در قلمرو تولید مدرن، فرزکاری VMC (مرکز ماشینکاری عمودی) به عنوان یک فرآیند سنگ بنا می باشد که امکان شکل دهی دقیق مجموعه وسیعی از مواد را فراهم می کند. به عنوان یک تامین کننده اختصاصی فرز VMC، من به طور مستقیم شاهد نقش مهم پارامترهای برش در تعیین کارایی و طول عمر فرآیند آسیاب بوده ام. یکی از مهمترین جنبه های تحت تاثیر این پارامترها میزان سایش ابزار است. درک این رابطه نه تنها برای بهینه سازی تولید بلکه برای کاهش هزینه ها و افزایش کیفیت کلی محصول ضروری است.
مبانی فرز و پوشیدن ابزار VMC
قبل از پرداختن به اثرات پارامترهای برش، مهم است که اصول فرز VMC و سایش ابزار را درک کنید. فرز VMC شامل استفاده از یک ابزار برش دوار برای حذف مواد از قطعه کار است. ابزار برش، به طور معمول یک فرز، در تماس مستقیم با قطعه کار قرار می گیرد و آن را در معرض نیروها و تنش های مختلف قرار می دهد. با گذشت زمان، این فعل و انفعال منجر به سایش ابزار برش می شود که می تواند به اشکال مختلف مانند سایش پهلو، سایش دهانه و بریدگی لبه ظاهر شود.
سایش ابزار یک پیامد طبیعی فرآیند آسیاب است، اما سایش بیش از حد یا زودرس می تواند اثرات مضری بر عملیات ماشینکاری داشته باشد. این می تواند منجر به پایان ضعیف سطح، عدم دقت ابعاد و افزایش هزینه های تولید به دلیل تغییر مکرر ابزار شود. بنابراین، کنترل میزان سایش ابزار برای حفظ کارایی و کیفیت فرآیند آسیاب بسیار مهم است.
پارامترهای کلیدی برش و تأثیر آنها بر میزان سایش ابزار
سرعت برش
سرعت برش که بر حسب فوت سطح در دقیقه (SFM) یا متر در دقیقه (m/min) اندازه گیری می شود، به سرعتی اطلاق می شود که لبه برش ابزار نسبت به قطعه کار حرکت می کند. این یکی از تأثیرگذارترین پارامترهای برش در هنگام سایش ابزار است. با افزایش سرعت برش، دما در لبه برش نیز به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این دمای بالا می تواند باعث نرم شدن مواد ابزار شود و منجر به سایش سریع شود.
سرعت برش بالا همچنین می تواند اصطکاک بیشتری بین ابزار و قطعه کار ایجاد کند که بیشتر به سایش کمک می کند. از طرف دیگر، اگر سرعت برش خیلی کم باشد، ابزار ممکن است نتواند به طور موثر مواد را برش دهد و در نتیجه باعث افزایش نیروهای برش و شکستگی ابزار می شود. بنابراین، یافتن سرعت برش بهینه برای به حداقل رساندن سایش ابزار ضروری است. برای مواد مختلف و مواد ابزار، به طور کلی محدوده های سرعت برش توصیه می شود. به عنوان مثال، هنگام آسیاب آلومینیوم با ابزار کاربید، سرعت برش حدود 1000 - 2000 SFM ممکن است مناسب باشد، در حالی که برای فولاد، سرعت برش ممکن است در محدوده 200 - 500 SFM باشد.
نرخ خوراک
نرخ تغذیه، که بر حسب اینچ در هر دندان (IPT) یا میلی متر در هر دندان (میلی متر/دندان) اندازه گیری می شود، نشان دهنده فاصله ای است که ابزار برای هر چرخش دندان به قطعه کار پیش می رود. نرخ تغذیه بالاتر به این معنی است که مواد بیشتری در واحد زمان حذف می شود که می تواند بهره وری فرآیند آسیاب را افزایش دهد. با این حال، نرخ تغذیه بسیار بالا نیز می تواند باعث سایش بیش از حد ابزار شود.
