С широким распространением электронных технологий в промышленной обработке производительность технологического оборудования развивалась семимильными шагами. В металлообрабатывающей промышленности появление Станки с ЧПУ не только улучшила обрабатываемость сложных изделий, но и значительно улучшила качество и эффективность обработки изделий. Однако, независимо от того, насколько продвинута производительность оборудования, окончательный процесс резки завершается режущими инструментами. Как говорится, «если вы хотите хорошо выполнить свою работу, вы должны сначала заточить свои инструменты». Выбор инструментов играет большую роль в производительности и эффективности оборудования с ЧПУ. Независимо от того, насколько продвинуто используемое оборудование, если нет соответствующей поддержки режущего инструмента, производительность оборудования не может быть продемонстрирована.
Типы и характеристики наиболее часто используемых режущих инструментов для обработки на станках с ЧПУ
Режущие инструменты для обработки с ЧПУ должны соответствовать характеристикам высокой скорости, высокой эффективности и высокой степени автоматизации станков с ЧПУ. Как правило, они должны включать в себя инструменты общего назначения, держатели соединительных инструментов общего назначения и небольшое количество держателей специальных инструментов. Держатель инструмента должен быть соединен с инструментом и установлен на шпинделе станка. Теперь он стандартизирован и серийно выпущен.
Классификация режущих инструментов с ЧПУ
- По используемому оборудованию его можно разделить на: токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры;
- По материалам, используемым для изготовления инструмента, его можно разделить на инструмент из быстрорежущей стали; инструмент из твердого сплава;
алмазный инструмент; инструмент из кубического нитрида бора, керамический инструмент и т. д.
- По способу резки его можно разделить на:
Токарные инструменты, включая инструменты для обработки наружных окружностей, внутренних отверстий, резьбы, канавок и т. д.:
Буровой инструмент, в том числе сверла, развертки, метчики и т. д.:
Расточные инструменты;
Фрезерные инструменты и т.д.
Для того чтобы соответствовать требованиям станков с ЧПУ к долговечным, стабильным, легко настраиваемым и сменным инструментам, в последние годы широко используются закрепляемые на станках индексируемые инструменты, количество которых достигло 30%~40% от общего количества станков с ЧПУ, а объем съема металла составляет 80%~90% от общего количества.
Характеристики станков с ЧПУ
По сравнению с инструментами, используемыми на обычных станках, к инструментам с ЧПУ предъявляется множество различных требований, основными из которых являются следующие характеристики:
- Хорошая жесткость (особенно для черновых инструментов), высокая точность, низкая устойчивость к вибрации и термической деформации.
- Хорошая взаимозаменяемость, простая и быстрая смена инструментов.
- Длительный срок службы, стабильная и надежная резка.
- Размер инструмента легко регулируется, что сокращает время его замены.
- Инструмент должен иметь возможность надежно разбивать или перекатывать стружку, чтобы облегчить ее удаление.
- Сериализация и стандартизация для облегчения программирования и управления инструментами.
Выбор станков с ЧПУ
Основные принципы выбора инструмента
При выборе режущих инструментов необходимо учитывать множество факторов, а также множество соответствующих принципов, таких как принцип эффективности, принцип точности обработки, принцип стабильности, принцип экономичности и т. д.
Принцип эффективности фактически неотделим от других принципов, особенно от принципа экономии. Основная цель требования эффективности — обеспечить экономичность всей обработки. Но эффективность особенно важна, поэтому она отделена и обсуждается отдельно.
Принцип эффективности — это прежде всего эффективность под предпосылкой обеспечения соответствия требованиям точности обработки продукта и стабильности в течение определенного периода времени. Без этого основного условия эффективность невозможна. Так же, как мы надеемся, что наши средства передвижения (например, автомобили) могут принести нам большую скорость, но безопасность часто является первым приоритетом.
