1.4. Как добиться хорошего качества деталей
1.4. Как добиться хорошего качества деталей при токарной обработке
Для получения качественных деталей контроль стружки является одним из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать. Выберите правильные параметры резания и следуйте нашим рекомендациям по применению для обеспечения хорошего качества деталей.
Успешный контроль стружки
Контроль стружки является одним из ключевых факторов при точении, и существует три основных варианта стружкодробления:
Саморазрушение (например, серый чугун)
Разбивка об инструмент
Разбивка о заготовку
Саморазрушение
Разбивка об инструмент
Разбивка о заготовку
• Геометрия пластины: В зависимости от ширины канавки под стружку и конструкции микро- и макрогеометрии стружка будет открытой или более сжатой
• Радиус при вершине: Меньший радиус контролирует стружку лучше, чем больший радиус
• Угол входа(подачи): В зависимости от угла, стружка направляется разные стороны; к плечу или от плеча
• Глубина резания: В зависимости от материала заготовки, большая глубина резания влияет на стружкодробление, что приводит к увеличению усилий для разрушения и удаления стружки
• Подача: Более высокая подача, как правило, создает более прочную стружку. В некоторых случаях может способствовать дроблению и контролю стружки
• Скорость резания: Изменение скорости резания может повлиять на производительность стружкодробления
• Материал: Материал с короткой стружкой (например, чугун), как правило, легко обрабатывается. Для материалов с превосходной механической прочностью и устойчивостью к ползучести (склонность твердых частиц медленно перемещаться или деформироваться под напряжением, например, инконель), стружкодробление представляет большую проблему
Параметры резания для точения
Всегда учитывайте станок, инструмент, пластину и материал при выборе правильных скоростей и подач для точения.
• Начните с низкой скорости подачи, чтобы обеспечить сохранность пластины и качество поверхности, затем увеличьте скорость подачи для улучшения стружкодробления
• Выполняйте резание на глубине, превышающей радиус угла при вершине. Это минимизирует радиальное отклонение пластины, что важно при внутреннем точении
• Слишком низкая скорость резания сократит срок службы инструмента. Всегда работайте на рекомендованной скорости резания, vc м/мин (фут/мин)
Повышение качества деталей с помощью СОЖ
Правильное применение СОЖ повышает безопасность процесса, улучшает производительность инструмента и качество деталей. При использовании охлаждающей жидкости учитывайте следующее:
• Для чистовой обработки настоятельно рекомендуется использовать инструменты с прецизионной подачей СОЖ
• Необходимое давление для измельчения стружки зависит от диаметра сопла (выходного отверстия), обрабатываемого материала, глубины резания и подачи
• Требуемый расход охлаждающей жидкости зависит от давления и общей площади подачи через соответствующие отверстия
• При средней и черновой обработке рекомендуется использовать подвод СОЖ
• Для чистовых операций рекомендуется использовать как прецизионную, так и нижнюю подачу СОЖ
• Проблемы с контролем стружки: используйте охлаждающую жидкость сверху
• Проблемы с размерами: Обычно вызваны слишком высокой температурой – используйте как верхний, так и нижний подвод СОЖ и максимально возможное давление
• Низкое качество поверхности: Используйте поверх охлаждающую жидкость, если дефект вызван стружкой
• Непредсказуемая стойкость инструмента при черновой обработке: использование только нижний подвод СОЖ
• Непредсказуемая стойкость инструмента при чистовой обработке: использование как верхнего, так и нижнего подвода СОЖ
• Плохое удаление стружки во внутренних операциях: используйте как верхний, так и нижний подвод СОЖ и как можно более высокое давление
.
Как добиться хорошего качества поверхности деталей
Общие правила обработки поверхности:
• Качество поверхности часто можно улучшить, используя более высокую скорость резания
• Геометрия пластины (нейтральный, положительный и отрицательный углы наклона, а также положительные углы зазора) влияет на качество поверхности
• Выбор сплава пластины оказывает некоторое влияние на качество поверхности
• В случае возникновения вибрации выберите меньший радиус при вершине
Пластины Wiper
Пластины Wiper способны обрабатывать детали с высокой скоростью подачи - без потери хорошего качества поверхности или способности дробить стружку.
