Vo svete presnej výroby je obrábanie CNC (počítačové číselné ovládanie) obrábanie ako základná technológia na výrobu vysoko kvalitných dielov. Ako dôveryhodný dodávateľ obrábacích dielov CNC som bol svedkom z prvej ruky, ako tvrdosť materiálov môže významne ovplyvniť proces obrábania CNC. V tomto blogu sa ponorím do rôznych aspektov toho, ako materiálna tvrdosť ovplyvňuje obrábanie CNC častí.
Pochopenie materiálnej tvrdosti
Tvrdosť materiálu je miera odporu materiálu voči trvalej deformácii, ako je odsadenie, poškriabanie alebo opotrebenie. Rôzne materiály majú rôzne hodnoty tvrdosti, ktoré sa zvyčajne meria pomocou stupníc Rockwell, Brinell alebo Vickers. Napríklad mäkké materiály, ako je zliatiny hliníka, majú zvyčajne relatívne nízke hodnoty tvrdosti, zatiaľ čo tvrdé materiály ako z nehrdzavejúcej ocele a titánu majú oveľa vyššie hodnoty tvrdosti.
Opotrebenie a výber nástrojov
Jedným z najvýznamnejších vplyvov materiálovej tvrdosti na obrábanie CNC je opotrebenie nástroja. Pri obrábaní tvrdých materiálov sú strihacie nástroje podrobené oveľa vyššiemu namáhaniu a silám. Tvrdé častice v materiáli môžu spôsobiť rýchle oderie špičky nástroja, čo vedie k predčasnému opotrebeniu nástroja. To znamená, že v prípade tvrdých materiálov je potrebné nástroje nahradiť častejšie, čo zvyšuje celkové náklady na obrábanie.
Napríklad pri obrábaníVlastné CNC obrábanie 1/4 palca z nerezovej ocele, tvrdosť z nehrdzavejúcej ocele vyžaduje náradie vyrobené z ocele s vysokou rýchlosťou (HSS) alebo karbidu. Nástroje karbidu sú často uprednostňované pre svoju vysokú odolnosť voči tvrdosti a opotrebeniu. Môžu vydržať vysoké rezné sily a teploty generované počas obrábania tvrdej nehrdzavejúcej ocele, čo vedie k dlhšej životnosti nástroja a lepšej povrchovej úpravy na časti.
Na druhej strane pri obrábaní mäkkých materiálov ako hliník preOEM CNC obrábanie hliníkových dielov, opotrebenie nástroja je oveľa menšie obavy. Nástroje HSS sa dajú efektívne používať a môžu trvať relatívne dlho bez výrazného opotrebenia. Rezacie sily sú tiež nižšie, čo umožňuje vyššiu rýchlosť rezania a rýchlosti posuvu, čo môže zlepšiť účinnosť obrábania.
Rezanie síl a požiadavky na energiu
Tvrdosť materiálu priamo ovplyvňuje rezné sily generované počas obrábania CNC. Tvrdšie materiály si vyžadujú väčšiu silu na prerezanie. Keď sa nástroj narezania zaoberá tvrdým materiálom, musí prekonať vysoký odpor materiálu voči deformácii. To vedie k tomu, že na nástroj, obrobku a samotné stroja samotné rezné sily pôsobia na nástroj, obrobku.
Vyššie rezné sily môžu spôsobiť niekoľko problémov. Po prvé, môžu viesť k vychýleniu nástroja na rezanie, ktoré môže ovplyvniť rozmerovú presnosť časti. Ak sa nástroj príliš odkloní, časť nemusí byť opracovaná podľa požadovaných špecifikácií. Po druhé, vysoké rezné sily zvyšujú požiadavky na výkon CNC. Stroj musí poskytnúť viac energie na riadenie procesu rezania, čo môže viesť k vyššej spotrebe energie a potenciálne prehriatiu komponentov stroja.
Napríklad pri obrábaní aVlastný CNC obrábanie z nehrdzavejúcej ocele, vysoká tvrdosť nehrdzavejúcej ocele znamená, že rezné sily sú značné. Aby sa zabezpečilo presné obrábanie, musí byť stroj CNC správne kalibrovaný a má dostatok energie na zvládnutie rezacích zaťažení. Môže sa tiež vyžadovať, aby bol obrobok pevne držaný špeciálnymi príslušenstvami a zabránil mu v pohybe pod vysokými rezajúcimi silami.
Povrchová úprava
Tvrdosť materiálu má tiež hlboký vplyv na povrchovú povrchovú úpravu opracovanej časti. Vo všeobecnosti majú mäkšie materiály tendenciu vyrábať lepšiu povrchovú úpravu v porovnaní s tvrdšími materiálmi. Pri obrábaní mäkkých materiálov sa čipy ľahšie rozbijú a odstraňujú a proces rezania je stabilnejší. To má za následok plynulejší povrch s menším počtom defektov.
Pri obrábaní tvrdých materiálov však môže byť dosiahnutie dobrého povrchového povrchu náročnejšie. Vysoké rezné sily a abrazívna povaha tvrdého materiálu môžu spôsobiť drsnosť povrchu, značky nástrojov a dokonca aj mikro - praskliny na povrchu časti. Na získanie uspokojivého povrchového povrchu na tvrdých materiáloch sa môžu vyžadovať ďalšie dokončovacie operácie, ako je mletie alebo leštenie.