هنگامی که نرخ تغذیه بیش از حد بالا باشد، نیروهای برشی وارد بر ابزار افزایش می یابد، که می تواند منجر به بریدگی لبه و شکستگی شود. علاوه بر این، سرعت تغذیه بالا میتواند منجر به پایان ضعیف سطح شود، زیرا ممکن است ابزار زمان کافی برای برش صاف مواد را نداشته باشد. برعکس، نرخ تغذیه بسیار پایین می تواند منجر به افزایش سایش ابزار به دلیل تماس طولانی مدت بین ابزار و قطعه کار شود. بنابراین، انتخاب نرخ تغذیه مناسب بر اساس مواد در حال ماشینکاری، هندسه ابزار و سطح مورد نظر مهم است.
عمق برش
عمق برش که بر حسب اینچ (اینچ) یا میلی متر (میلی متر) اندازه گیری می شود، فاصله ای است که ابزار در طی هر بار عبور به قطعه کار نفوذ می کند. عمق برش بیشتر باعث می شود که مواد بیشتری در یک پاس برداشته شوند که می تواند کارایی ماشینکاری را بهبود بخشد. با این حال، افزایش عمق برش باعث افزایش نیروهای برش و دما در لبه برش می شود که می تواند سایش ابزار را تسریع کند.
اگر عمق برش بیش از حد زیاد باشد، ابزار ممکن است استرس زیادی را تجربه کند که منجر به خرابی زودرس می شود. از طرف دیگر، یک عمق بسیار کم برش ممکن است منجر به ماشینکاری ناکارآمد شود زیرا برای حذف مقدار مورد نظر مواد به پاس های بیشتری نیاز است. بنابراین، عمق برش باید با دقت انتخاب شود تا نیاز به سرعت حذف مواد و عمر ابزار متعادل شود.
هندسه ابزار
علاوه بر سرعت برش، سرعت تغذیه و عمق برش، هندسه ابزار نیز نقش مهمی در تعیین میزان سایش ابزار دارد. زاویه چنگک، زاویه فاصله و شعاع لبه برش برخی از پارامترهای هندسی کلیدی هستند که بر عملکرد برش و سایش ابزار تأثیر میگذارند.
زاویه چنگک مثبت می تواند نیروهای برش را کاهش دهد و جریان تراشه را بهبود بخشد، که می تواند به کاهش سایش ابزار کمک کند. با این حال، یک زاویه چنگک مثبت بسیار زیاد ممکن است لبه برش را ضعیف کند و آن را مستعد تراشیدن کند. زاویه فاصله برای جلوگیری از ساییدگی ابزار بر روی قطعه کار، که می تواند باعث سایش پهلو شود، مهم است. شعاع لبه برش مناسب همچنین می تواند مقاومت ابزار در برابر سایش را با کاهش تمرکز تنش در لبه برش افزایش دهد.
مطالعات موردی و نمونه های واقعی - جهان
برای نشان دادن تاثیر عملی پارامترهای برش بر میزان سایش ابزار، اجازه دهید چند مطالعه موردی را در نظر بگیریم. در یک نمونه، یک شرکت تولیدی از aمرکز دستگاه فرز عمودی CNCبرای آسیاب قطعات فولادی در ابتدا، آنها از سرعت برش نسبتاً بالا و عمق برش زیاد در تلاش برای افزایش بهره وری استفاده می کردند. با این حال، آنها متوجه شدند که میزان سایش ابزار بسیار بالا است، به طوری که ابزارها تنها پس از چند ساعت کار باید تعویض شوند.
پس از مشورت با تیم فنی ما، آنها پارامترهای برش را تنظیم کردند. آنها سرعت برش را 20٪ کاهش دادند و عمق برش را 30٪ کاهش دادند. در همان زمان، آنها برای حفظ نرخ حذف مواد معقول، نرخ خوراک را کمی افزایش دادند. در نتیجه، نرخ سایش ابزار به طور قابل توجهی کاهش یافت و عمر ابزار بیش از 50٪ افزایش یافت. این نه تنها هزینه های ابزار را کاهش داد، بلکه کارایی کلی فرآیند ماشینکاری را نیز بهبود بخشید.
