Значение правильной эвакуации чипа в процессах взлома

Брохинг — это процесс точной обработки, используемый для создания сложных и точных внутренних и внешних форм в металлических деталях. Одним из важнейших аспектов успешных операций по прошивке является правильная эвакуация чипов. Эффективное удаление чипов обеспечивает высококачественную отделку, более длительный срок службы инструмента и более безопасные условия работы.

Брохинг — это уникальный и высокопроизводительный процесс резки металлов, который был краеугольным камнем производства на протяжении десятилетий. От производства сложных сплайнов внутри автомобильных передач до резки точных клавиш в шкивах и создания сложных внутренних профилей для аэрокосмических компонентов, бросок обеспечивает непревзойденную точность и повторяемость при высоких производственных показателях. Однако сама природа процесса бросок, где один дорогой инструмент с несколькими резающими зубцами движется линейно по заготовке или через заготовку, представляет собой уникальный набор проблем, особенно в области управления микросхемами. В отличие от поворота или фрезерования, где чипы часто малы и легко уносятся потоком охлаждающей жидкости, прошивка генерирует длинные, часто похожие на ленту чипы, которые могут запутываться, влиять на поверхность заготовки и резко сокращать срок службы инструмента. Понимание и освоение эвакуации чипов — это не просто вторичное соображение в броске; это фундаментальный столб, который поддерживает всю работу, непосредственно влияя на качество, стоимость, безопасность и общую надежность процесса.

Понимание формирования чипа в броашинге

Во время прокладки материал удаляется в серии небольших порезов зубчатым инструментом под названием прорезь. По мере прохождения инструмента через заготовку образуются щепы. Если эти щепы не эвакуируются должным образом, они могут вызвать несколько проблем, включая повреждение инструмента и плохое качество поверхности.

Чтобы в полной мере оценить важность эвакуации чипа, важно понять механику образования чипа во время процесса прокладки. Прокладка представляет собой длинный, многозубчатый инструмент, каждый последующий разрез зубов немного глубже, чем предыдущий. Это известно как «подъем на зуб» и обычно колеблется от нескольких тысячных до нескольких сотых в зависимости от материала и операции. Поскольку прорезь тянут или проталкивают через заготовку, каждый зуб задействует материал, сдвигая тонкий слой и образуя чип. Геометрия режущей кромки, угол грабежа, угол рельефа и пространство глотки между зубами играют решающую роль в том, как чип формируется, направляется и в конечном итоге эвакуируется из зоны резания.

Механика формирования чипов

Процесс образования чипов в прошивке можно в широком смысле разделить на три типа: прерывистые, непрерывные и зазубренные чипы. Прерывистые чипы образуются при обработке хрупких материалов, таких как чугун. Эти чипы распадаются на небольшие фрагментоподобные кусочки, которые обычно легче эвакуировать, но иногда могут попасть в ловушку в пространстве глотки. Непрерывные чипы обычно образуются при обработке пластичных материалов, таких как низкоуглеродистая сталь, алюминий или латунь. Эти чипы являются длинными и струнными, и они могут легко обернуть брошь, закупорить заготовку или повредить готовую поверхность, если не управлять должным образом. Серрированные или сегментированные чипы образуются в материалах, склонных к адиабатическому сдвига, таких как титановые сплавы и высокопрочные нержавеющие стали. Эти чипы имеют пилообразный внешний вид и могут быть очень абразивными, ускоряя износ инструмента и создавая значительные проблемы для эвакуации.

Типы чипсов в брошинге

Тип производимого чипа оказывает непосредственное влияние на эффективность стратегий эвакуации. Для пластичных материалов чип имеет тенденцию сворачиваться в плотную спираль или образовывать длинную ленту, заполняющую пространство глотки. Если глотка недостаточно велика или геометрия не оптимизирована, чип может заклинивать, вызывая чрезмерные силы, вибрацию и в конечном итоге отказ инструмента. Напротив, хрупкие материалы производят небольшие, порошкообразные чипы, которые легко уносятся охлаждающей жидкостью, но они также могут генерировать мелкие частицы, переносимые по воздуху, которые представляют опасность для дыхания, если их не контролировать должным образом. Понимание типа чипа для данного материала позволяет инженерам-технологам разрабатывать инструменты щетки с соответствующими формами глотки, выключателями и методами доставки охлаждающей жидкости для обеспечения последовательной и надежной эвакуации чипа.