Napríklad pri výrobe častí z nehrdzavejúcej ocele, po počiatočnom procese obrábania CNC, sa môže vykonať mletie na zlepšenie povrchovej úpravy. To dodáva výrobnému procesu ďalší krok, čím sa zvyšuje čas a náklady na výrobu.
Rýchlosť obrábania a rýchlosť posuvu
Tvrdosť materiálu diktuje optimálnu rýchlosť obrábania a rýchlosť posuvu. Mäkké materiály môžu byť spravidla opracované pri vyšších rýchlostiach a rýchlostiach posuvu, pretože ponúkajú menší odpor voči nástroju na rezanie. Vyššie rýchlosti rezania a rýchlosti posuvu môžu významne skrátiť čas obrábania, čím sa zvýši produktivita procesu obrábania CNC.
Naproti tomu tvrdé materiály vyžadujú nižšie rýchlosti obrábania a rýchlosti posuvu. Ak je rýchlosť rezania príliš vysoká pri obrábaní tvrdého materiálu, nástroj zažije nadmerné opotrebenie a môže sa dokonca zlomiť. Miera posuvu musí byť tiež starostlivo kontrolovaná, aby sa zabezpečilo, že rezné sily sú v prijateľnom rozsahu.
Napríklad pri obrábaní častí zliatiny hliníka je možné nastaviť rýchlosť rezania na relatívne vysokú hodnotu, povedzme 1000 - 3000 ot./min., V závislosti od konkrétnej zliatiny a použitého nástroja. Ale pri obrábaní nehrdzavejúcej ocele však bude možno potrebné znížiť rýchlosť rezania na 100 - 500 ot./min., Aby sa predišlo predčasnému zlyhaniu nástroja.
Rozmerová presnosť
Udržiavanie rozmerovej presnosti je rozhodujúce pri obrábaní CNC. Materiálna tvrdosť môže predstavovať výzvy na dosiahnutie vysokých - presných rozmerov. Ako už bolo uvedené, vysoké rezné sily generované pri obrábaní tvrdých materiálov môžu spôsobiť vychýlenie nástroja a pohyb obrobku. To môže viesť k rozmerným chybám v opracovanej časti.
Aby sa zabezpečila rozmerová presnosť pri obrábaní tvrdých materiálov, sú nevyhnutné presné programovanie trasy nástroja a presná kalibrácia stroja. Pokročilé CNC stroje sú vybavené funkciami, ako je kompenzácia nástroja a reálne monitorovanie času, aby sa napravili akékoľvek dimenzionálne odchýlky počas procesu obrábania.
Okrem toho môže tepelná expanzia obrobku ovplyvniť aj rozmerovú presnosť, najmä pri obrábaní tvrdých materiálov, ktoré počas procesu rezania vytvárajú veľa tepla. Chladiace systémy sa často používajú na reguláciu teploty a minimalizáciu tepelnej expanzie.
Tvorba a evakuácia čipov
Tvrdosť materiálu ovplyvňuje proces tvorby a evakuácie čipov. V mäkkých materiáloch sú čipy zvyčajne dlhé a nepretržité a môžu sa ľahko odstrániť z reznej oblasti. V tvrdých materiáloch však čipy majú tendenciu byť krátke a diskontinuálne a môžu byť ťažšie evakuované.
Zlá evakuácia čipov môže spôsobiť niekoľko problémov. Čipy sa môžu hromadiť okolo nástroja na rezanie, zvyšujú rezné sily a spôsobujú prehriatie nástroja. Môžu tiež poškriabať povrch opracovanej časti, čo ovplyvňuje povrchovú úpravu. Na vyriešenie tohto problému sú potrebné správne techniky evakuácie čipov, ako napríklad používanie ističov čipov na nástroje na rezanie a použitie chladiacej kvapaliny na vypláchnutie čipov preč.
Záver
Záverom je, že tvrdosť materiálov zohráva rozhodujúcu úlohu vo všetkých aspektoch obrábania častí CNC. Od opotrebenia nástroja a rezných síl až po povrchovú povrchovú úpravu a rozmernú presnosť, tvrdosť materiálu ovplyvňuje účinnosť, náklady a kvalitu procesu obrábania. Ako dodávateľ CNC obrábiacich dielov musíme pri výbere príslušných nástrojov, parametrov obrábania a dokončovacie operácie starostlivo zvážiť tvrdosť materiálu.
Ak potrebujete vysoko kvalitné časti obrábania CNC, či už ide o mäkké časti zliatiny hliníka alebo komponenty tvrdej nehrdzavejúcej ocele, máme odborné znalosti a skúsenosti, ktoré splnia vaše požiadavky. Náš tím kvalifikovaných inžinierov a technikov zabezpečí, aby bola každá časť opracovaná podľa najvyšších štandardov kvality a presnosti. Kontaktujte nás ešte dnes a prediskutujte svoje konkrétne potreby a začnite proces obstarávania.
Odkazy
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2013). Výrobné inžinierstvo a technológie. Pearson.
- Boothroyd, G., Dewhurst, P., & Knight, WA (2011). Dizajn výrobkov pre výrobu a montáž. CRC Press.
