Новый процесс тяжелой токарной обработки с регулируемой ручкой (SWC) не только повышает производительность и коэффициент использования оборудования для тяжелых деталей, но также требует снижения потребления энергии и выполнения сухой резки. В сочетании с фактической ситуацией современной обработки резанием в моей стране при проектировании нового тяжелого токарного инструмента с регулируемой ручкой следует всесторонне рассмотреть оптимизационную взаимосвязь между инструментальными материалами, покрытиями инструментов и геометрией инструмента. Он также должен решить интеграцию черновых и чистовых процессов при различных условиях резания и степень реализации новых технических требований к сухой резке и зеленой резке. Его связанные технологии и методы управления должны обслуживать и оптимизировать требования высокой эффективности всего процесса обработки. Поэтому продвижение и применение передовых технологий новой системы тяжелого токарного инструмента с регулируемой ручкой имеет большое значение для улучшения преимуществ тяжелой токарной обработки.https://samhotool.com/steel-milling-bit/
Тяжелая токарная обработка относится к точению со скоростью резания Vc ≥ 38 м/мин, величиной обратного резания ap ≥ 10 мм и скоростью подачи f ≥ 0,5 мм/об. Из-за ограничений условий процесса в моей стране тяжелые токарные инструменты на производственной площадке обычно имеют глубину обратного резания ap = 25 мм, скорость подачи f ≥ 1,0 мм/об и скорость резания Vc ≥ 40 ～ 60 м/мин. По сравнению с обычной обработкой глубина резания большая, скорость резания низкая, а скорость подачи медленная. Кроме того, вибрация, вызванная такими факторами, как плохой баланс заготовки, неравномерное распределение припуска на обработку и дисбаланс некоторых частей станка во время процесса резания. Процесс динамического дисбаланса обработки потребляет много времени на маневрирование и вспомогательное время.
По сравнению с обычными токарными инструментами, тяжелая обработка имеет большой объем резки, а условия работы и методы усиления инструмента также сильно отличаются. Конструкция инструмента имеет свои собственные существенные характеристики. Поэтому тяжелая токарная обработка резания опухоли инструмента не может быть отражена только в одном процессе или одном оборудовании, а должна служить повышению эффективности всей производственной линии. Общая производительность множества аспектов, включая структуру инструмента, геометрию, материал корпуса инструмента, материал режущей кромки, покрытие инструмента и т. д., должна служить всей системе. Проблемы прикладной инженерии технологии тяжелой токарной обработки резания опухоли инструмента и системы инструмента, которая проста в эксплуатации и управлении, должны быть решены своевременно.
Систематический выбор инструментальных материалов и параметров геометрии кромок для тяжелой обработки
Механизм резания вершины инструмента при тяжелой токарной обработке
Глубина тяжелой резки обычно может достигать 30-50 мм, а припуск неравномерный. Закаленный слой на поверхности заготовки заставляет инструмент изнашиваться на этапе черновой обработки, в основном абразивный износ. Скорость резания обычно составляет 15-20 м/мин, а режущая кромка находится в области и периоде времени, где возникает нарост. Поэтому на основе предоставления полной свободы прочности передового материала инструмента, а также улучшения и оптимизации структуры и геометрии инструмента, правила образования и устранения наростов могут эффективно использоваться для резки. Также можно начать с увеличения толщины режущего слоя и величины подачи и в полной мере использовать технологию «wiper» большой подачи с кромкой wiper (то есть, используя короткую прямую линию или короткую дугу большого радиуса для соединения радиуса режущей кромки инструмента и вспомогательной режущей кромки. Технология может уменьшить шероховатость обработанной поверхности), улучшить отделку обработанной поверхности и достичь цели снижения силы резания, снижения трения и выполнения эффективной обработки сухой и сырой резки.
Систематические изменения свойств и структуры материала для эффективных тяжелых токарных инструментов с резанием наростов
Выбор материала лезвия и модели тяжелого инструмента для резки опухолей должен соответствовать требованиям высокой производительности условий системы обработки, в противном случае это окажет отрицательное влияние. Поэтому необходимо учитывать износостойкость и ударопрочность материала инструмента. Керамические инструменты с низкой прочностью на изгиб и плохой ударной вязкостью не подходят для тяжелого точения с неравномерными припусками, и CBN также имеет ту же проблему. Коэффициент трения твердого сплава низкий, а инструмент имеет высокую высокотемпературную стойкость. Он подходит для грубой обработки материалов высокой твердости и тяжелого точения, но требуются особые технологические меры.
