Eri materiaalien vaihtaminen koneistustoiminnassa on rutiininomainen mutta vaativa tehtävä, joka vaikuttaa suoraan työkalun elämään, pintalaatuun, sykliaikaan ja kokonaisvalmistuskustannuksiin. Jopa pienikin materiaalikoostumuksen, kovuuden tai lämpökäsittelyn vaihtelu voi tehdä aiemmin optimoidusta leikkausohjelmasta tehottoman. Jotta voidaan ylläpitää johdonmukaista tuotantoa ja välttää kalliita romun tai työkalujen vikoja, insinöörien ja koneistajien on järjestelmällisesti säädettävä leikkausparametreja, jotka perustuvat materiaalikäyttäytymisen, koneen ominaisuuksien ja työkaluteknologian perusteelliseen ymmärtämiseen. Tässä artikkelissa hahmotellaan keskeiset periaatteet ja toimintakelpoiset parhaat käytännöt, jotta materiaalista voidaan siirtyä turvallisesti ja tehokkaasti.

Aineellisten ominaisuuksien ymmärtäminen

Ennen kuin käännät yhden karan, on tärkeää luonnehtia materiaalin käyttöön. Tärkeimmät mekaaniset ja lämpöominaisuudet sanelevat, miten materiaali reagoi leikkausvoimat, lämmöntuotanto, ja siru muodostumista. Primaariominaisuudet arvioida ovat:

  • Kovempi kovuus[ ... .......................................................................................................................................................................................................................................
  • Vetolujuus ja työnkarkaisu taipumus[ ... Materiaalit kuten austeniittiset ruostumattomat teräkset ja nikkelipohjaiset superseokset työ-harjakset nopeasti, vaativat johdonmukaista kiinnitystä ja teräviä leikkausreunoja, jotta vältetään kovettuneen kerroksen syntyminen, joka vahingoittaa myöhempiä ohituksia.
  • thermaalinen johtavuus[ ... Materiaalit, joiden lämmönjohtavuus on alhainen (esim. titaaniseokset, muovit) ja jotka tiivistävät lämpöä leikkausalueella, lisäävät työkalun lämpötilaa ja kiihdyttävät kemikaalin ja hiontakulumista. Alemmat nopeuden ja korkean suorituskyvyn jäähdytysnesteet tulevat tarpeellisiksi.
  • Konettavuusluokitus[ ... Vakioreferenssit (esim. ISO 513 -luokitus) ryhmämateriaalit koneistettavuutta käyttäen. Materiaalin, jonka koneellisuusindeksi on 70% verrattuna automaattiteräkseen, pitäisi johtaa 30 prosentin leikkausnopeuden laskuun lähtöpisteenä.

Komposiittimateriaaleille kuitusuuntautuminen ja hartsipitoisuus lisäävät monimutkaisuutta. Muoville lämpöpehmennystä tai sulamista on vältettävä terävien työkalujen ja hallitun sirukuorman avulla. Materiaalilevyn ja toimittajan työohjeen perusteellinen tarkastelu on ensimmäinen askel parametrin säätämisessä.

Avainleikkauksen parametrit säätöön

Viisi ydinparametria ovat vuorovaikutuksessa koneistusmenestyksen määrittämiseksi. Jokainen on kalibroitava uudelleen materiaalin muuttuessa.

Leikkausnopeus (Surface Nopeus)

Leikkausnopeus on yksi vaikutusvaltaisin työkalun käyttöikää ja pinnan eheyttä kuvaava parametri. Yleensä kovemmat materiaalit vaativat pienempiä nopeuksia. Esimerkiksi alumiini (100.300 HB) mahdollistaa jopa 800 m/min karbidityökaluilla, kun taas titaani (300...400 HB) rajoittaa nopeutta 40..80 m/min samaan työkalulaatuun. Nopeuden alennukset 50.80% ovat yleisiä siirryttäessä ei-rautametallista korkealämpötilaiseen metalliseokseen.

Rehumäärä

Rehunopeus vaikuttaa sirun paksuuteen, leikkausvoimaan ja lämpökuormaan työkalun reunalla. Pehmeämpien materiaalien osalta syöttönopeutta voidaan lisätä tuottavuuden ylläpitämiseksi uhraamatta työkalun käyttöikää. Kovammille tai hioville materiaaleille, joka vähentää rehua hampaassa 20.40% aiemmista asetuksista suojaa huippua sirun sirulta. Kuitenkin liian alhainen rehu voi aiheuttaa hankausta ja työn kovettumista . Tasapainoinen rehu takaa johdonmukaisen sirukuorman, joka edistää tehokasta lämmönpoistoa sirulla.