Важность правильной эвакуации чипов

Эффективная эвакуация чипов жизненно важна для поддержания целостности процесса прокладки. Она предотвращает накопление чипов, что может привести к:

Когда чипы не эвакуируются эффективно, они могут быть вырезаны последующими зубцами, вызывая повышенное трение, генерацию тепла и износ инструмента. Эта резка также ухудшает сам чип, создавая мелкие обломки, которые могут встраиваться в поверхность заготовки или забивать проходы охлаждающей жидкости. В тяжелых случаях упаковка чипа может привести к связыванию или разрыву броши, что приводит к дорогостоящему простою и потенциальному повреждению машины и заготовки. Помимо срока службы инструмента и качества поверхности, эвакуация чипа является критической проблемой безопасности. Длинные горячие чипы могут стать снарядами, если они вырываются под напряжением, создавая риск для операторов. Кроме того, накопленные чипы могут блокировать поток охлаждающей жидкости, что приводит к термическому повреждению как инструмента, так и заготовки, а в некоторых случаях создает пожароопасность.

Последствия эвакуации бедных чипсов

Плохая эвакуация чипа может проявляться в нескольких наблюдаемых симптомах на цехе. Одним из распространенных признаков является наличие «упаковки чипа» или «засорения чипа» в глоточных пространствах броши. Это может быть идентифицировано визуальным осмотром или внезапным увеличением сил резания, о чем свидетельствует повышение гидравлического давления на брошительную машину. Другим симптомом является ухудшение поверхностной отделки на заготовке, часто характеризующееся царапинами, выпуклостью или ожоговыми отметинами, вызванными тем, что чипы тянутся по готовой поверхности. В крайних случаях плохая эвакуация чипов может привести к поломке инструмента, что не только разрушает брошь, но и может привести к значительным затратам на ремонт или заготовку, что приводит к значительным затратам на ремонт или потерянному времени производства. Кроме того, чипы, которые не эффективно удаляются из заготовки машины, могут рециркулировать через систему охлаждающей жидкости, вызывая повреждение насоса и плохое качество охлаждающей жидкости.

Влияние на жизнь инструмента

Средство жизнедеятельности при прокладке напрямую связано с эвакуацией чипов. При чистом вырезании чипов каждый зуб свободно, с минимальным трением и выработкой тепла. Это позволяет режущей кромке сохранять свою остроту в течение более длительного периода, снижая частоту закрепления или замены инструмента. И наоборот, когда чипы попадают в ловушку, они действуют как абразивная среда, ускоряя износ флангов и износ кратеров на режущей кромке. Тепло, генерируемое трением, также может вызывать термическое растрескивание и защелкивание края, дальнейшее сокращение срока службы инструмента. В производственных условиях, где прорези дороги в изготовлении и повторном закалке, максимизация срока службы инструмента является значительным экономическим фактором. Хорошо спроектированная система эвакуации чипа может продлить срок службы прорези на 50% или более, непосредственно снижая затраты на оснастку и простои машины.

Влияние Surface Finish

Качество готовой поверхности, производимой прошивкой, является ключевым показателем эффективности. Правильная эвакуация чипов гарантирует, что режущие зубы всегда привлекают чистый, необрезанный материал и что готовая поверхность не загрязнена мусором. Когда чипам разрешено накапливаться, они могут стать вовлеченными между зубом прорези и заготовкой, вызывая царапины, углубления и общую деградацию шероховатости поверхности. Это особенно важно для компонентов, которые требуют плотных допусков и тонкой отделки поверхности, таких как сплайны для передач, несущие журналы и уплотнительные поверхности. Во многих случаях часть, которая проявляет поверхностные дефекты, вызванные плохой эвакуацией чипов, должна быть утилизирована или переработана, добавив стоимость и отходы в производственный процесс.