При обработке стальных материалов твердый сплав типа K имеет большую пластическую деформацию заготовки во время тяжелого точения, сильного трения и высокой температуры резания. Поэтому он редко используется при тяжелом точении. Если используется инструмент с тепловой трубой, режущая кромка эффективно и непрерывно охлаждается, и приспособляемость будет улучшена. Твердый сплав типа P имеет высокую твердость, высокую износостойкость, высокую термостойкость, антиадгезионную диффузионную способность и антиокислительные свойства. Это широко используемый инструментальный материал для тяжелого точения и подходит для обработки стальных материалов. Однако при точении на низкой скорости и нестабильном процессе резания прочность сплавов типа YT низкая, что приведет к сколам. Особенно при обработке некоторых высокопрочных сплавов долговечность твердого сплава типа YT быстро снижается и не может соответствовать требованиям использования.
Для дальнейшего повышения эффективности обработки материал инструмента следует выбирать из инструментов типа М или мелкозернистых и сверхмелкозернистых сплавных инструментов (например, 643 и т. д.). По сравнению с цементированным карбидом типа Р увеличение его срока службы до переточки намного превышает потерю срока службы после переточки. Поскольку его другим преимуществом является острая режущая кромка, то есть он также может заменять высокоскоростные инструменты в случаях с жесткими условиями обработки, а его область применения относительно широка. Кроме того, мелкозернистый сплав обладает хорошей износостойкостью и больше подходит для обработки изделий из холоднокатаного чугуна. Эффективность может быть увеличена более чем в 1 раз по сравнению с инструментами типа YW. Как правило, вышеуказанные условия обработки не могут быть полностью выполнены, поэтому конструкция тяжелого режущего инструмента должна учитывать и адаптироваться к замене различных типов инструментальных материалов из-за недостаточных или измененных условий обработки. То есть, чтобы адаптироваться к потребностям замены одинаковых и разных типов лезвий и корректировки геометрических параметров режущей кромки, соответствующие изменения в конструкции инструмента должны соответствовать конкретным требованиям эксплуатации и управления.
Высокоэффективные характеристики размера индексируемой пластины и производительность сменной системы для тяжелых токарных инструментов с режущей кромкой
Конкретные требования к размеру индексируемых пластин для тяжелого точения следующие. Минимальная длина стороны квадратной пластины составляет 19 мм, а минимальная длина стороны треугольной пластины составляет 19 мм. Пятиугольные фрезы являются экономичным методом повышения производительности, а минимальная длина стороны пластины составляет 13 мм. Минимальная длина стороны ромбовидной пластины составляет 16 мм. Допуск основных геометрических параметров заготовки пластины и отклонение плоскостности должны соответствовать соответствующим положениям YS/T553-2006. Для повышения удобства, надежности и стандартизации эффективного управления и использования регулируемых инструментальных систем и уровня качества интеграции процесса класс точности пластины должен быть A или F.
Для облегчения регулировки переднего и заднего углов задний угол относительно начального переднего угла режущей кромки следует выбирать между 15°, 20° и 25° (кодовые обозначения D, E и F), так чтобы величина регулировки составляла около 7–15°. Если амплитуда изменения регулировки основного угла отклонения велика, форму лезвия следует выбирать между моделями S, C и M. Поэтому для замены лезвия режущая часть инструмента должна оставлять размер для регулировки величины отступа лезвия на векторной линии величины отступа режущей кромки. Исходя из основных требований зеленого резания, главный передний угол канавки инструмента должен изменяться между 45° и 60°. Таким образом, изменение главного переднего угла режущей кромки может увеличить толщину реза и уменьшить силу резания без увеличения скорости подачи. Он также может сохранять часть мощности станка в различной степени для повышения производительности.
Изменение геометрических параметров кромки лезвия должно иметь следующие характеристики. Передний угол γo=15~30°, задний угол αo=5~8°, главный передний угол κr=45~75°, угол наклона лезвия λs=3~6°, главный передний угол переходной кромки κrε=30~15°, вторичный передний угол κ'r=15~30°, передний угол кромки зачистки κr1=0°, угол наклона кромки зачистки λs1=0~10°. Ширина отрицательной фаски главной режущей кромки должна быть меньше толщины реза ap (=f·sinκr), bγ1=(3/4～1/2)f, радиус режущей кромки инструмента rε=0,3～1,0 мм, длина полирующей кромки в 1,5 раза больше величины задней режущей кромки, а угол наклона лезвия составляет +15°, что играет роль скобления. Отрицательный передний угол режущей кромки аналогичен =-30°, полученному при снятии фаски, и эффективность будет улучшена.
