Post

Znajomość i wybór typowych narzędzi w obróbce CNC

Chociaż obróbka CNC nadal należy do kategorii obróbki skrawaniem metali, ma ona swoje własne cechy. Realizowana jest głównie jako wysoki stopień automatyzacji, długi ciągły proces obróbki, a czas poświęcony na ustawienie narzędzi jest bardziej skomplikowany i czasochłonny niż w przypadku obróbki tradycyjnej. Dlatego przy doborze narzędzi warto zastanowić się nad wieloma kwestiami. Ten artykuł przynosi odpowiednią wiedzę na temat powszechnie stosowanych narzędzi CNC. Wierzę, że dobre narzędzie jest pierwszym krokiem do poprawy efektywności obróbki CNC.

Materiał narzędziowy i powłoka

Różne materiały narzędziowe obecnie w użyciu mają swoje właściwości, aby dopasować się do różnych wymagań przetwarzania. Niezbędne właściwości ogólnych materiałów narzędziowych obejmują niski współczynnik tarcia, wysoką precyzję, dobrą przewodność cieplną, wystarczającą ciągliwość i odporność na uderzenia.

Powszechnie stosowanymi materiałami narzędziowymi w tradycyjnych obrabiarkach CNC są stal szybkotnąca i węglik spiekany. Jednak niektóre specjalne okazje, takie jak cięcie z dużą prędkością, cięcie na sucho, cięcie trudnych do obróbki materiałów i toczenie zamiast szlifowania, wymagają zastosowania materiałów supertwardych, w tym ceramiki, CBN, PCBN, diamentu itp. Cena tych supertwardych materiałów jest stosunkowo wysoka, a proces cięcia i parametry nie są łatwe do opanowania, a także mają pewne wymagania dotyczące sztywności obrabiarki i nie ma wielu zastosowań w konwencjonalnym przetwarzaniu.

Narzędzia z materiałów supertwardych

Powłoka powierzchniowa narzędzia jest jedną z ważnych metod poprawy wydajności narzędzia, która była szeroko stosowana w ostatnich latach. Żywotność narzędzia z powłoką jest dziesięciokrotnie większa niż narzędzia bez powłoki. Powszechne powłoki obejmują azotek tytanu TIN, azotek węglika tytanu TICN i tlenek aluminium. Poniższy rysunek pokazuje, że prędkość skrawania stali szybkotnącej i węglika spiekanego została skrócona o sto razy, podczas gdy zastosowanie narzędzi powlekanych skróciło czas obróbki czterokrotnie.

Klasyfikacja narzędzi

Powszechnie stosowane narzędzia CNC dzielą się na trzy rodzaje w zależności od ich kształtu: frezy czołowe, frezy z okrągłym nosem i frezy kuliste. Każde narzędzie ma swoją specyficzną rolę.

Frez końcowy

Frezy końcowe w centrach obróbczych CNC nazywane są również frezami z płaskim dnem, które są otoczone głównymi krawędziami tnącymi, a dno jest mniejszą krawędzią tnącą. Zewnętrzna krawędź i dolna powierzchnia młyna końcowego ma zęby frezujące do tworzenia krawędzi tnącej, więc może być używany do frezowania pionowej powierzchni przedmiotu obrabianego. Zmiana kształtu młyna końcowego jest bardzo skomplikowana i nadaje się do wszystkich rodzajów przetwarzania, takich jak płaszczyzna frezowania, rowek, powierzchnia konturu itp. Można powiedzieć, że jest to najszerzej stosowany frez.

Podczas frezowania dwuwymiarowego przedmiotu, ponieważ powierzchnia stykająca się z przedmiotem obrabianym to krawędź zewnętrzna i powierzchnia dolna, możliwe jest zastosowanie bardzo wydajnych wartości zarówno dla skoku narzędzia, jak i głębokości skrawania. Jednak w przypadku cięcia formy trójwymiarowego przedmiotu obrabianego powierzchnia styku z przedmiotem obrabianym znajduje się prawie zawsze w pobliżu ostrego punktu. Z tego powodu należy zmniejszyć odległość między narzędziami lub głębokość skrawania, co zmniejsza wydajność obróbki.