Вопросы безопасности

Безопасность имеет первостепенное значение в любой операции обработки, и эвакуация чипов играет непосредственную роль в поддержании безопасной рабочей среды. Длинные, струнные чипы, производимые во время прокладки, могут быть чрезвычайно опасными. Они могут обернуть вокруг компонентов машины, запутать операторов или вырваться и стать острыми снарядами. Высокоскоростные операции прокладки генерируют чипы с высокой скоростью, и если чипы не содержатся должным образом и эвакуируются, они могут вызвать серьезные порезы или травмы глаз. Кроме того, накопление чипов в базе машины или резервуаре с охлаждающей жидкостью может создать пожароопасность, особенно при обработке легковоспламеняющихся материалов, таких как магний или алюминий. Хорошо спроектированная система эвакуации чипов в сочетании с надлежащим оборудованием для защиты машины и личной защиты имеет важное значение для минимизации этих рисков и обеспечения безопасности оператора.

Факторы, влияющие на эвакуацию чипа

Несколько ключевых факторов определяют, насколько эффективно эвакуируются чипы при прокладке.Понимание и контроль этих факторов позволяет инженерам оптимизировать процесс для максимальной эффективности и надежности.

Broach Tool Design (Дизайн инструментов)

Конструкция самого брошка является наиболее влиятельным фактором в эвакуации чипов. Ключевыми элементами конструкции являются размер и форма глотки, угол грабли, угол рельефа и наличие выключателей чипов. Пространство глотки должно быть достаточно большим, чтобы вместить объем чипа, генерируемый каждым зубом, но не настолько большим, чтобы ослабить структуру инструмента. Форма глотки имеет решающее значение для направления потока чипа и предотвращения засорения. Хорошо продуманный глоток побуждает чип сворачиваться и ломаться, облегчая легкую эвакуацию. Углы грабли, как положительные, так и отрицательные, также влияют на формирование чипов. Положительные углы грабли производят более тонкие, более скрученные чипы, которые легче эвакуировать, в то время как отрицательные углы грабли создают более толстые, более сегментированные чипы, которые могут быть более сложными в управлении. Чип-брейкеры, которые являются небольшими канавками или ступенями в режущую кромку, могут быть стратегически размещены, чтобы разбить длинные чипы на

Разрезание параметров

Такие параметры резания, как подъем на зуб, скорость резания и давление охлаждающей жидкости, оказывают значительное влияние на эвакуацию чипа. Более высокий подъем на зуб производит более толстый чип, который может быть более трудным для свертывания и эвакуации, но также уменьшает количество зубов в контакте, потенциально улучшая поток чипов. Более низкий рост на значения зуба производит более тонкие, более легко свернутые чипы, но требует большего количества зубов и более длинных штрихов. Увеличение скорости резания обычно увеличивает объем и скорость резания чипов, что может помочь эвакуировать чипы, если система охлаждающей жидкости адекватна. Однако более высокие скорости также увеличивают выработку тепла, что может снизить прочность чипа и способствовать адгезии. Давление охлаждающей жидкости и скорость потока имеют решающее значение для промывки чипов из зоны резания. Системы охлаждающей жидкости высокого давления, часто в диапазоне 500-1500 фунтов на квадратный дюйм, очень эффективны при разрыве длинных чипов и очистке их от прорезей.