مثال دیگر شامل استفاده مشتری از aVMC 1160 CNCآسیاب قطعات آلومینیومی آنها به دلیل نرخ تغذیه نامناسب، سطح ضعیف و سایش بیش از حد ابزار را تجربه می کردند. با تنظیم نرخ تغذیه به یک مقدار بهینه بر اساس مشخصات مواد و ابزار، آنها توانستند به سطح بسیار بهتری برسند و میزان سایش ابزار را کاهش دهند.
استراتژیهایی برای بهینهسازی پارامترهای برش برای به حداقل رساندن سایش ابزار
بر اساس درک رابطه بین پارامترهای برش و نرخ سایش ابزار، در اینجا چند استراتژی برای بهینه سازی پارامترهای برش وجود دارد:
تست عمر ابزار را انجام دهید
قبل از شروع تولید، توصیه می شود که آزمایش عمر ابزار را برای تعیین پارامترهای برش بهینه برای ترکیب مواد و ابزار خاص انجام دهید. این شامل اجرای یک سری برش های آزمایشی در سرعت های مختلف برش، نرخ تغذیه و عمق برش و اندازه گیری سایش ابزار پس از هر برش است. با تجزیه و تحلیل نتایج می توان پارامترهای بهینه برش را شناسایی کرد.
از فناوریهای ابزار پیشرفته استفاده کنید
فنآوریهای پیشرفته ابزارسازی مانند ابزارهای روکش دار و ابزارهای کاربید جامد میتوانند مقاومت سایش بهتری را در مقایسه با مواد ابزار سنتی ارائه دهند. ابزارهای پوشش دار دارای لایه نازکی از پوشش روی سطح هستند که می تواند اصطکاک را کاهش دهد، مقاومت در برابر حرارت را بهبود بخشد و سختی ابزار را افزایش دهد. ابزار کاربید جامد از یک تکه کاربید ساخته شده است که استحکام و مقاومت بالایی در برابر سایش ایجاد می کند.
نظارت و تنظیم پارامترهای برش در زمان واقعی
با پیشرفت تکنولوژی حسگر و سیستم های نظارت بر ماشین، اکنون امکان نظارت بر پارامترهای برش و سایش ابزار در زمان واقعی وجود دارد. با نظارت مداوم بر نیروهای برش، دما و سایر پارامترهای مربوطه، هر گونه تغییر در شرایط ماشینکاری را می توان زود تشخیص داد. این امکان تنظیم به موقع پارامترهای برش را برای جلوگیری از سایش بیش از حد ابزار فراهم می کند.
نتیجه گیری
در نتیجه، پارامترهای برش تأثیر عمیقی بر میزان سایش ابزار در فرز VMC دارند. سرعت برش، سرعت تغذیه، عمق برش و هندسه ابزار، همگی نقش مهمی در تعیین سرعت فرسودگی ابزار در طول فرآیند فرز دارند. با درک رابطه بین این پارامترها و سایش ابزار، تولیدکنندگان می توانند پارامترهای برش را برای به حداقل رساندن سایش ابزار، بهبود سطح و افزایش بهره وری بهینه کنند.
به عنوان یک تامین کننده فرز VMC، ما متعهد هستیم که آخرین فن آوری و تخصص را به مشتریان خود ارائه دهیم تا به آنها در دستیابی به بهترین نتایج در عملیات ماشینکاری خود کمک کنیم. مادستگاه CNC VMCبرای ارائه دقت و کارایی بالا طراحی شده است و تیم فنی ما همیشه آماده است تا به مشتریان در انتخاب پارامترهای برش بهینه برای کاربردهای خاص خود کمک کند.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه بهینه سازی فرآیند فرز VMC خود هستید یا می خواهید در مورد نیازهای ماشینکاری خاص خود صحبت کنید، توصیه می کنیم برای مشاوره دقیق با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر فرصتی هستیم تا با شما همکاری کنیم و به شما کمک کنیم در عملیات تولیدی خود به موفقیت بیشتری دست یابید.
مراجع
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2014). مهندسی ساخت و فناوری. پیرسون.
- ترنت، EM، و رایت، PK (2000). برش فلز. باترورث - هاینمن.
- استفنسون، DA، و آگاپیو، JS (2006). ماشینکاری فلزات: تئوری و کاربردها. مطبوعات CRC.