Krótko mówiąc, frezy końcowe nadają się do detali o kształcie 2D, ale nie do detali o kształcie 3D.

Nóż kulkowy

Nóż z dolnym ostrzem w kształcie kuli to nóż kulowy, zwany również nożem typu R. W przeciwieństwie do frezów czołowych, noże kulowe są niezbędnymi narzędziami do frezowania elementów 3D. Ponieważ dno noża kulowego nie ma ostrego punktu jak w przypadku frezów czołowych, lecz ostrze o kącie R, ostrze noża kulowego jest bardziej stabilne i niełatwo się zapada.

W obróbce form, frezy kulowe są najczęściej używane do frezowania form 3D, zwłaszcza w wykańczaniu i czyszczeniu narożników. Jednak obszar kontaktu między frezem kulistym a obrabianym przedmiotem jest mały, a odległość nie może być zwiększona, więc nie nadaje się do frezowania stosunkowo płaskich obszarów.

Nóż z okrągłym nosem

Okrągły nóż nos centrum obróbczego CNC jest również nazywany płasko-dolnym nożem R, który może być używany do obróbki zgrubnej, płaskiego gładkiego noża i zakrzywionego konturu powierzchni gładkiego noża. W porównaniu z frezami i frezami kulistymi, noże z okrągłym nosem łączą zalety tych dwóch i mają lepszą wydajność pracy. Poziomy odstęp noża okrągłego noża nosowego może być większy niż noża kulowego, i ma te same zalety co nóż kulowy podczas wykańczania. Dlatego też nóż z okrągłym nosem jest dobrym wyborem do obróbki zgrubnej lub wykańczającej.

Jeśli obrabiany przedmiot jest duży, zmiana powierzchni jest niewielka, wąski obszar wgłębienia jest mały, a stosunkowo płaski obszar jest duży, najlepiej jest użyć okrągłego noża nosowego do przetwarzania, a następnie użyć wtórnej metody zgrubnej, aby znaleźć obszar, który wymaga dalszego przetwarzania. Ale w obliczu niektórych obszarów zagłębionych, okrągły nóż nos ma ślepy obszar ostrza, a zjawisko "górnej krawędzi" zostanie znaleziony.

Wspólne problemy i rozwiązania

W rzeczywistej pracy, zawsze będą różne problemy. Oto kilka wspólnych problemów i rozwiązań dla wszystkich. Wierzę, że po rozwiązaniu tych problemów wydajność przetwarzania obrabiarek ulegnie poprawie.

Wibracje narzędzia

Ponieważ stosuje się coraz więcej materiałów trudnych w obróbce, drgania stały się jedną z przeszkód w poprawie wydajności obróbki. Występowanie drgań ma bezpośredni wpływ na dokładność obróbki i chropowatość powierzchni, przyspiesza zużycie narzędzia, poważnie wpływa na trwałość narzędzia, a w ciężkich przypadkach, praca nie może być kontynuowana.

Wibracje narzędzia wymagają spełnienia trzech warunków, które występują w tym samym czasie. System technologiczny wraz z narzędziem nie jest wystarczająco sztywny, co powoduje niską częstotliwość drgań własnych. Podczas skrawania powstaje dostatecznie duża zewnętrzna siła wzbudzająca. Częstotliwość zewnętrznej siły wzbudzającej jest taka sama jak częstotliwość drgań własnych układu technologicznego. Rezonans.

Idea rozwiązania problemu drgań narzędzia dzieli się na trzy części. Pierwszą z nich jest zmniejszenie siły skrawania do minimum. Aby zmniejszyć siłę skrawania, należy stosować możliwie najmniejszy łuk wierzchołkowy. Zwiększyć kąt natarcia narzędzia. Wymienić ostrza tłoczone na ostrza szlifowane. Zmniejszyć głębokość skrawania, prędkość i zwiększyć posuw. Przy wydłużonym trzonku stosować kąt wejścia 90 stopni. W przypadku frezów o smukłych prętach, najbardziej sprzyjające redukcji drgań są płytki okrągłe.

Drugim jest maksymalizacja sztywności statycznej systemu narzędziowego lub oprzyrządowania i przedmiotu obrabianego.

Trzecim jest stworzenie innych wibracji wewnątrz pręta narzędzia, aby zakłócić częstotliwość drgań zewnętrznie wzbudzonej siły skrawania, eliminując w ten sposób wibracje narzędzia.

Zużycie ostrza

Podczas procesu obróbki, przednie i tylne powierzchnie narzędzia często zużywają się zbyt szybko. Wśród nich, powinny być różne metody odpowiedzi w zależności od różnych warunków uszkodzenia ostrza.

1. Nadmierne zużycie powierzchni czołowej prowadzi do chropowatości powierzchni i złych wymiarów obróbki.

Przyczyny tego scenariusza obejmują wysoką prędkość skrawania lub słabą odporność ostrza na zużycie. Rozwiązania obejmują poprawę metod zmniejszania prędkości skrawania, przy jednoczesnym stopniowym zwiększaniu ilości skrawania, stosowanie bardziej odpornych na zużycie materiałów lub powłok ostrza oraz próbę zastosowania frezowania w dół zamiast frezowania w górę.

2. Zużycie karbu

Po oszlifowaniu rowka ostrza, może on ulec uszkodzeniu, powodując chropowatość powierzchni i wykruszenia. Powody obejmują zbyt małą prędkość posuwu, materiał do frezowania ma tendencję do hartowania, powierzchnia przedmiotu obrabianego ma skalę tlenkową itp. W obliczu tej sytuacji konieczne jest częste sprawdzanie zużycia rowka ostrza za pomocą gwoździa.

3. Wybudowana krawędź podczas frezowania stali nierdzewnej i stopu żaroodpornego

Frezowanie lepki frez jest również nazywany wbudowany krawędzi, co sprawia, że obrabiana powierzchnia jest szorstka i zadziorów. Odpadnięcie zabudowanej krawędzi spowoduje odpadnięcie powierzchni natarcia ostrza i załamanie krawędzi ostrza, a wtórne wykruszanie się detali ze stopów żaroodpornych spowoduje szybkie załamanie się krawędzi. Przyczyny tego typu sytuacji to nic innego jak tępa krawędź skrawająca, ujemny kąt natarcia, niska prędkość skrawania, zbyt mała grubość wióra i słabe odprowadzanie wiórów.

Metoda rozwiązania problemu narastającego guza jest z grubsza oparta na "sześciu krokach". Pierwszym krokiem jest zwiększenie prędkości skrawania dla stali nierdzewnej i stopu aluminium. Drugim krokiem jest użycie ostrzy powlekanych fizycznie lub ostrzy bez powłoki. Trzecim krokiem jest stopniowe zwiększanie ilości cięcia, aby osiągnąć najlepszą grubość wióra. Czwarty krok, Przygotuj wystarczającą ilość chłodziwa pod wysokim ciśnieniem lub powietrza, aby zapobiec wtórnym chipów. Piątym krokiem jest zastosowanie frezowania w dół zamiast frezowania w górę. Szóstym krokiem jest użycie czystego oleju mineralnego do mycia obszaru cięcia przy niskiej prędkości dla żaroodpornego stopu tytanu i stali nierdzewnej hartowania opadowego.

4.Ostrze pęka lub uderza w nóż

Istnieje wiele przyczyn tego rodzaju odprysków krawędzi. Materiał ostrza jest zbyt twardy, geometria ostrza jest zbyt słaba, a używana prędkość cięcia jest zbyt niska, co może zmiażdżyć krawędź tnącą, powodując nierówny materiał przedmiotu obrabianego lub przerywane cięcie.

W związku z taką sytuacją, po pierwsze, sprawdź, czy podkładka jest zepsuta i czy śruba ostrza jest zdeformowana i wymaga wymiany; po drugie, czynnik wibracji powinien zostać wyeliminowany, a materiał ostrza o lepszej wytrzymałości powinien być używany, a ostrze z silną krawędzią powinno zostać zmienione; w końcu prędkość cięcia powinna zostać zwiększona, aby wyeliminować krawędź Usta mogą zostać zmiażdżone. (Related Post: Podsumowanie problemów i rozwiązań w zakresie zużycia przy obróbce skrawaniem)