Материал для заготовки

Прокладываемый материал оказывает глубокое влияние на формирование и эвакуацию чипов. Дюктильные материалы, такие как низкоуглеродистая сталь, алюминий и медь, производят длинные непрерывные чипы, которые требуют тщательного управления. Более твердые материалы, такие как инструментальная сталь и нержавеющая сталь, производят более сегментированные чипы, которые легче эвакуировать, но могут быть более абразивными. Хрупкие материалы, такие как чугун, производят прерывистые чипы, которые относительно просты в управлении, но могут генерировать мелкую пыль. Материалы с высокой теплопроводностью, такие как алюминий, помогают быстро рассеивать тепло, уменьшая адгезию чипа. Материалы, которые склонны к упрочнению, такие как аустенитная нержавеющая сталь, могут создавать проблемы, поскольку закаленный чип становится более трудным для резки и эвакуации. Понимание конкретных характеристик формирования чипа материала заготовки имеет важное значение для выбора соответствующей конструкции проволоки, параметров резки и метода доставки охлаждающей жидкости.

Охлаждение и смазка

Смазочные жидкости играют двойную роль в эвакуации чипов: смазка и охлаждение. Смазочные свойства жидкости уменьшают трение между чипом и зубом броши, способствуя плавному потоку чипов и снижая тенденцию к прилипанию чипов к инструменту. Охлаждающие свойства помогают рассеивать тепло, выделяемое при резке, уменьшая тепловое расширение и размягчение чипов, что может вызвать упаковку чипов. Охлаждение также непосредственно вымывает чипы из зоны резки, предотвращая накопление. Тип используемой охлаждающей жидкости имеет решающее значение. Охладители на масляной основе предлагают превосходную смазку для труднодоступных для машин материалов, но могут иметь плохие охлаждающие свойства и требуют тщательной фильтрации. Водорастворимые охлаждающие жидкости обеспечивают отличное охлаждение и являются более экологически чистыми, но могут не обеспечивать достаточную смазку для определенных материалов. Добавление добавок с экстремальным давлением (EP), таких как сера или хлор, может дополнительно улучшить смазку и поток чипов в требовательных приложениях.

Способы улучшения эвакуации чипов

Для усиления удаления чипов при прокладке может быть использовано несколько методов. Для реализации этих методов требуется систематический подход к проектированию инструмента, настройке машины и мониторингу процессов.

Оптимизированная геометрия броха

Первая линия защиты от проблем эвакуации чипов — это правильно спроектированная геометрия броши. Это включает оптимизацию формы глотки для конкретного обрабатываемого материала. Для пластичных материалов конструкция глотки «J-образной» или «крючковой» формы поощряет струйку пряди плотно и разорвано, предотвращая образование длинных лент. Для хрупких материалов более открытая гранула «U-образной» формы позволяет щепкам свободно течь без упаковки. Для струйных материалов предпочтительны углы крутизны (обычно 10-20 градусов) для получения тонких, скрученных щепок. Для твердых хрупких материалов для управления размером чипа и уменьшения скола инструмента могут использоваться отрицательные углы грабли, чтобы предотвратить трение, но не настолько большие, чтобы они ослабляли режущую кромку. Чип-брейкеры, которые могут быть измельчены в режущую кромку через регулярные промежутки времени, особенно эффективны для разбиения длинных щепок на короткие, управляемые

Высоконапорные системы охлаждения

Системы хладагента высокого давления (HPC) произвели революцию в эвакуации стружки при прокладке. Поставляя хладагент при давлениях 500 пси или выше непосредственно в зону резания, эти системы могут эффективно разбивать струи и выводить их из прорези. Струя высокого давления создает гидравлический клиновой эффект, который поднимает струю с режущей кромки и направляет ее от заготовки. Системы HPC могут быть сконфигурированы с несколькими форсунками, расположенными вокруг траектории прокладки, чтобы обеспечить оптимальное покрытие. Сквозной канал подачи хладагента, где хладагент направляется через внутренние проходы в прокладке в зону резания, особенно эффективен для глубоких отверстий и внутренних операций прокладки. Эффективность систем HPC зависит от конструкции форсунки, скорости потока, давления хладагента и позиционирования относительно зоны резания. Правильно спроектированные системы HPC могут уменьшить износ инструмента на 30-50% и улучшить отделку поверхности за счет минимизации резания стружки.