Во-вторых, мы не будем подчеркивать эффективность при любых условиях. Существуют некоторые ограничения в стремлении к эффективности. Повышение эффективности обработки детали должно быть адаптировано к эффективности других деталей, а повышение эффективности процесса должно быть адаптировано к эффективности других процессов. Если эти ограничения игнорируются и эффективность преследуется слепо, это будет неблагодарно. Например: в производстве сборочной линии нам нужно решить «узкое место» процесса во всей производственной линии. Пока производительность этого процесса улучшается и ритм согласуется с другим оборудованием, производительность всей производственной линии может быть улучшена, производительность всего продукта может быть улучшена, а производственный цикл может быть сокращен.
Однако требования отдельных машин или гибких производственных систем различны. Большинство из них выполняют производственные задачи многовариантного и мелкосерийного производства. В то же время они подвержены меньшему количеству ограничений, то есть они меньше связаны с другими процессами. Часто одно или очень малое количество устройств может завершить обработку всего компонента. Благодаря гибкости сокращение цикла производства определенного компонента или определенного процесса часто означает, что оборудование может быть задействовано в производстве других деталей или других процессов, тем самым создавая больше преимуществ.
Помимо принципа эффективности обработки, необходимо также учитывать влияние режущего инструмента на точность обработки, особенно в таких областях применения, как отделка, где требования к точности обработки и качеству поверхности относительно высоки.
В условиях грубой обработки мы обычно сначала принимаем принцип эффективности. На этом этапе быстрое снятие припуска на обработку на заготовке заготовки и быстрое приближение к состоянию «чистого размера» готового размера заготовки является первым фактором, который мы учитываем при выборе инструмента и параметрах обработки. Но в условиях финишной обработки ситуация будет совсем другой. При финишной обработке мы должны сначала принять принцип точности, то есть сначала обеспечить размерную точность, шероховатость поверхности и качество поверхности обработки.
Выбор конкретного режущего инструмента
Конкретный выбор инструмента должен основываться на производительности обработки станка, производительности материала заготовки, процедуре обработки, количестве резания и других связанных факторах для правильного выбора инструмента и держателя инструмента. Общий принцип выбора инструмента: простота установки и регулировки, хорошая жесткость, высокая прочность и точность. Исходя из предпосылки соответствия требованиям обработки, постарайтесь выбрать более короткий держатель инструмента, чтобы улучшить жесткость обработки инструмента. Ниже приводится объяснение некоторых основных принципов выбора конкретного инструмента в соответствии с классификацией процесса резания.
Поворот Тинструменты
Токарные инструменты делятся на выбор токарных резцов и твердосплавных пластин в определенном выборе. Токарные инструменты являются наиболее стандартизированными из всех инструментов с ЧПУ. Среди них обычные наружные круговые, внутренние отверстия, торцевые поверхности и профильные инструменты обработки твердосплавные пластины являются почти полностью универсальными. Поэтому инструментальные пластины следует выбирать у некоторых крупных компаний с хорошим качеством, полными спецификациями и разновидностями, а также быстрой доставкой.
В то же время, инструментальные принадлежности крупных компаний имеют гарантию. Вы должны знать, что в течение всего цикла использования инструментальной панели требуется много принадлежностей. Продукция некоторых небольших компаний часто меняется. Если вы не можете купить токарные принадлежности, вы можете только сдать их в утиль. Вставки основаны на характеристиках обработанных продуктов. После фактического сравнения резки выбирайте продукты с более высокими показателями стоимости, и когда появятся новые лезвия из материала, их можно будет использовать без замены инструментальной панели.
Универсальность канавочных инструментов очень низкая, а продукция каждой компании практически не универсальна. Поэтому перед выбором необходимо провести эксперимент по резке, а затем сделать выбор после сравнения.
Бурение Тинструменты
Скорость вращения шпинделя и точность обработки оборудования с ЧПУ очень высоки, поэтому при сверлении старайтесь использовать твердосплавные инструменты для повышения эффективности сверления. В общем, когда можно использовать сверла U, не используйте цельные сплавные сверла, которые могут не только повысить эффективность обработки, но и сэкономить процесс шлифования сверла и упростить смену инструмента. Используйте твердосплавные вставки, когда станок ограничен.
Попробуйте использовать метчики с покрытием при обработке резьбы, что может увеличить скорость обработки на 20%~30%. Качество отечественных метчиков, как правило, низкое, поэтому можно выбрать импортные метчики или изготовить нестандартную настройку в Китае с использованием высокопроизводительных материалов.
