Влияние снижения скорости и скорости кормления на качество разрыва

Введение в основы брокинга и процесса

Браконьерство — это высокопроизводительная обработка, которая удаляет материал за один проход с помощью многозубного инструмента — прокладки. В отличие от фрезерования или поворота, прокладка сочетает в себе шероховатость, полуфабрикат и отделку одним ударом, что делает его идеальным для получения внутренних или внешних профилей, таких как ключевые пути, сплайны и точные отверстия. Качество прорезанной поверхности регулируется сложным взаимодействием геометрии инструмента, материала заготовки, смазки и, прежде всего, параметров резки — особенно скорость резания и скорость подачи . Оптимизация этих двух переменных имеет решающее значение для достижения требуемой отделки поверхности, размерной терпимости и срока службы инструмента при сохранении экономичного времени цикла.

Процесс прокладки часто описывается как линейная вариация формования или планировки, где каждый последующий зуб на прорези разрезает чуть более глубокий слой материала.Кумулятивный эффект подъема зубов на зуб (RPT) определяет эффективную скорость подачи. Поскольку инструмент движется по прямой линии (или по спиральному пути для поворотной прокладки), кинематика отличается от вращающихся режущих инструментов, и влияние скорости и подачи должно быть понято в этом уникальном контексте.

Определение скорости сокращения и скорости кормления в Брахинге

Сокращение скорости

Скорость резания в брошинге относится к относительной скорости поверхности между режущими краями броши и заготовкой. Обычно она выражается в метрах в минуту (м/мин) или поверхностных футах в минуту (SFM). Для большинства брошинговых машин скорость резания — это скорость прохождения броши через заготовку. Поскольку брошь может содержать десятки зубов, скорость резания остается постоянной для всех зубов во время одного удара. Типичные скорости броширования варьируются от 1 до 30 м/мин, в зависимости от материала и материала инструмента.

Ставка кормов

Скорость питания в прокладке не является непрерывным кормом, как при повороте; скорее она определяется ростом на зуб (RPT), постепенной глубиной разреза каждого зуба. RPT измеряется в миллиметрах (или дюймах) на зуб. Общий корм на проход является суммой всех зубных подъемов, но эффективная нагрузка на чип на зуб является значением RPT. Общие значения RPT для шероховатых зубов составляют 0,025-0,15 мм; отделочные зубы имеют гораздо меньшие подъемы (0,005-0,02 мм) для получения гладкой поверхности.

Хотя термин «скорость кормления» также может использоваться для описания линейной скорости броха, в промышленности более точно различать скорость резания (скорость) и увеличение зуба (корм на зуб). Скорость удаления чистого материала (MRR) является продуктом поперечного сечения области реза, скорость резания и количество вовлеченных зубов, но результаты качества сильно зависят от распределения RPT.

Влияние снижения скорости на качество прорыва

Поверхностная отделка и целостность

Скорость резания оказывает непосредственное влияние на поверхностную отделку прорезанной заготовки. При низких скоростях резания (ниже 5 м/мин для сталей) процесс образования стружки имеет тенденцию быть менее стабильным, часто приводя к образованию заложенного края (BUE). Фрагменты BUE могут прилипать к готовой поверхности, оставляя грубую, разорванную текстуру и плохие значения Ra. По мере увеличения скорости температура резания повышается, снижая предел прочности материала в зоне сдвига и способствуя более плавному потоку стружки. Для многих сплавов умеренное увеличение скорости резания (до 15 м/мин) улучшает отделку поверхности, подавляя BUE и уменьшая изменения силы резания.

Однако очень высокие скорости резания могут ухудшить целостность поверхности за счет чрезмерного нагрева. Интенсивная тепловая нагрузка может вызвать поверхностное затвердевание , микротрещину или даже белый слой на закаленных сталях. При прокладке алюминия или латуни высокие скорости могут привести к размазыванию или закаливанию. Поэтому оптимальная скорость резания - это баланс: достаточно высокая, чтобы избежать BUE и достичь хорошей отделки, но достаточно низкая, чтобы предотвратить тепловое повреждение. Типичные рекомендации по прокладке стали лежат между 6 и 12 м/мин для высокоскоростных стальных (HSS) брошей и немного выше для карбида или покрытых инструментов.

Инструменты Wear and Tool Life

Скорость резания является основным драйвером износа инструмента в брошинге. Поскольку брошь является сложным, дорогим инструментом (часто изготовленным на заказ), максимизация срока службы инструмента экономически жизненно важна. На низких скоростях доминирует абразивный износ, особенно при обработке материалов с твердыми включениями. По мере увеличения скорости ускоряются термоактивированные механизмы износа - диффузия, окисление и пластическая деформация режущей кромки. Для брошей HSS 10-процентное увеличение скорости может сократить срок службы инструмента на 20-30% из-за экспоненциальной зависимости между температурой и скоростью износа.