Чип-брейкеры

Как уже упоминалось, чип-брейкеры являются механическими особенностями на броши режущей кромки, которые прерывают процесс образования чипа, в результате чего чип разбивается на более короткие длины. Геометрия чип-брейкера имеет решающее значение. Общая конструкция представляет собой чип-брейкер «барабанного типа», который состоит из небольшого канавочного грунта в режущую кромку. Когда чип течет по этой канавке, он создает концентрацию напряжения, которая заставляет чип ломаться. Другая конструкция представляет собой чип-брейкер «ступенчатого типа», который создает выемку в режущей кромке, которая прерывает поток чипа. Глубина, ширина и расстояние между чип-брейкерами должны быть тщательно подобраны на основе материала и параметров резания. Чип-брейкеры особенно полезны для материалов, которые производят длинные, непрерывные чипы, такие как низкоуглеродистая сталь, алюминий и медь. Однако они также могут увеличить затраты на изготовление инструмента и могут не подходить для всех материалов, особенно хрупких или имеющих высокую твердость.

Правильная фиксация

Заготовка фиксации играет решающую роль в эвакуации чипов, обеспечивая, чтобы чипы имели беспрепятственный выход из зоны резки. Закрепление должно быть спроектировано так, чтобы минимизировать участки захвата чипов и направлять поток чипов от заготовки. Открытые конструкции фиксации, которые позволяют чипам свободно падать, предпочтительнее закрытых конструкций, которые могут улавливать чипы. Для внутренних операций прокладки заготовки должны быть чистыми и свободными от заусенцев или препятствий, которые могут препятствовать потоку чипов. Для внешней прокладки фиксатор должен быть расположен так, чтобы поток чипов был направлен от оператора и базы машины. В некоторых случаях использование вакуумной системы или конвейера чипов для удаления чипов из области фиксации может значительно улучшить эвакуацию. Закрепление также должно быть спроектировано для минимизации вибрации, которая может нарушить поток чипов и вызвать болтовню инструмента.

Регулярное техническое обслуживание

Даже самая хорошо спроектированная система эвакуации чипов со временем будет разрушаться без надлежащего обслуживания. Регулярный осмотр инструмента для износа, повреждения или упаковки чипов имеет важное значение. Пространства шерсти должны быть очищены от любых остаточных чипов или мусора, а режущие кромки должны быть проверены на чипирование или износ. Система охлаждающей жидкости, включая фильтры, насосы и сопла, должна поддерживаться для обеспечения адекватного давления и потока. Забитые фильтры или изношенные сопла могут резко снизить эффективность охлаждающей жидкости. Закупорочные фильтры и системы сбора должны регулярно проверяться, чтобы предотвратить накопление, которое может повлиять на поток чипов. Машинные пути, защитные устройства и щиты чипов должны быть очищены и проверены на повреждение. Хорошо поддерживаемая система прокладки, с чистым источником охлаждающей жидкости и беспрепятственными путями потока чипов, будет последовательно производить высококачественные детали с надежным сроком службы чипа. Реализация графика профилактического обслуживания, который включает ежедневные, еженедельные и ежемесячные задачи, может помочь избежать дорогостоящих простоев и неожиданных сбоев инструмента.

Передовые технологии эвакуации чипов

Последние достижения в области технологии прокладки ввели инновационные решения для эвакуации чипов, которые еще больше повышают надежность и эффективность процесса.

Сквозной инструмент поставки охлаждающего вещества

Сквозная доставка охлаждающей жидкости является одним из наиболее эффективных передовых методов улучшения эвакуации микросхем в прокладке. В этой конструкции охлаждающая жидкость доставляется через внутренние проходы внутри самой прокладки, выходя непосредственно в зону резания. Это гарантирует, что охлаждающая жидкость достигает интерфейса микросхемы с максимальной эффективностью, независимо от положения резания или ориентации прокладки. Доставка охлаждающей жидкости через инструмент особенно полезна для прокладки глубоких скважин и для операций, где внешние форсунки охлаждающей жидкости не могут получить доступ к зоне резки. Внутренние проходы обычно обрабатываются с использованием методов EDM или сверления пушки и должны быть спроектированы для обеспечения равномерного потока через все режущие зубы. Требования к давлению охлаждающей жидкости могут варьироваться от 300 до 1500 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от применения. Доставка охлаждающей жидкости через инструмент не только улучшает эвакуацию чипа, но также обеспечивает превосходное охлаждение и смазку, продлевая срок службы инструмента и улучшая отделку поверхности.