Скучный Тинструменты
Расточные инструменты подразделяются на инструменты для чернового и чистового растачивания.
При черновой расточке, если партия изделий большая, а структура отверстий сложная, например, ступенчатые отверстия, можно выбрать нестандартные инструменты для расточки. Пусть производитель спроектирует инструмент с несколькими режущими кромками в соответствии со структурой обрабатываемого отверстия, чтобы черновая обработка сложных отверстий могла быть завершена за один раз во время обработки.
Инструменты для точной расточки являются самыми сложными и точными инструментами среди всех инструментов с ЧПУ, и, конечно же, они также являются самыми ценными. При выборе необходимо учитывать три момента: во-первых, настройка размера инструмента для расточки должна быть точной, а размер после настройки инструмента должен точно отражаться на обработанном отверстии, в противном случае невозможно обрабатывать точные отверстия. Во-вторых, точность инструмента для расточки должна сохраняться в течение длительного времени. В-третьих, технические характеристики инструмента для расточки должны быть полными. Например, инструмент для расточки небольших отверстий должен быть оснащен расточными оправками различных размеров и различной глубины расточки.
Фрезерование Сполный
Карбид концевые фрезы являются самыми дорогими инструментами в обработке. В то же время они также являются инструментами с самой высокой скоростью съема металла. Постарайтесь выбрать инструменты с малым диаметром и плотными зубьями, чтобы достичь максимальной эффективности производства. В то же время используемые сплавные вставки должны иметь несколько режущих кромок, чтобы минимизировать затраты на обработку. Перед использованием в больших количествах необходимо провести несколько сравнений обработки и экспериментов по обработке в полевых условиях, и выбрать наиболее экономически эффективную фрезу на основе результатов обработки.
Инструмент ЧАСпожилые люди
В обрабатывающих центрах различные инструменты устанавливаются в инструментальных магазинах, а выбор и смена инструмента могут быть выполнены в любое время в соответствии с программными правилами. Поэтому необходимо использовать стандартные держатели инструментов, чтобы стандартные инструменты, используемые при сверлении, расточке, расширении, фрезеровании и других процессах, можно было быстро и точно установить на шпинделе станка или в инструментальном магазине. Программисты должны понимать конструктивные размеры, методы регулировки и диапазон регулировки держателей инструментов, используемых на станках, чтобы определять радиальные и осевые размеры инструмента во время программирования.
В настоящее время большинство держателей инструмента импортных или отечественных обрабатывающих центров, которые мы используем, используют японский стандарт MAS403BT, но некоторое импортное оборудование также использует стандарт ANSIB5.50CAT. Размеры конического хвостовика составляют 30, 35, 40, 45, 50 и 60. Наиболее часто используемые отечественные хвостовики — это хвостовики BT40 и BT50. Образцы продукции различных производителей включают почти все формы держателей инструмента, но у большинства производителей на складе есть только хвостовики BT40 и BT50. Поэтому очень важно определить форму держателя инструмента при заказе станков. Старайтесь использовать универсальные держатели инструмента, а в пределах компании все станки должны использовать стандартный держатель инструмента. Таким образом, относительно просто оборудовать держатель инструмента станка, заимствовать инструменты между станками и резервные инструменты.
При обработке на экономичных станках с ЧПУ, поскольку заточка, измерение и замена инструментов в основном производятся вручную, что занимает много времени, порядок расположения инструментов должен быть организован разумно. В целом, следует придерживаться следующих принципов:
- Минимизируйте количество инструментов.
- После того, как инструмент закреплен, он должен завершить все возможные этапы обработки.
- Инструменты для грубой и тонкой обработки следует использовать отдельно, даже если они имеют одинаковый размер.
- Сначала фрезеруем, а затем сверлим.
Долговечность и точность инструмента тесно связаны с ценой инструмента. Следует отметить, что в большинстве случаев, хотя выбор хороших инструментов увеличивает стоимость инструментов, улучшение качества обработки и эффективности обработки, вызванное этим, может значительно снизить общую стоимость обработки. Развитие инструментов меняется с каждым днем. Каждый год появляется много новых инструментов и новых методов обработки. Мы должны смело пробовать их. Улучшение технологии значительно повысит эффективность обработки.
