Стратегии минимизации образования буров во время брокинга

Понимание формирования бурра в броахинге

Брохинг является высокопроизводительным процессом обработки, широко используемым для производства точных внутренних и внешних профилей, таких как клавиши, сплайны и зубья зубьев передач. В то время как процесс обеспечивает скорость и повторяемость, постоянной проблемой является образование заусениц - тонких, часто рваных выступов материала, которые остаются прикрепленными к заготовке на краях разрезов. Засоры не только ставят под угрозу точность размеров и отделку поверхности детали, но и создают риски безопасности для обработки, могут мешать последующим этапам сборки и требуют дорогостоящих вторичных операций по загрузке.

В прокладке заусеницы образуются в первую очередь в результате большой пластической деформации и сдвига, присущего механизму резания. По мере того, как инструмент заусеницы — длинная зубчатая полоса — толкается или тянет через заготовку, каждый зуб удаляет тонкий слой материала. Когда зуб выходит заготовка, материал на выходном краю может выталкиваться наружу, а не чисто стричься, создавая заусеницу. Геометрия края выхода, пластичность материала заготовки и резкость инструмента влияют на размер и расположение заусениц. Минимизация образования заусениц с самого начала уменьшает переработку, улучшает пропускную способность и продлевает срок службы инструмента.

Факторы, влияющие на формирование бура в брухинге

Много взаимосвязанных факторов определяют, будут ли формироваться заусенцы и насколько серьезными они станут.Понимание этих факторов — первый шаг к разработке эффективной стратегии управления.

Инструменты геометрии и состояния

Конструкция брош-инструмента, пожалуй, самая критическая переменная. Ключевые геометрические параметры включают угол грабежа, угол рельефа, шаг зуба и радиус режущей кромки. Положительный угол грабежа может уменьшить силы резания и способствовать более плавному потоку щепы, снижая тенденцию к толканию материала впереди зуба. И наоборот, тусклая или изношенная режущая кромка увеличивает вспашку и трение, усугубляя образование заусениц. Измельченные или обрезанные зубы вызывают неравномерную нагрузку, что приводит к локализованным заусеницам. Поддержание острых, последовательных режущих кромок через правильные графики заточки имеет важное значение.

Разрезание параметров

Корм на зуб (или подъем на зуб при прокладке) напрямую влияет на толщину чипа. Более высокий подъем на зуб увеличивает механическую нагрузку на край выхода, способствуя более крупным заусеницам. Скорость резания влияет на выработку тепла и поведение деформации материала; чрезмерно высокие скорости могут повышать температуры, вызывая мазок материала, а не стрижку. Глубина разреза на зуб также является фактором - если нагрузка на чип слишком высока, зуб может отклоняться, ухудшая состояние выхода. Балансировка этих параметров является компромиссом между производительностью и качеством.

Свойства материала Workpiece

Дюктильные материалы, такие как низкоуглеродистая сталь, алюминиевые сплавы и латунь, более склонны к образованию заусенцев, потому что они подвергаются обширной пластической деформации до разрушения. Хрупкие материалы (например, чугун) имеют тенденцию производить более мелкие, более легко разрушающиеся заусенцы. Однако даже в пределах семейства материалов изменения в твердости, структуре зерна и термообработке значительно влияют на образование заусениц. Например, закаленные стали могут развивать тонкие плавники, в то время как отожженные материалы могут производить большие, рваные заусеницы. Выбор марок материалов с контролируемой обрабатываемостью (например, свинцовые или сероплавкие стали) может помочь, но затраты и ограничения конструкции часто ограничивают варианты.

Машинная жесткость и фиксация

Вибрация или отклонение при прокладке вносит неравномерные силы резания, что приводит к прерывистому поражению зубов и непоследовательным шаблонам прорезывания. Жесткая прокладочная машина — будь то вертикальная или горизонтальная — в сочетании с прочным креплением, которое надежно зажимает заготовку без искажений, минимизирует болтовню, которая усугубляет образование заготовки. Особенно важна правильная поддержка тонкостенных или гибких заготовок. Любая игра в прокладке головки или направляющих втулок увеличит проблемы заусенцев.