Leikkaa syvä

Leikkaamisen syvyys (säde ja aksiaali) määrittää passaa kohti poistetun materiaalin määrän. Siirryttäessä vähemmän koneistettavissa olevaan materiaaliin, pienennä leikkaussyvyyttä pienempiin leikkausvoimiin ja vältä taipuma. Yleinen käytäntö on leikata syvyys 30...50% pehmeämpään perustasoon verrattuna, erityisesti karkaisun osalta. Viimeistelyssä matala säteittäinen kiinnitys (esim. 5..10% työkalun halkaisijasta) yhdistettynä kovateräksisiin ja titaaniin voi olla tehokas.

Työkalun valinta ja geometria

Oikea työkalumateriaali, pinnoite ja reunan valmistelu ovat yhtä tärkeitä kuin leikkausparametrit. Alumiinille, päällystämättömälle karbidille tai polykiteiselle timantti (PCD) terävillä reunoilla estävät rakennereunan. Lämpöä kestävien superseosten osalta mikro-granaattikarbidi AlTiN- tai AlCrN-pinnoitteilla saadaan aikaan lämpövakautta ja hapettumisenkestävyys. Komposiitteille timanttipäällysteiset työkalut kestävät hioma-ainetta. Työkalun geometria on myös sovitettava: suurempi helix kulmat vapaaseen leikkaamiseen materiaaleille, vahvemmat reunan puoleiset kovat materiaalit.

Chip Paksuus ja leikkaava reunan valmistelu

Säätönopeuden ja leikkaussyvyyden säätö vaikuttaa suoraan sirun paksuuteen. Vaikeiden materiaalien osalta tarvitaan vähimmäissirun paksuus (tyypillisesti 0,05.0.15 mm) hankaamisen välttämiseksi. Lisäksi terävällä rungolla (esim. 0,02.05 mm) vahvistetaan työkalua mikrosirun leikkaamista vastaan leikkausvoimien kasvaessa. Kompromissi on optimoitava koneellista materiaalia varten.

Parhaat käytännöt materiaalien välisen siirtymisen edistämiseksi

Rakenteellisen menettelyn jälkeen minimoidaan riskit ja nopeutetaan optimointiprosessia.

Konservatiivinen lähtökohta

Aloita parametreilla, jotka ovat 30..50% odotettua turvallisempi raja-arvo, varsinkin jos aiempi kokemus tästä materiaalista on rajallinen. Lisää asteittain nopeutta ja syötä 5.. 10%:n lisäyksin, kun seuraat työkalun kulumista, pintakäsittelyä ja koneen kuormitusta. Tämä asteittainen lähestymistapa estää katastrofaalisen työkalun epäonnistumisen.

Katso tietosivut ja teollisuuden käsikirjat

Arvonlisäksi voidaan käyttää esimerkiksi Sandvik Coromant.n materiaalitietokanta tai Kennametal.n koneistuslaskimet[ antavat alkusuosituksia, jotka perustuvat materiaaliryhmään, kovuuteen ja työkaluihin. Tulosta tai digitaalisesti kirjaa nämä viittaukset nopeasti myymälän lattialle.

Suorita testileikkaukset

Älä koskaan mene suoraan täyteen tuotantoon uudella materiaalilla ilman testileikkauksia. Käytä lyhyt työkalupolkua, joka jäljittelee pahimpia mahdollisia kihlautumisolosuhteita.Näin voi olla esimerkiksi juonittelu tai terävä kulma. Tarkista työkalun reuna suurennuksen jälkeen jokaisen testin jälkeen havaita sivusta kulumista, kraatterimuodostelmaa tai sirun sirua. Arvioi siru muoto: pitkät sirut voivat osoittaa riittämätöntä siru rikkoutumista; jauhemainen sirut viittaavat liialliseen nopeuteen tai rehuun.

Seurata leikkausvoimat ja lämpötila

Modernit työkalut, joissa on karakuorman seuranta, antavat reaaliaikaista palautetta. Äkillinen kuorman piikki voi osoittaa rikkoutuneen sirun pakkaus tai työkalun vika. Ulkoiset menetelmät, kuten leikkaus nesteen lämpötila-anturit tai infrapuna pyrometrit voivat havaita ylikuumenemisen. Esimerkiksi jos jäähdytysnesteen lämpötila nousee yli 10 °C:n lähtötasosta, parametrit tai jäähdytysnesteen virtausnopeus tulisi säätää. Termografinen kuvantaminen leikkausalueen on myös saamassa vetovoimaa korkea tuotanto-olosuhteissa.

