Как давно зарекомендовавший себя поставщик концевых фрез с длинной шейкой, я своими глазами наблюдал, как различные факторы влияют на производительность резания этих прецизионных инструментов. Среди этих факторов твердость материала выделяется как критический элемент, который может либо повысить, либо снизить эффективность концевой фрезы с длинной шейкой. В этом сообщении блога я углублюсь в понимание того, как твердость материала влияет на производительность резания фрезами с длинной шейкой.
Понимание твердости материала
Твердость материала определяется как устойчивость материала к местной деформации, обычно в результате вдавливания или истиранию. Это важнейшее свойство, поскольку оно может существенно повлиять на поведение материала в процессе механической обработки. Существует несколько шкал для измерения твердости, например, шкалы Роквелла, Бринелля и Виккерса. Например, по шкале Роквелла материал с более высоким номером тверже.
Мягкие материалы, такие как алюминий и медь, имеют относительно низкие значения твердости. Эти материалы податливы и относительно легко режутся. С другой стороны, твердые материалы, в том числе нержавеющая сталь, титановые сплавы и закаленные стали, представляют собой более сложные условия обработки из-за их высокой устойчивости к деформации.
Влияние на износ инструмента
Одним из наиболее очевидных последствий твердости материала на производительность резания фрезами с длинной шейкой является износ инструмента. При резке мягкого материала концевая фреза с длинной шейкой испытывает меньше трения и износа режущих кромок. Инструмент может сохранять остроту более продолжительный период, что, в свою очередь, приводит к последовательной и качественной резке.
Например, при использовании концевой фрезы с длинной шейкой для резки алюминия процесс резки происходит относительно плавно, а кромки инструмента не затупляются быстро. Это приводит к увеличению срока службы инструмента, уменьшению частоты смены инструмента и, в конечном итоге, к сокращению производственных затрат.
Однако при работе с твердыми материалами ситуация совершенно иная. Высокая твердость материала вызывает значительный абразивный и адгезионный износ режущих кромок концевой фрезы с длинной шейкой. Абразивный износ происходит, когда твердые частицы материала заготовки притираются к режущим кромкам инструмента, постепенно изнашивая их. С другой стороны, адгезионный износ происходит, когда небольшие кусочки материала заготовки прилипают к поверхности инструмента и затем отрываются в процессе резки, унося с собой части инструмента.
Возьмем, к примеру, резку нержавеющей стали. Высокая твердость и характеристики закалки нержавеющей стали вызывают быстрый износ концевой фрезы с длинной шейкой. Режущие кромки могут затупиться после относительно короткого периода использования, что приводит к снижению эффективности резания, ухудшению качества поверхности и увеличению риска поломки инструмента.
Влияние на силы резания
Твердость материала также оказывает существенное влияние на силы резания в процессе обработки. При резке мягкого материала концевой фрезе с длинной шейкой требуется меньше усилий для проникновения и удаления материала. Процесс резки часто проходит плавно, вибраций и дребезжания меньше. Это позволяет добиться более высоких скоростей резания и более высоких скоростей подачи, что может повысить производительность.
Однако при обработке твердых материалов силы резания значительно возрастают. Концевой фрезе приходится работать усерднее, чтобы пробить твердый материал, что приводит к более высокой нагрузке на инструмент и машину. Чрезмерные силы резания могут вызвать такие проблемы, как отклонение инструмента, особенно в случае концевых фрез с длинной шейкой. Поскольку эти концевые фрезы имеют более длинный хвостовик, они более склонны к прогибу под действием высоких сил резания. Отклонение инструмента может привести к неточной обработке, ухудшению качества поверхности и даже к повреждению заготовки.
Например, при попытке разрезать закаленную сталь силы резания могут быть настолько высокими, что требуют более мощного обрабатывающего оборудования и более низких параметров резания, чтобы избежать поломки инструмента. Это часто означает жертвование производительностью ради сохранения целостности инструмента и качества обрабатываемой детали.
Влияние на качество поверхности
Качество поверхности обработанной детали — еще один аспект, на который сильно влияет твердость материала. При резке мягких материалов концевой фрезой с длинной шейкой обычно легче добиться гладкой поверхности. Низкая твердость материала позволяет режущим кромкам концевой фрезы аккуратно удалять материал, не вызывая чрезмерных выдиров и шероховатостей.
Напротив, твердые материалы создают большую проблему для достижения хорошего качества поверхности. Высокая твердость может привести к неравномерному разрушению материала в процессе резки, что приведет к образованию шероховатой поверхности. Кроме того, поскольку при резке твердых материалов режущие кромки изнашиваются быстрее, способность получать гладкую поверхность еще больше ухудшается. Например, при обработке титановых сплавов, известных своей высокой твердостью и низкой теплопроводностью, может быть сложно получить качественную отделку поверхности. Для решения этих проблем могут потребоваться специальные стратегии резки и геометрия инструмента.
