Introduzione ai principi di Broaching e Process Basics

Broaching[] è un'operazione di lavorazione ad alta produttività che rimuove il materiale in un unico passaggio utilizzando uno strumento multitooth – la brocca. A differenza della fresatura o della tornitura, la broccatura combina ruvido, semi-finitura e finitura in un unico colpo, rendendolo ideale per produrre profili interni o esterni come chiavi, splines e fori di precisione.

Il processo di broccatura è spesso descritto come una variazione lineare di modellazione o di planamento, dove ogni dente successivo sulla brocca taglia uno strato leggermente più profondo di materiale. L’effetto cumulativo dell’aumento dei denti per dente (RPT) determina l’effettivo tasso di alimentazione. Poiché lo strumento si muove in una linea retta (o lungo un percorso elicoidale per la broccatura rotativa), la cinematica differisce da strumenti di taglio rotante e deve essere l’influenza di alimentazione unica di velocità di alimentazione.

Definizione della velocità di taglio e del tasso di alimentazione in Broaching

Velocità di taglio

Velocità di taglio[] nella brocciatura si riferisce alla relativa velocità di superficie tra i bordi di taglio della brocca e il pezzo. Di solito si esprime in metri al minuto (m/min) o piedini di superficie al minuto (SFM). Per la maggior parte delle macchine di avvitamento, la velocità di taglio è la velocità di traversa della brocca attraverso il pezzo.

Tasso di alimentazione

Il tasso di azionamento non è un mangime continuo come in rotazione; piuttosto è determinato dal rise per dente (RPT), la profondità incrementale di taglio ogni dente prende. RPT è misurato in millimetri (o pollici) per dente.

Mentre il termine “tasso di infezione” potrebbe anche essere utilizzato per descrivere la velocità lineare della brocca, nell’industria è più preciso distinguere tra velocità di taglio (velocità) e aumento dei denti (feed per dente). Il tasso di rimozione del materiale netto (MRR) è il prodotto della zona trasversale della brocca di taglio, velocità di taglio e numero di denti impegnati, ma i risultati di qualità dipendono fortemente dalla distribuzione RPT.

L'effetto della velocità di taglio sulla qualità di pesca

Finitura superficiale e integrità

La velocità di taglio esercita un’influenza diretta sul finitura superficiale del pezzo in broccato. A basse velocità di taglio (oltre 5 m/min per gli acciai), il processo di formazione del chip tende ad essere meno stabile, spesso con conseguente formazione del bordo di taglio (BUE).

Tuttavia, velocità di taglio molto elevate possono degradare l'integrità superficiale attraverso una generazione eccessiva di calore. Il carico termico intenso può causare indurimento della superficie[], micro-cracking, o anche uno strato bianco su acciai induriti. In broccatura di alluminio o ottone, alte velocità possono portare a spalmare o galera. Pertanto, la velocità di taglio ottimale è un equilibrio: ottenere abbastanza alto per evitare danni BUE e mUE

Indossare e Tool Life

La velocità di taglio è un driver primario di usura dello strumento] nella broccatura. Poiché la brocca è un attrezzo complesso e costoso (spesso su misura), la durata dell'utensile è economicamente vitale. A basse velocità, l'usura abrasiva domina, soprattutto quando i materiali di lavorazione con inclusioni dure.

Utilizzando materiali avanzati come acciaio ad alta velocità in metallo (PM‐HSS), carburo, o boro cubico nitride (CBN) permette una maggiore velocità di taglio senza sacrificare la durata degli utensili. Ad esempio, i brocchi CBN-tipped possono operare a velocità fino a 60 m/min quando si tratta di acciaio ridimensionato in modo più lungo (55–62 HRC).

Precisione dimensionale e geometria del profilo

La velocità di taglio colpisce anche la precisione dimensionale[] della funzione brocciata. Quando la velocità è troppo bassa, le forze di taglio aumentate possono causare una deviazione della brocca o del pezzo, specialmente per le parti lunghe e snelle. Questa deviazione porta a un nastro o a una bocca del foro.

L'effetto del tasso di alimentazione (Rise per Tooth) sulla qualità di navigazione

Formazione e superficie del chip

Il tasso di avanzamento, espresso come ] per dente (RPT)], controlla direttamente lo spessore del chip. Un RPT più grande produce chip più spessi, che richiedono più forza di taglio e generano più stress sul fianco del dente.

Tuttavia, utilizzando un RPT estremamente piccolo in tutta la brocca può essere controproducente. Se i denti di finitura hanno un aumento troppo limitato, possono semplicemente bruciare piuttosto che tagliare, causando indurimento del lavoro e scarsa integrità superficiale. Una brocca ben progettata utilizza una progressione RPT diminuente: i denti di ruggine con lievi aumenti (0.05–0.12 mm), semi-finitura con aumenti ridotti e denti di finitura con i più piccoli aumenti.

Forze di taglio e vibrazione

Il tasso di crescita[] è il fattore dominante nel determinare la forza di taglio per dente. L'aumento dei risultati RPT in forze più elevate, che possono indurre le vibrazioni (catter) nel sistema di broccatura. Il Chatter non solo peggiora la finitura superficiale, ma accelera anche l'usura degli utensili e può danneggiare la brocca o la macchina.