Повышение эффективности обработки
В процессе обработки разумный выбор количества реза является важным фактором повышения эффективности обработки. Принцип разумного выбора количества реза заключается в следующем. При черновой обработке основное внимание обычно уделяется повышению производительности, но следует также учитывать экономию и затраты на обработку. При получистовой и чистовой обработке следует учитывать эффективность резки, экономию и затраты на обработку в рамках предпосылки обеспечения качества обработки. Значение округа следует определять в соответствии с руководством по эксплуатации станка и руководством по количеству реза, а также с учетом опыта. Необходимо учитывать следующие факторы.
Глубина резания ap. Если жесткость станка, заготовки и инструмента позволяет, то ap равен припуску на обработку, что является эффективной мерой повышения производительности. Для обеспечения точности обработки и шероховатости поверхности деталей обычно следует оставлять определенный припуск на чистовую обработку. Припуск на чистовую обработку станков с ЧПУ может быть немного меньше, чем у обычных станков.
Ширина резания L. Обычно L пропорциональна диаметру инструмента d и обратно пропорциональна глубине резания. В процессе обработки на экономичных станках с ЧПУ общий диапазон L составляет L=(0,6~0,9) d.
Скорость резания V. Увеличение скорости резания также является эффективной мерой повышения производительности, но связь между скоростью резания и долговечностью инструмента относительно тесная. С увеличением скорости резания долговечность инструмента резко падает, поэтому выбор скорости резания в основном зависит от долговечности инструмента. Кроме того, скорость резания также тесно связана с обрабатываемым материалом. Например, при использовании концевая фреза Для фрезерования сплава 30Cr Ni2MO VA скорость резания составляет около 8 м/мин. При использовании той же концевой фрезы для фрезерования алюминиевого сплава скорость резания может быть выбрана более 200 м/мин.
Скорости резания инструментов, предоставляемых различными производителями инструментов, сильно различаются. Инструменты с высокими скоростями резания следует выбирать максимально, чтобы в полной мере раскрыть возможности оборудования с ЧПУ и повысить эффективность обработки. Например, при обработке сверлением можно выбирать из двух сверл U-образной формы. Их подача одинакова, но одно использует скорость 1000 об/мин, а другое — 3000 об/мин. Очевидно, что соотношение их эффективности сверления составляет 1:3, что сильно отличается. Эксперименты показывают, что увеличение скорости резания на 20% снижает общую стоимость на деталь на 15%; если скорость резания уменьшается, а срок службы инструмента увеличивается на 50%, общая стоимость обработки детали снижается только на 1%.
Скорость вращения шпинделя n (об/мин). Скорость вращения шпинделя обычно выбирается в соответствии со скоростью резания v. Панель управления станка с ЧПУ обычно оснащена переключателем регулировки (множителем) скорости вращения шпинделя, который может регулировать скорость вращения шпинделя на целые кратные в процессе обработки.
Скорость подачи Vf. Vf следует выбирать в соответствии с требованиями к точности обработки и шероховатости поверхности детали, а также инструмента и материала заготовки. Увеличение V также может повысить эффективность производства. Если требования к шероховатости поверхности низкие, V должна быть больше. Во время обработки Vf можно вручную регулировать с помощью механизма регулировки на панели управления станка, но максимальная скорость подачи ограничивается жесткостью оборудования и производительностью системы подачи.
Выбор фрезерных инструментов с ЧПУ является результатом всестороннего рассмотрения различных влияющих факторов. Исходя из предпосылки соблюдения основных принципов, выбирайте подходящий инструмент в соответствии с конкретной ситуацией. В то же время, в сочетании с фактическими условиями выбранных инструментов и оборудования, разумно выбирайте параметры обработки, чтобы максимизировать эффективность обработки и снизить общую стоимость обработки. В то же время любой выбор, который считается лучшим в данный момент, не всегда неизменен и должен корректироваться со временем в соответствии с проблемами, возникающими при обработке, и разработкой новых методов и инструментов обработки.