Использование передовых инструментов, таких как , высокоскоростной стали из порошкового металла (PM-HSS) , карбида или кубического нитрида бора (CBN), позволяет увеличить скорость резания без ущерба для срока службы инструмента. Например, броши с наконечником CBN могут работать со скоростью до 60 м/мин при прокладке закаленной стали (55-62 HRC), достигая отличной отделки поверхности и более длительных интервалов между перемолотыми материалами. Поэтому выбор скорости резания должен учитывать материал инструмента, твердость заготовки и требуемый размер партии.

Точность измерений и геометрия профиля

Скорость резания также влияет на точность измерения прочерченной детали. При слишком низкой скорости увеличенные силы резания могут вызвать отклонение прорези или заготовки, особенно для длинных, стройных деталей. Это отклонение приводит к сужению или звону колокольчика отверстия. И наоборот, на очень высоких скоростях тепловое расширение инструмента (а иногда и заготовки) может изменить эффективный размер зуба, вызывая чрезмерную или меньшую величину конечного размера. Для прецизионных сплайнов или несущих штанов необходим стабильный тепловой режим, достигнутый последовательной скоростью резания и адекватным потоком охлаждающей жидкости.

Влияние нормы корма (рост на зуб) на качество взломов

Чип-формирование и поверхностное хрупкость

Скорость подачи, выраженная как , поднимается на зуб (RPT) , непосредственно контролирует толщину чипа. Более крупный RPT производит более толстые чипы, которые требуют большей силы резания и создают более высокую нагрузку на зубной фланг. Толстые чипы имеют тенденцию сдвигаться прерывистым образом, оставляя более грубую поверхность. Кроме того, высокие значения RPT увеличивают вероятность упаковки чипа в глотке, что приводит к помехе инструмента или поломке. Для отделки зубов RPT должен быть небольшим для достижения низкого значения Ra; типичная отделка RPT составляет 0,005-0,015 мм, производя поверхность отделки 0,5-1,2 мкм Ra в стали.

Однако использование чрезвычайно небольшого RPT по всей прокладке может быть контрпродуктивным. Если у отделочных зубов слишком мало роста, они могут просто гореть, а не резать, вызывая упрочнение работы и плохую целостность поверхности. Хорошо спроектированная прокладка использует уменьшающуюся прогрессию RPT: шероховатость зубов с умеренным подъемом (0,05-0,12 мм), полузавершение с уменьшенным подъемом и отделка зубов с наименьшим подъемом. Эта конструкция уравновешивает скорость удаления материала с конечным качеством поверхности.

Силы разрезания и вибрации

Скорость подачи является доминирующим фактором при определении силы резания на зуб. Более высокий RPT приводит к более высоким силам, которые могут вызывать вибрацию (заклинивание) в системе прокладки. Чаттер не только ухудшает отделку поверхности, но и ускоряет износ инструмента и может повредить прокладку или машину. При внутренней прокладке длинных отверстий чрезмерная сила от высокого RPT может привести к изогнутому или смещённому отверстию. Снижение RPT на шероховатых зубах при добавлении большего количества зубов является общей стратегией снижения пиковых сил и поддержания стабильности.

Инструментальный шаблон одежды и формирование Burr

Скорость подачи влияет на расположение и тяжесть износа на зубах броши. При высоком RPT абразивный износ концентрируется на зубном фланге и режущей кромке, часто вызывая быструю округлость. Эта округлость увеличивает нормальную силу, которая может ухудшить отделку поверхности. На стороне выхода заготовки высокий RPT способствует более крупным заусеницам, что может потребовать вторичной операции отслоения. Для применений, где минимизация заусенцев имеет решающее значение (например, гидравлические корпуса клапанов), рекомендуется более низкий RPT в отделочном отделении, наряду с правильной геометрией шлема на конечных зубах.

Взаимодействие между скоростью сокращения и скоростью кормления в Брахинге

Скорость резания и скорость подачи не являются независимыми переменными; их комбинированный эффект определяет морфологию чипа , генерацию тепла и потребление энергии. Для данного материала оптимальную комбинацию можно определить с помощью концепции эквивалентной толщины чипа или путем анализа конкретной энергии резки. Для общего промышленного подхода используется «окно скорости подачи» - диапазон параметров, которые обеспечивают приемлемую поверхность, срок службы инструмента и производительность. Например, при прокладке стали 4140 (28-32 HRC) с брошью PM-HSS типичные параметры могут быть 8-10 м / мин скорости резания с RPT 0,06 мм для шероховатости и 0,01 мм для отделки.