Strumento Indossare modello e formazione Burr

Il tasso di avanzamento influisce sulla posizione e sulla gravità dell'usura sui denti di brocca. Al RPT alto, l'usura abrasiva è concentrata sul fianco del dente e sul bordo di taglio, spesso causando un rapido arrotondamento. Questa arrotondazione aumenta la forza normale, che può peggiorare la finitura superficiale. Sul lato di uscita del pezzo, l'alto RPT promuove la più grande rondella, che può richiedere un'operazione di sbavatura secondaria secondaria secondaria.

Interplay Tra velocità di taglio e velocità di alimentazione in Broaching

La velocità di taglio e la velocità di alimentazione non sono variabili indipendenti; il loro effetto combinato determina la morfologia del punto [, la generazione del calore e il consumo energetico. Per un dato materiale, la combinazione ottimale può essere identificata attraverso il concetto di spessore del chip equivalente o analizzando la specifica finestra di taglio dell'energia.

Quando la velocità di taglio è aumentata, la temperatura di taglio aumenta, che può ammorbidire il materiale del pezzo e consentire un RPT leggermente più alto senza un aumento proporzionale della forza. Al contrario, a basse velocità, il materiale è più duro, e un RPT inferiore deve essere utilizzato per evitare la forza eccessiva e rottura degli utensili.

Effetti di tipo materiale sulla selezione del parametro

Acciaio e leghe

Gli acciai induriti (HRC 45-60) richiedono velocità inferiori (2-5 m/min) se si utilizzano i brocchi HSS, ma gli utensili in carburo o CBN possono gestire velocità più elevate. Gli acciai inossidabili, in particolare i gradi austenitici, sono inclini a lavorare indurimento; quindi, spesso i denti induriti sono più bassi (08-08 mm).

Materiali non pericolosi

L'alluminio e l'ottone possono essere arrotolati a velocità più elevate (15-30 m/min) con RPT moderato. Tuttavia, l'alluminio tende a formare un bordo costruito-up a velocità più basse, quindi una velocità superiore a 20 m/min è spesso raccomandata. Per il ghisa, le velocità di 5-10 m/min con RPT fine sono tipiche; le alte velocità possono causare usura abrasiva a causa delle particelle di grafite.

Strategie di ottimizzazione per la qualità di allevamento

Design progressivo dei denti

I moderni bronchi spesso presentano una progressione RPT variabile[] che si corazza su alcuni denti e finissimi su altri. Questo disegno permette di ridurre i tassi di rimozione dei materiali senza sacrificare la qualità superficiale finale. Alcuni strumenti incorporano denti curvati o tagliati a spirale]] per ridurre il carico di urto e migliorare l'evacuazione, consentendo un aumento del chip, consentendo una finitura accettabile del 15-20 %

Raffreddamento e lubrificazione

La scelta del tipo di refrigerante, della viscosità e del metodo di consegna può influire significativamente sulla combinazione ottimale di velocità. Il refrigerante ad alta pressione (40–100 bar) diretto alla zona di taglio aiuta a ridurre la temperatura e il getto di chip, permettendo una maggiore velocità di taglio.

Monitoraggio del processo e controllo adattivo

Il monitoraggio in-processo delle forze di taglio, delle vibrazioni o della temperatura può consentire [[] il controllo adattativo[[]] dei parametri di broaching. Se la forza supera una soglia, il sistema di controllo può ridurre la velocità di alimentazione o la velocità in tempo reale.

Linee guida pratiche per la selezione dei parametri

  • Avvia con raccomandazioni del produttore[[] per materiale di utensili e materiale di lavoro per utensili da broach. La maggior parte dei fornitori di broach forniscono velocità di partenza e RPT per materiali comuni.
  • Condurre una spazzata di parametri[[[] sui pezzi di prova: velocità variabile ±20 % e RPT ±30 % dal nominale, finitura superficiale di misura (Ra, Rz) e l'esame dell'usura degli strumenti dopo ogni prova.
  • Monitor chip form[[: chip desiderabile sono brevi, curled e coerenti. Le chips lunghe stringate indicano un troppo alto un feed o uno spazio gullet insufficiente; chip polverosi suggeriscono una velocità troppo bassa.
  • Verificare la stabilità dimensionale[[[]] dopo una produzione: misurare più parti per affilare, ovalità e dimensione. Se la variazione supera la tolleranza, ridurre RPT o regolare il flusso di refrigerante.
  • Track tool life[[]: registrare il numero di parti per broach regrind. Una goccia improvvisa può indicare che velocità o alimentazione si è allontanata fuori dalla finestra ottimale.

Conclusioni

La qualità di un componente broccato è profondamente influenzata dalla selezione della velocità di taglio [] e ] tasso di infezione[] (rise per dente). Mentre i rapporti fondamentali – maggiore velocità riduce il bordo costruito-up, il mangime inferiore migliora la finitura – mantenere vero, l'effettivo ottimale dipende dal materiale del pezzo, materiale utensile, la lubrificazione, la macchina, la lubrificazione della macchina, la rigidità della macchina

Comprendendo i meccanismi fisici dietro la formazione di chip, la generazione di calore e l'usura degli utensili, gli ingegneri di produzione possono affinare questi due parametri per raggiungere la finitura superficiale superiore[ (Ra inferiore a 0,8 μm per la finitura), le tolleranze dimensionali di precisione ] (±0.00-5 mm per i fori fori di precisione), e [FLT robusto strumento di durata estesa

Per ulteriori informazioni sull'ottimizzazione dei parametri di broaching, fare riferimento al ][Sandvik Coromant material Knowledge hub[] e il ]]]Science Panoramica diretta dell'ingegneria di broaching][FLT:]]][