Начальные параметры фазового угла канавки инструмента κcγ=60°∪45°, αco=(25°∪20°∪15°), λcs=6° и вторичный угол отклонения κco=-30°. Угол лезвия γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15°, а угол наклона лезвия λps=0°. При κr<90° углы наклона главной и вторичной кромок достигаются путем регулировки переднего угла примерно на 15°. Это, в сочетании с возможностью замены вставки, позволяет оптимизировать геометрию кромки инструмента и параметры резания.
Покрытие токарного инструмента
Для того чтобы инструмент имел высокую надежность, покрытие инструмента является обязательным. Поскольку покрытие инструмента имеет функцию, аналогичную функции охлаждающей жидкости, оно может создавать защитный слой, изолирующий инструмент от тепла резки, так что тепло редко передается инструменту. Таким образом, кончик инструмента может оставаться твердым и острым в течение длительного времени. Покрытие с гладкой поверхностью также может уменьшить трение, чтобы уменьшить тепло резки и защитить материал инструмента от воздействия химических реакций.
Для лезвий для резки опухолей тяжелого режущего инструмента следует использовать многослойные лезвия с покрытием TiAlN и мягким покрытием Mo2. Он обладает характеристиками высокой твердости и хорошей износостойкости, а также функцией замены охлаждающей жидкости с низким коэффициентом трения и легким потоком стружки. В технологии сухой резки покрытие инструмента играет очень важную роль. Техническая проблема низкой прочности связи между покрытием и основным материалом решена и должна применяться для тяжелой токарной обработки как можно скорее.
Уменьшенная управляемость стружколоманием и технология прижимной пластины с регулируемой шириной стружколома
Как правило, из-за дефектов конструкции и функции оптимизация параметров угла наклона режущей кромки нерегулируемых инструментов не идеальна. Поэтому при точении стальных деталей с большой глубиной резания и большой скоростью подачи на тяжелых токарных станках стружка широкая, толстая и фиолетовая, а энергопотребление большое. Образующаяся стружка в форме буквы С с большей вероятностью повредит режущую кромку или выплеснется и травмирует людей. Фактический рабочий угол наклона кромки тяжелого токарного инструмента режущего инструмента с наростом кромки большой (фактическая передняя ножка, образованная наростом кромки, может составлять около 50°). Потребление энергии снижается примерно на 1/3, а цвет стружки меняется с белого на желтый.
А из-за роли переходной кромки и отрицательной кромки радиус дуги в нижней части канавки стружколома увеличивается (ширина обычно составляет 10 мм). Стружка может закручиваться вверх и скатываться в спиралевидную стружку часового механизма. И они могут сталкиваться и ломаться на поверхности обработки или падать под собственным весом, и управляемость сильная. Режущая кромка лезвия не будет сломана ударом, и эффективность производства может быть значительно улучшена. Однако проблема регулировки и переточки угла режущей кромки не была решена должным образом. Изменение условий работы и охлаждения и несовершенство механизма блокировки стружки также снизят управляемость стружколома. Поэтому техническая проблема прижимной пластины лезвия с регулируемой шириной стружколома должна быть решена вовремя.
В связи с изменением условий работы при тяжелой обработке и точении рабочая часть переднего стружколома нажимной пластины с регулируемой шириной стружколома сварена с твердосплавным листом толщиной 3-5 мм. Нижняя часть переднего конца прижимает твердосплавное лезвие, а задний конец плотно прилегает к сферической внутренней дуговой поверхности перегородки. Смещение регулируется ограниченным возвратно-поступательным линейным движением нижней части нажимной пластины для адаптации к потребностям замены различных типов лезвий с радиусом вписанной окружности, изменяющимся в определенном диапазоне, и регулировки зажима после переточки лезвия.
Верхняя прижимная пластина может совершать ограниченные возвратно-поступательные движения на контактной поверхности нижней прижимной пластины и может эффективно затягиваться болтами прижимной пластины с высокой прочностью. Величина регулировки верхней прижимной пластины составляет плюс или минус 1-2 мм, что может заставить стружку раскатываться в форме спирали. Величина регулировки ширины стружкодробления должна определяться в соответствии с размером профиля стружки. Стружка не должна сильно ударять по переднему концу прижимной пластины, в противном случае режущая часть токарного инструмента будет сломана. Тупые или сломанные лезвия также следует вовремя заменять, а стружку и шлак следует очищать от прижимной пластины. Воздействие режущей головки на стопор стружки во время обработки не очень велико, а многофункциональная структура прижимной пластины с регулируемой шириной стружкодробления этого тяжелого токарного инструмента имеет лучший эффект.
