно прислухатися до стружки. Якщо стружка стукає по дверях верстата – це гарна ознака того, що система видалення стружки працює. Але якщо ви чуєте низький рокітливий звук, це може означати, що стружка не видаляється належним чином».
Джерело матеріалу: переклад статтіChipping away at a problem, Shop Metalworking Technology (SMT)
Автор статті-оригіналу: Мері Ск'янна (Mary Scianna)