Общее правило: двукратная скорость подачи, та же чистота поверхности. Та же скорость подачи, в два раза лучше качество поверхности.
Пластины Wiper предназначены для сглаживания поверхности, образующейся по мере перемещения пластины вдоль заготовки, эффект Wiper в основном предназначен для прямолинейного точения и торцевания.
Стандартный радиус
Радиус Wiper
Примечание! Все значения стандартного радиуса рассчитаны теоретически. Значения радиуса Wiper основаны на экспериментальных значениях для низколегированной стали.
|
Подача мм (дюйм) |
Стандарт RE 0,4 мм (0,016 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Wiper (-WF/-WM) RE 0,4 мм (0,016 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Стандарт RE 0,8 мм (0,031 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Wiper (-WMX) RE 0,8 мм (0,031 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
|---|---|---|---|---|
|
0.07 (0.003) |
0.31 (12.4) |
0.30 (12.0) |
- |
- |
|
0.10 (0.004) |
0.63 (25.2) |
0.32 (12.8) |
0.31 (12.4) |
- |
|
0.12 (0.005) |
0.90 (36.0) |
0.45 (18.0) |
0.45 (18.0) |
- |
|
0.15 (0.006) |
1.41 (56.4) |
0.70 (28.0) |
0.70 (28.0) |
0.25 (10.0) |
|
0.18 (0.007) |
2.03 (80.8) |
1.00 (40.0) |
1.00 (40.4) |
0.30 (12.0) |
|
0.20 (0.008) |
2.50 (100.0) |
1.25 (50.0) |
1.25 (50.0) |
0.35 (14.0) |
|
0.22 (0.009) |
3.48 (139.2) |
1.74 (69.6) |
1.74 (69.6) |
0.40 (16.0) |
|
0.25 (0.010) |
- |
- |
2.25 (90.0) |
0.45 (18.0) |
|
0.28 (0.011) |
- |
- |
2.82 (112.8) |
0.50 (20.0) |
|
0.30 (0.012) |
- |
- |
3.23 (129.2) |
0.55 (22.0) |
|
0.35 (0.014) |
- |
- |
4.40 (176.0) |
0.60 (24.0) |
|
0.40 (0.016) |
- |
- |
5.75 (230.0) |
0.70 (28.0) |
|
0.45 (0.018) |
- |
- |
8.54 (341.6) |
1.1 (44.0) |
|
0.50 (0.020) |
- |
- |
10.55 (422.0) |
1.3 (51.0) |
|
Подача мм (дюйм) |
Стандарт RE 1,2 мм (0,047 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Wiper (-WMX) RE 1,2 мм (0,047 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Стандарт RE 1,6 мм (0,063 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
Wiper (-WMX) RE 1,6 мм (0,063 дюйма) Ra µм (µдюйм) |
|---|---|---|---|---|
|
0.15 (0.006) |
0.47 (18.8) |
- |
- |
- |
|
0.18 (0.007) |
0.68 (27.2) |
- |
- |
- |
|
0.20 (0.008) |
0.83 (33.3) |
0.3 (12.0) |
0.63 (25.2) |
- |
|
0.22 (0.009) |
1.16 (46.4) |
0.3 (12.0) |
0.87 (34.8) |
- |
|
0.25 (0.010) |
1.50 (60.0) |
0.4 (16.0) |
1.12 (44.8) |
0.3 (12.0) |
|
0.28 (0.011) |
1.88 (75.2) |
0.4 (16.0) |
1.41 (56.4) |
0.35 (14.0) |
|
0.30 (0.012) |
2.16 (86.4) |
0.4 (16.0) |
1.62 (64.8) |
0.4 (16.0) |
|
0.35 (0.014) |
2.93 (117.2) |
0.5 (20.0) |
2.20 (88.0) |
0.4 (16.0) |
|
0.40 (0.016) |
3.83 (153.2) |
0.65 (26.0) |
2.88 (115.2) |
0.4 (16.0) |
|
0.45 (0.018) |
5.70 (228.0) |
0.85 (34.0) |
4.27 (170.8) |
0.5 (20.0) |
|
0.50 (0.020) |
7.03 (281.2) |
1.15 (46.0) |
5.27 (210.8) |
0.7 (28.0) |
|
0.55 (0.022) |
8.51 (340.4) |
1.2 (48.0) |
6.38 (255.2) |