Этот тип индексируемого лезвия должен образовывать композитную балку с переменным интерфейсом с прокладкой и канавкой. Длина кромки, простирающейся от прокладки и переднего конца канавки, не должна превышать 2 мм, чтобы облегчить шлифовку лезвия и отрегулировать главный угол отклонения. Лезвие имеет два типа односкатного и прямоугольного сечения. Если между прокладкой и поверхностью соединения лезвия возникает ошибка сборки, ее следует вовремя исправить, чтобы обеспечить точность сборки. Зажимной болт расположен над прижимной пластиной и представляет собой плавающее прижимное устройство, которое нелегко повредить стружкой. Он больше подходит для тяжелой резки, требующей хорошей координации всех компонентов и высокой контактной производительности, в противном случае он будет производить большие вибрации, что не способствует повышению эффективности производства и качества обработки.
Структура токарного инструмента и система инструмента
Система обработки в тяжелых условиях для резки опухолей лезвий требует, чтобы структура инструмента могла адаптироваться к соответствующим требованиям регулировки, замены и изменения в системе обработки в пределах наименьшего диапазона. Поэтому не только параметры компонентов режущей части и опорной части должны эффективно изменяться в пределах аналогичного диапазона, но и точность соответствия должна соответствовать динамическим и статическим требованиям жесткости структуры инструмента. Поэтому параметры различных типов канавок инструмента должны иметь соответствующие начальные фазовые углы.
Режущая часть головки инструмента может не только совершать ограниченные круговые перемещения по прямой линии плоскости и ограниченное продольное движение дуги, но также обеспечивать точность соответствия и прочность соединения соответствующего штифта позиционирования лезвия и регулируемой прижимной пластины лезвия, регулируемой сферической прижимной пластины дуги и компонентов стержня инструмента. Он имеет хорошие характеристики баланса, превосходную жесткость, отсутствие аномальной вибрации и устройство сброса перегрузки при воздействии больших сил резания. Поэтому квадратная опорная втулка и стержень инструмента должны иметь горячеустановленную конструкцию посредством расчета. Материал можно ковать и точить со сталью 45# или 4OCrMo, а твердость термообработки составляет 45 ~ 48HRC. Упругая деформация должна соответствовать динамическим и статическим требованиям жесткости структурных характеристик инструмента, чтобы его можно было использовать в качестве дополнения к функции станка и отвечать требованиям высокой эффективности системы обработки.
Практика показала, что простая система инструментов для тяжелого регулируемого токарного инструмента обладает высокой адаптивностью. Изначально она реализовала интенсивную и зеленую резку, эффективно повышая экономичность технологических мер. Ее можно применять от обычных токарных станков до самых современных токарных станков с ЧПУ. Время смены инструмента составляет всего 1/20–1/10 от времени смены обычных токарных инструментов, а точность повторного позиционирования высока, а стабильность размера обработки очень хорошая. Это расширение модульной технологии тяжелого токарного инструмента и имеет большие перспективы развития. Основная цель обработки на этапе черновой обработки — удаление излишков. Глубина резания должна быть увеличена, а эффективность может быть увеличена более чем в 5 раз. Из-за большой глубины резания при тяжелой резке сила резания велика. Соответственно, выбирается более низкая скорость резания, обычно от 10 до 15 м/мин, а скорость подачи составляет от 1 до 2 мм/об.
Выбор параметров резки
На крупных станках (мощность резания Pm более 40 кВт) при обработке крупных заготовок из среднеуглеродистой стали, литых сталей и кованых сталей рекомендуется использовать следующие параметры резания:
V=70м/мин, f=1,2～1,5мм/об, ap=33мм,
На станках с мощностью резания Рм=25кВт при обработке заготовок средних размеров:
V=50 м/мин, f=3,15 мм/об, ap=11 мм;
Преобразование крупных интегрированных токарных инструментов в регулируемые инструменты SWC может повысить комплексную эффективность обработки до более чем 80%.
Эффективность обработки режущей опухолью инструмента SWC, обеспечиваемая системой инструмента, сформированной путем регулировки, относительно высока. Нацелившись на конкретные характеристики системы обработки и геометрические параметры режущей кромки, изменяющиеся в аналогичном диапазоне, начальный фазовый угол угла инструмента системы разумно выбирается для оптимизации производительности регулировки компонентов и механизмов. Включая систему удержания инструмента с функциями, аналогичными системе инструмента CAPTO. И интегрируя характеристики инструментов с тепловой трубкой, он может не только эффективно выполнять зеленую сухую резку, но и формировать системную функцию, которая проста в эксплуатации и управлении. Поэтому техническое содержание относительно высоко. По сравнению с обычными токарными инструментами с высокой подачей его превосходство можно ясно увидеть, что заслуживает дальнейшего исследования, обсуждения и продвижения.