MQL (минимальная количественная смазка)

Минимальная количественная смазка (MQL) является экологически чистой альтернативой традиционным системам хладагентов для затопления. В MQL небольшое количество высококачественной смазки распыляется и доставляется в зону резки в потоке сжатого воздуха. Такой подход значительно снижает потребление хладагента, устраняет необходимость утилизации хладагента и снижает общий экологический след операции. Для эвакуации чипов MQL может быть эффективным при сочетании с надлежащими выключателями чипов и оптимизированными параметрами резки. Однако MQL не обеспечивает такую же охлаждающую способность, как хладагент для затопления, поэтому лучше всего подходит для материалов, которые не выделяют избыточное тепло во время резки. Для операций, где тепло является проблемой, гибридные системы, которые объединяют MQL с небольшим количеством распылителя хладагента, могут обеспечить преимущества обоих подходов. MQL все чаще используется в операциях прокладки для обработки алюминия, латуни и некоторых марок стали.

Системы мониторинга

Современные прошивочные машины все чаще оснащаются сложными системами мониторинга, которые могут обнаруживать проблемы с эвакуацией чипов в режиме реального времени. Эти системы используют датчики для мониторинга сил резания, мощности шпинделя, температуры и вибрации. При развитии проблемы эвакуации чипов эти системы могут вызывать тревогу или автоматически регулировать параметры резания для предотвращения повреждения инструмента. Например, увеличение силы резания может указывать на упаковку чипов, что приводит к снижению скорости подачи или увеличению давления охлаждающей жидкости. Некоторые системы также способны анализировать морфологию чипов с использованием оптических датчиков для обнаружения изменений размера или формы чипа, которые могут сигнализировать о надвигающейся проблеме. Интеграция систем мониторинга с машинными элементами управления позволяет использовать адаптивные стратегии управления, которые оптимизируют эвакуацию чипов в режиме реального времени, улучшая согласованность процессов и снижая риск дорогостоящих отказов инструмента. По мере развития индустрии 4.0 и интеллектуального производства такие системы мониторинга станут все более стандартными в операциях прокладки.

Заключение

Правильная эвакуация чипов является ключевым фактором в достижении высококачественных, точных и безопасных операций прокладки. Понимая важность эффективного удаления чипов и используя эффективные методы, производители могут продлить срок службы инструмента, улучшить отделку поверхности и обеспечить безопасность оператора. Инвестирование в хорошие методы проектирования и обслуживания для систем удаления чипов в конечном итоге приводит к более эффективным производственным процессам.

Важность правильной эвакуации чипов в прошивке не может быть переоценена. Это критическая переменная процесса, которая непосредственно влияет на срок службы инструмента, отделку поверхности, эффективность машины и безопасность оператора. От фундаментальной механики формирования чипов до применения передовых систем доставки и мониторинга хладагента каждый аспект эвакуации чипов требует тщательного рассмотрения. Понимая факторы, влияющие на эвакуацию чипов и реализацию эффективных стратегий, производители могут значительно повысить надежность и экономическую эффективность своих операций прокладки. По мере того, как материалы становятся все более сложными и требования к производству увеличиваются, освоение эвакуации чипов будет по-прежнему оставаться ключевым конкурентным преимуществом. Для более глубокого погружения в прокладку основы. Для более глубокого погружения в прокладку основы микросхемы см. [[FLT: 2]] Обзор проектирования инструмента с прокладкой [[FLT: 3]]. И для руководства по выбору хладагента, проконсультируйтесь с [[FLT: 4]] этот ресурс MFG.com по резке жидкостей для прокладки [[FLT: 5]]. В конечном счете, прав