0.9 (36.0) |
|
0.60 (0.024) |
10.13 (405.2) |
1.3 (52.0) |
7.59 (303.6) |
1.05 (42.0) |
|
0.65 (0.026) |
- |
- |
8.91 (356.4) |
1.25 (50.0) |
|
0.70 (0.028) |
- |
- |
10.31 (413.6) |
1.3 (52.0) |
|
0.85 (0.033) |
- |
- |
15.24 (609.6) |
1.9 (76.0) |
|
0.90 (0.035) |
- |
- |
17.09 (683.0) |
2.1 (84.0) |
1. Значения радиуса 1,6 мм (0,06 дюйма) основаны на пластине DNMX
Советы по применению наружного точения
Детали, подверженные вибрации
Рекомендуется обрабатывать весь рез за один проход, чтобы направить усилие на патрон/шпиндель в осевом направлении.
Пример:
Наружный диаметр (OD) 25 мм (0,984")
Внутренний диаметр (ID) 15 мм (0,590")
Глубина резания, ap = 4,3 мм (0,169")
Результирующая толщина стенки = 0,7 мм (0,028 дюйма)
|
OD = 25 мм |
ap 4.3 мм |
|---|---|
|
|
ID = 15 мм |
Угол в плане, близкий к 90° (угол опережения 0°), может использоваться для направления сил резания в осевом направлении. Это приводит к минимальным изгибающим усилиям на детали.
Синхронизированная обработка верхней и нижней револьверных головок выравнивает радиальные силы резания и предотвращает вибрацию и изгиб детали.
Тонкие/тонкостенные детали
При обработке тонкостенных деталей учитывайте следующее:
• Используйте угол в плане, близкий к 90° (угол опережения 0°). Даже небольшое изменение (от 91/-1 до 95/-5 градусов) повлияет на направление силы резания во время обработки
• Глубина резания, ap, должна быть больше, чем радиус вершины, RE. Большое ap увеличивает осевую силу, Fz, и уменьшает радиальную силу резания, Fx, что вызывает вибрацию
• Используйте пластину с острой кромкой и малым радиусом при вершине (RE), которая создает низкие силы резания
• Рассмотрите возможность использования металлокерамики или сплава PVD, чтобы обеспечить износостойкость и острую кромку пластины, что предпочтительно при этом типе операций
Отвод/поворот плеча
Следуйте шагам 1-5, чтобы избежать повреждения кромки пластины. Этот метод очень удобен для пластин с CVD покрытием и может значительно уменьшить количество переломов.
Шаги 1-4: Расстояние между каждым шагом (1-4) должно соответствовать скорости подачи, чтобы избежать заклинивания стружки.
Шаг 5: Обработайте окончательный срез одним вертикальным проходом, начиная от наружного диаметра к внутреннему.
Проблемы с обмоткой стружки по радиусам также могут возникать при обработке от внутреннего к наружному диаметру лицевой стороной вверх. Изменение траектории движения инструмента может изменить направление стружки и решить проблему.
Облицовка
Начните с обработки торца (1) и снятия фаски (2). Если это возможно и позволяют геометрические условия заготовки, обработайте фаску (3). Продольный разрез (4) является последней операцией, и пластина будет плавно входить и выходить во время механической обработки.
Облицовка должна быть первой операцией по установке контрольной точки на детали для следующего прохода.