Dokumentointi ja standardisoi

Kun vakaat parametrit on löydetty, dokumentoi ne tietokantaan tai asetusarkkiin. Sisällytä materiaalitiedot, työkalukuvaus, nopeudet, syötteet, leikkaussyvyys, jäähdytysnesteen tyyppi ja paine sekä validointipäivä. Tästä asiakirjasta tulee arvokas viite toistetuille työtehtäville ja uusien koneistajien koulutukselle.

Vihje:[ Kun esimerkiksi siirrytään huomattavasti eri materiaalien välillä, esimerkiksi samalla koneella olevasta teräksestä alumiiniin.Aina puhdistaa työtilan ja siruastia huolellisesti, jotta vältetään saastuminen ja ristikontaminaatio, jotka voivat vaikuttaa pinnan viimeistelyyn tai työkalujen käyttöikään.

Lisähuomiot

Perusteiden lisäksi useat edistyneet tekijät voivat parantaa tuloksia merkittävästi.

Työkalumaalaus ja pintakäsittelyt

Nykyaikaiset PVD- ja CVD-pinnoitteet on suunniteltu tiettyihin materiaaliperheisiin. TiAlN-pinnoitteet toimivat hyvin korkean lämpötilan leikkauksessa ruostumattomasta teräksestä ja superseoksista, kun taas timanttimaisen hiilen (DLC) pinnoitteet vähentävät kitkaa ja alumiinin ja kupariseosten sisäänrakennettua reunaa. Kun vaihdat materiaaleja, arvioi uudelleen, onko olemassa oleva pinnoite sopiva. Titaanityölle optimoidun pinnoite voi johtaa nopeaan kraatterin kulumiseen.

Leikkaus nestestrategia

Jäähdytysaineen valinta, pitoisuus ja toimitusmenetelmä on arvioitava uudelleen. Lämmönkestävän seoksen osalta korkeapaineinen jäähdytysneste (70.100 bar) työkalun tai työkalun haltijan kautta parantaa sirujen evakuointia ja vähentää lämpöiskua. Muovien osalta sumu tai ilmapuhalluksen käyttö voi olla parempi vaihtoehto välttää lämpövääristymiä. Valuraudalle kova jauhaminen hyötyy usein kuivatyöstä paineilmalla, jolloin lämpökrakkaus estyy jäähdytysnesteen käytöstä.

Koneen jäykät ja tärinänhallinta

Eri materiaalit kiihottavat eri tärinätiloja. Kone, joka toimii chatter-free alumiini voi kokea vakavia jutustelu kovempaa materiaalia. Vähentämällä säteittäinen sitoutuminen ja käyttämällä muuttuva-pitch päätemyllyt voivat auttaa. Vaihtoehtoisesti, säätää kara nopeutta ylös tai alas 10..20% löytää vakaa lohko. Käyttämällä vakaa työkalun pidikejärjestelmä. kuten hydraulinen tai kutistumisen-fit chucks.

Simulointi ja CAM-optimointi

Advanced CAM ohjelmisto sisältää nyt materiaalikohtaisia leikkausmalleja. Simulaation avulla leikkausvoimat, vääntömomentti, ja siru paksuus ennen ensimmäistä leikkausta voi dramaattisesti vähentää kokeilu-ja-virhe. Tämä työkalu on erityisen arvokas viiden akselin työstö ja monimutkainen osa geometria, jossa kiinnitysolosuhteet muuttuvat dynaamisesti.

Päätelmä

Leikkausparametrien säätäminen materiaaleja vaihtaessa ei ole kertaluonteinen laskenta vaan iteratiivinen prosessi, joka perustuu materiaalitieteeseen, työkalutekniikkaan ja käytännön havaintoihin. Ymmärtämällä materiaalin mekaaniset ja lämpöominaisuudet, metodologisesti säätämällä nopeutta, rehua, leikkaussyvyyttä ja työkaluja, ja kurinalaisen siirtymäprotokollan jälkeen koneenkäyttäjät voivat saavuttaa johdonmukaisen laadun, pidennetyn työkaluelämän ja optimaalisen tuottavuuden. Jokainen materiaalimuutos on mahdollisuus parantaa koneistusprosessia; dokumentoidut opinnot muuttavat yksilöllisen kokemuksen organisaatiotiedoksi.