Практический пример: резка различных материалов с помощью2-зубая концевая фреза со сферическим носом и длинной шейкой
Давайте подробнее рассмотрим, как твердость материала влияет на производительность резания, изучив использование 2-зубой концевой фрезы со сферическим носом и длинной шейкой.
Резка мягких материалов (алюминий)
При использовании 2-зубой концевой фрезы со сферическим носом и длинной шейкой для резки алюминия мы можем наблюдать несколько положительных результатов. Низкая твердость алюминия позволяет производить высокоскоростную обработку. Режущие кромки концевой фрезы остаются острыми в течение длительного времени, а плавный процесс резания обеспечивает высококачественную поверхность. Мы можем использовать концевую фрезу на относительно высоких скоростях подачи и резания без значительного износа инструмента. Это не только повышает производительность, но и снижает стоимость детали. Например, на автомобильном заводе этот тип концевой фрезы можно использовать для эффективной обработки алюминиевых компонентов двигателя, обеспечивая точные размеры и хорошее качество поверхности.
Режущая среда – твердые материалы (нержавеющая сталь)
Когда для резки нержавеющей стали используется одна и та же 2-зубая сферическая концевая фреза с длинной шейкой, ситуация меняется. Более высокая твердость нержавеющей стали означает, что инструмент подвергается большему износу. Нам необходимо снизить скорость резания и подачу, чтобы справиться с возросшими силами резания и предотвратить преждевременный выход инструмента из строя. Несмотря на эти корректировки, срок службы инструмента значительно короче, чем при резке алюминия. Поверхность также может быть немного более шероховатой, и для достижения желаемого качества нам может потребоваться выполнить дополнительные операции по отделке.
Резка твердых материалов (закаленная сталь)
Резка закаленной стали с помощью 2-зубой шаровой фрезы с длинной шейкой чрезвычайно сложна. Высокая твердость материала приводит к быстрому износу режущих кромок, а силы резания настолько велики, что могут вызвать отклонение инструмента. В результате нам приходится использовать очень низкие скорости резания и подачи, что серьезно ограничивает производительность. Качество поверхности обработанной детали может быть плохим, и для получения приемлемого результата может потребоваться несколько проходов.
Решения для повышения производительности резки материалов различной твердости
Покрытия для инструментов
Нанесение покрытий на концевые фрезы с длинной шейкой может значительно улучшить их производительность резания при работе с материалами различной твердости. Например, покрытие из нитрида титана (TiN) может повысить твердость и износостойкость инструмента, что делает его более подходящим для резки закаленных материалов. Покрытия из алмазоподобного углерода (DLC) могут снизить трение и улучшить способность инструмента резать мягкие материалы, такие как алюминий, предотвращая прилипание материала заготовки к инструменту.
Оптимизированная геометрия инструмента
Геометрия концевой фрезы с длинной шейкой также играет решающую роль в производительности резания. Для мягких материалов можно использовать концевую фрезу с большим углом подъема спирали, чтобы улучшить эвакуацию стружки и снизить силы резания. Для твердых материалов более прочная геометрия инструмента с большим диаметром стержня и меньшим углом спирали может обеспечить лучшую прочность и устойчивость к прогибу.
Соответствующие параметры резки
Выбор правильных параметров резания, таких как скорость резания, подача и глубина резания, имеет важное значение для достижения оптимальных характеристик резания. Для мягких материалов можно использовать более высокие скорости резания и подачи, чтобы максимизировать производительность. Для твердых материалов следует выбирать более низкие параметры резания, чтобы минимизировать износ инструмента и предотвратить его выход из строя.
Заключение
В заключение отметим, что твердость материала оказывает огромное влияние на производительность резания концевыми фрезами с длинной шейкой. Это влияет на износ инструмента, силы резания и качество поверхности, а различные материалы создают уникальные проблемы и возможности. Как поставщик концевых фрез с длинной шейкой я понимаю важность предоставления высококачественных инструментов и предоставления экспертных советов о том, как оптимизировать процесс резания для материалов различной твердости.
Если вы ищете концевые фрезы с длинной шейкой или вам нужна дополнительная информация о том, как улучшить процессы обработки, я рекомендую вам связаться со мной для подробного обсуждения. Независимо от того, работаете ли вы с мягкими, средне-твердыми или твердыми материалами, я могу помочь вам найти правильные решения для повышения производительности резки и достижения лучших результатов.
Ссылки
- Калпакджян С. и Шмид С.Р. (2009). Производственная инженерия и технологии. Пирсон Прентис Холл.
- Трент, Э.М., и Райт, ПК (2000). Резка металла. Баттерворт-Хайнеманн.