Образование заусенцев часто является проблемой в конце реза (при снятии заготовки). Снятие фаски или радиуса (перекатывание через угол) может минимизировать или избежать образования заусенцев.
Фаска на детали приведет к более плавному входу кромки пластины (как при торцевом, так и при продольном точении).
Прерывистое резание
При обработке прерывистых проходов:
• Используйте сплав с PVD-покрытием для обеспечения прочности кромок при быстрых прерываниях, например, при обработке шестигранных стержней
• Используйте сплав CVD для обеспечения прочности при работе с крупными компонентами и частыми перерывами
• Подумайте об использовании мощного стружколома, чтобы обеспечить достаточную устойчивость к сколам
• Может быть полезно отключить охлаждающую жидкость, чтобы избежать термических трещин
Чистовая обработка детали с поднутрением (шлифовальный рельеф)
Используйте максимально возможный радиус при вершине (RE) для продольного и торцевого точения, что приводит к:
• Прочной кромке и большей надежности
• Хорошему качеству поверхности
• Возможности использования высокой подачи
Не превышайте ширину поднутрения и выполняйте поднутрение в качестве последней операции по удалению заусенцев.
Советы по применению внутреннего точения
• Выберите максимально возможный диаметр стержня, но в то же время убедитесь, что между стержнем и отверстием достаточно места для удаления стружки
• Убедитесь в том, что удаление стружки является достаточным в соответствии с применяемыми режимами резания, и получается правильный тип стружки
• Выберите наименьший возможный вылет, но в то же время убедитесь, что длина расточного стрежня позволяет использовать рекомендуемую длину крепления. Длина крепления никогда не должна быть меньше трех диаметров стержня
• Используйте демпфированные расточные стержни, если производятся детали, чувствительные к вибрации
• Выберите угол в плане, максимально близкий к 90° (угол опережения 0°), для направления режущих сил вдоль расточного стержня. Угол в плане никогда не должен быть меньше 75° (угол опережения -15°)
• В первую очередь сменная пластина должна иметь праильную базовую форму и положительную геометрию пластины, чтобы минимизировать отклонение инструмента
• Выберите радиус кромки пластины, меньший, чем глубина резания
• Недостаточное зацепление режущей кромки может увеличить вибрации, вызванные трением во время резания. Выбирайте зацепление режущей кромки, которое больше радиуса при вершине для хорошего режущего действия
• Чрезмерное зацепление режущей кромки (большая глубина резания и/или подачи) может увеличить вибрацию, вызванную отклонением инструмента
• Пластины без покрытия или с тонким покрытием обычно обеспечивают меньшие силы резания по сравнению с пластинами с толстым покрытием. Это становится особенно важным, когда соотношение длины/диаметра велико. Острая режущая кромка, как правило, улучшает качество отверстия сводя к минимуму вибрации
• Геометрия с открытым отбойником часто может быть более выгодной для внутреннего точения
• В некоторых операциях может быть использована пластина с более высоким уровнем прочности, так как она может справиться с любыми рисками застревания стружки или вибрации
• Рассмотрите альтернативные траектории движения инструмента, если необходимо улучшить стружкообразование
Советы по применению точения твёрдых деталей
В дополнение к общим рекомендациям по точению, есть несколько ключевых факторов, которые следует учитывать при обработке твердых деталей (если производственный процесс включает в себя самостоятельную подготовку детали перед закалкой):
• Избегайте заусенцев
• Соблюдайте строгие допуски по размерам
• Снимайте фаски и создавайте радиусы на этапе «размягчения»
• Не входите и не оставляйте надрезы резко
• Вход или выход путем вкатывания в разрез или из него
Измерения поверхности
Ось X: длина элемента
Ось Y: отклонение диаметра
Критическая поверхность
• Хорошая стабильность станка, зажим и выравнивание заготовки имеют решающее значение
• В качестве ориентира соотношение длины заготовки к диаметру до 2:1 обычно приемлемо для заготовок, которые опираются только на один конец. При наличии дополнительной опоры задней бабки это соотношение может быть увеличено
• Обратите внимание, что термически симметричная конструкция передней и задней бабок обеспечит дополнительную стабильность размеров
• Минимизация всех вылетов для максимальной жесткости системы
• Рассмотрите расточные стержни с твердосплавным хвостовиком и бесшумные инструменты для внутреннего точения
Двумя типичными вариантами подготовки кромок для пластин из КНБ являются S-тип и Т-тип.