Эвакуация чипов и сокращение жидкости

Эффективная эвакуация чипов предотвращает резку чипов, что может вызвать нарастание края (BUE) на зубах и привести к заусеницам. Режущие жидкости выполняют несколько ролей: они охлаждают зону резания, чтобы уменьшить термическое размягчение, смазывают для снижения трения и смывают чипы от инструмента. Недостаточная или неправильно примененная жидкость может привести к упаковке чипа, увеличению трения и чрезмерному развитию заусениц.

Стратегии минимизации образования буров

Для осуществления систематического подхода к сокращению засорения требуется учитывать каждый фактор, способствующий этому, путем тщательного планирования и контроля.

Оптимизируйте параметры резки

Начните с выбора правильного подъема на зуб (корм). Снижение подъема на зуб — в пределах приемлемого срока службы инструмента и времени цикла — снижает силу резания на зуб и снижает вероятность образования заусениц. Например, подъем 0,03 мм на зуб может вызвать приемлемые заусеницы, в то время как 0,05 мм может вызвать значительные выступы ребер. Скорость резания должна быть установлена на основе материала и покрытия инструмента; более низкие скорости обычно уменьшают тепло и размер заусениц, но могут поставить под угрозу производительность. Кроме того, рассмотрите возможность использования меньшей глубины разреза на конечном зубе или отделочной секции с более низким подъемом, чтобы обеспечить более чистый выход. Многие поставщики инструментов для броши предлагают рекомендуемые диапазоны параметров для конкретных материалов; используйте их в качестве отправной точки и настройте на основе эмпирических результатов.

Внешняя ссылка: Для получения дополнительной информации о параметрах прошивки см. Руководство по производству: Прошивка .

Дизайн инструмента и выбор

Работайте с производителем инструментов для разработки геометрии броши, которая минимизирует потенциал burr. Ключевые функции включают:

Материалы по теме Workpiece

По возможности, выберите материалы с хорошими показателями обрабатываемости. Для сталей сорта с добавлением серы или свинца (например, 12L14, 1215) производят более короткие чипы и меньше зарыжки. Для алюминия сплавы, такие как машина 6061-T6, более чистые, чем более мягкие серии, такие как 1100. Если материал уже указан, рассмотрите термическую обработку с снятием напряжения перед прокладкой, чтобы способствовать более равномерному образованию чипов. Отжига может уменьшить пластичность материала достаточно, чтобы уменьшить заусеницы, не жертвуя конечными механическими свойствами, необходимыми.

Поверхностные обработки, такие как нитридинг или покрытие заготовки (например, тонким слоем фосфата марганца), также могут уменьшить трение на выходе. Однако они добавляют стоимость и обычно зарезервированы для больших объемов или высокоточных применений.

Фиксация и машинная строгость

Стабильная установка имеет основополагающее значение для управления заусеницами. Убедитесь, что шлейфирующая машина находится в хорошем состоянии - изношенные направляющие или свободные тяговые головки вводят движение, которое вызовет заусенцы. Застегивающая приспособление должна надежно зажимать заготовку, причем ось заусениц должна быть точно выровнена с осью заготовки. Для тонкостенных деталей используйте расширяющиеся подстилки или горшочки, которые поддерживают всю заусеницу, чтобы предотвратить упругую деформацию во время разреза. Добавление опор вибраций может уменьшить метки болтовни, которые часто сопровождают образование заусениц.

Режущие жидкости и смазка

Выберите резак, обеспечивающий как высокую смазку, так и охлаждение. Прямые масла (например, сернистые или хлорированные масла) отлично подходят для низкоскоростной прошивки черных материалов, поскольку они образуют прочную краевую смазочную пленку на лицевой стороне инструмента. Для более скоростных операций или там, где наращивание тепла проблематично, водонепроницаемая охлаждающая жидкость с добавками экстремального давления (EP) может быть более эффективной. Доставка наводнений должна быть направлена именно на сторону выхода зуба - точку, где происходит образование заусениц. Системы высокого давления (например, 70-100 бар) помогают промыть чипы и предотвратить перемещение чипа.

Внешняя ссылка: Узнайте о выборе жидкости для прошивки из Машиностроительный доктор: Руководство по резке жидкостей .

Осуществление отработки проездных документов и отсрочки

Даже при оптимизированных параметрах процесса может сохраняться некоторое образование заусенцев. Отделочный проход с выделенным разделом прослойки (или отдельным отделочным прослоем) с использованием очень низкого подъема на зуб может удалять небольшие заусеницы в качестве вторичной операции в рамках того же машинного цикла. Если заусеницы сохраняются после прокладки, включают этап после обработки заусенцев, такой как:

Внешняя ссылка: Обзор методов отсрочки см. Современный машинный магазин: Понимание формирования бура .

Передовые методы сокращения Burr

В высокообъемных или сверхточных приложениях стандартных методов может быть недостаточно. Несколько передовых методов могут дополнительно способствовать минимизации заусенцев:

Криогенное разбиение

Охлаждение заготовки или инструмента жидким азотом резко снижает температуру в зоне резки. В некоторых материалах это охрупчает заусеницу, заставляя ее чисто отрываться во время разреза или при последующем световом проходе. Криогенная прошивка также продлевает срок службы инструмента за счет уменьшения износа. Однако стоимость оборудования и сложность процесса ограничивают его использование крупными производственными пробегами критических деталей.

Ультразвуковая помощь в брошинге

Применение высокочастотных низкоамплитудных вибраций к заготовке или инструменту может уменьшить силы резания и изменить механизм формирования чипа. Ранние исследования показывают, что ультразвуковая вибрация помогает производить меньшие, более последовательные заусенцы в труднодоступных для машин сплавах. Технология остается новой, но перспективной для аэрокосмических и медицинских компонентов.

Микролюбрикация (минимальная количественная смазка)

MQL поставляет очень небольшое количество смазки (часто растительного масла) в поток сжатого воздуха непосредственно в зону резки. При прокладке MQL может уменьшить образование заусениц, обеспечивая достаточную смазку без охлаждения, которое может вызвать тепловые градиенты. Он особенно эффективен в сочетании с инструментами с покрытием и оптимизированными параметрами. MQL также снижает затраты на удаление жидкости и воздействие на окружающую среду.

Мониторинг и контроль процессов

Последовательный контроль за заусеницами требует постоянного мониторинга. Внедрение следующих методов в ваши операции по сбору данных:

Обучение операторов одинаково важно. Убедитесь, что операторы машин понимают, как изменения в питании, скорости и состоянии инструмента влияют на формирование заусениц и могут вносить незначительные коррективы в разрешенные окна.

Разработка комплексной стратегии управления буром

Вместо этого, систематический подход, который объединяет дизайн инструмента, параметры процесса, выбор материала, фиксацию, применение жидкости и отложение после процесса, дает наилучшие результаты. Начните с аудита вашего текущего процесса отлаживания - измерение размеров отрыжки, определение доминирующих мест отрыжки (например, сторона выхода, переход зуба, средний профиль) и соотнесение их с состоянием инструмента и параметрами резания. Затем расставьте приоритеты изменений на основе воздействия и стоимости. Часто самые быстрые выигрыши приходят от улучшения остроты инструмента и корректировки подъема на зуб. Следуйте за оптимизацией жидкости и исправлением обновлений по мере необходимости.

Внешняя ссылка: Для дальнейшего чтения о науке формирования бурра, проконсультируйтесь с НаукаПрямо: Формирование бурра .

Заключение

Формирование заусенцев в прокладке является сложной, но управляемой задачей. Понимая фундаментальные причины - геометрию инструмента, пластичность материала, силы резания и динамику машины - производители могут применять целевые стратегии для минимизации заусенцев у источника. Оптимизация параметров резки, поддержание острых инструментов, выбор подходящих материалов и обеспечение жесткой установки формируют основу эффективного контроля заусенцев. Для приложений, требующих высочайшего качества, передовые методы, такие как криогенное охлаждение или ультразвуковая помощь, предлагают дальнейшее сокращение. Объединение этих мер с регулярным мониторингом и обучением оператора создает надежный процесс, который обеспечивает согласованную, беззауседающую часть. Результатом является снижение сроков службы инструмента, улучшение качества продукта и снижение общей стоимости производства - цели, которые каждая операция по прокладке может достичь с тщательным вниманием к каждому элементу процесса.