• S-тип: Обладает наилучшей прочностью линии кромки. Устойчив к микросколам и обеспечивает стабильное качество поверхности.
• Т-тип: Для наилучшего качества поверхности и минимизации образования заусенцев при прерывистых пропилах. Снижение сил резания.
S-тип
Фаска с легкой шлифовкой
Т-тип
Фаска без шлифовки
• При стабильных условиях всегда используйте геометрию wiper для наилучшего качества поверхности.
• Используйте пластину с малым углом в плане при высоких требованиях к производительности.
• Пластину с нормальным радиусом следует использовать только при плохой стабильности (тонкая заготовка и т. д.).
Точение твердых деталей без подачи СОЖ является идеальной ситуацией и вполне осуществимо. Как CBN, так и керамические пластины выдерживают высокие температуры резания, что устраняет затраты и трудности, связанные с подачей СОЖ.
В некоторых случаях может потребоваться подача СОЖ, например, для контроля термостойкости заготовки. В таких случаях обеспечьте непрерывную подачу охлаждающей жидкости на протяжении всей операции токарной обработки.
Как правило, тепло, выделяемое при обработке, распределяется между стружкой (80%), заготовкой (10%) и пластиной (10%). Это говорит о важности удаления стружки из зоны режущей кромки.
Высокая температура в зоне режущей кромки снижает силы резания. Поэтому слишком низкая скорость резания выделяет меньше тепла и может привести к поломке пластины.
Износ кромки постепенно снижает прочность пластины, но не так сильно влияет на качество поверхности. С другой стороны, он постепенно влияет на допуски по размерам.
Доля стойкости инструмента, определяющая износ *) Износ боковых поверхностей **) Износ кратера
Заданное качество поверхности (B) является частым и практичным критерием замены пластины. Шероховатость поверхности автоматически измеряется на отдельной станции и присваивается определенному качеству отделки.
Для оптимизации и повышения стабильности процесса установите заданное количество компонентов (A) в качестве критерия замены пластины. Это значение должно быть на 10–20% меньше заданной чистоты поверхности, точная цифра определяется в каждом конкретном случае.
A: Заданное количество компонентов
B: Заданная шероховатость поверхности
Ось X: Количество компонентов
Ось Y: Шероховатость поверхности
Синяя линия: износ пластин
Красная линия: Максимальное значение Ra/Rz
Стратегия «удаления металла» за один проход применима как для внешних, так и для внутренних операций. Важна стабильная настройка, и вылет инструмента не должен превышать диаметр стержня при внутреннем точении (1×D). Для качественной обработки мы рекомендуем пластины со скошенными фасками, слегка заточенные и умеренную скорость вращения и подачи.
Преимущества
• Максимально короткое время обработки
• Одно положение инструмента
Недостатки
• Трудности с соблюдением строгих допусков по размерам
• Меньший срок службы инструмента (по сравнению с двухкратной обработкой)
• Отклонения допусков из-за относительно быстрого износа
Стратегия двух пропилов позволяет выполнять обработку высококачественных обработанных поверхностей без участия оператора. Мы рекомендуем использовать пластины для черновой обработки с радиусом 1,2 мм (0,047 дюйма), а пластины для чистовой обработки — только с фаской. Обе пластины должны иметь геометрию wiper.
Преимущества
• Оснастка, оптимизированная для черновой и чистовой обработки
• Повышенная безопасность, более жесткие допуски и потенциально более длительные интервалы между сменами инструмента
Недостатки
• Необходимы две пластины
• Две позиции инструмента
• Одна дополнительная смена инструмента
Вернуться к списку 1. ОБЩАЯ ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА
