Horn-thu-coolant-doubled-edged-grooving-insert-mg2_2014_System_S224IK

Инструмент Horn

Смекалистые производители уже поняли, что на сегодняшнем высококонкурентном рынке возможность контролировать производственные издержки – это обязательное условие для успеха. Таким образом, если вам удастся продлить срок службы вашего режущего инструмента, вы сможете снизить и издержки.
Производители режущего инструмента тоже понимают это, и большинство наработок и последних достижений в этой области посвящено именно продлению срока службы оборудования. Мы обратились за комментариями к нескольким поставщикам и расспросили их, каким образом они могут помочь клиентам в решении этой проблемы.

Ниже представлены 5 основных факторов, помогающих производителям снизить затраты на режущие инструменты.

  1. Контроль нагрева

«Самый главный фактор, от которого зависит срок службы инструмента, – это нагревание и то, каким образом оно контролируется, – говорит Стив Гейзель (Steve Geisel), старший менеджер по продукции компании Iscar (Канада). – Мы продлеваем срок службы инструмента, разрабатывая новые виды твердых сплавов и основ для режущих пластин, новые покрытия и новые стружколомы, чтобы снизить нагрев, возникающий в процессе резания».

Нагрев возникает из-за скорости, с которой режущие инструменты врезаются в металл. Скорость работы напрямую коррелирует со сроком службы. Джон Митчелл (John Mitchell), генеральный директор Tungaloy (Канада), поясняет, что срок определяется тейлоровской постоянной. «По мере увеличения скорости срок службы инструмента сокращается, и это справедливо для любого материала, который вы режете, и для любого твердого сплава, из которого изготовлена режущая пластина».

Единственный способ улучшить процесс в целом – это улучшить корпус основного инструмента, отмечает Пэт Нельс (Pat Nehls), менеджер по продукции Walter (США).

«Производитель режущего инструмента всегда старается повысить надежность процесса, начав с корпуса инструмента и основного материала, из которого он сделан. Затем с помощью различных процессов термообработки срок службы корпуса увеличивается».

Снижение нагрева в процессе резания металлов – один из тех вопросов, которым посвящены многие разработки в компании Walter. И это одна из причин, по которой компания объединила свои усилия с производителем инструментов для криогенной обработки Starrag Group.

«Проще говоря, мы хотели бы максимально снизить нагрев в процессе металлообработки. Повышение температуры, вызываемое трением отводимой стружки, постепенно начинает ухудшать свойства режущих элементов. Когда мы наносим жидкий СО2 на режущую поверхность, мы тем самым можем продлить срок службы пластины. Мы разработали канальную систему для двух охлаждающих веществ – для СО2 и сухой смазки в форме аэрозоля или воздуха. Требование к добавлению СО2 в процессе обработки приводит к необходимости использовать специальные инструменты, но в этих специальных инструментах применяются стандартные пластины».

  1. Подготовка кромки

Iscar-dovetail

Iscar Dovetail

Подготовка кромки, означающая снятие материала с режущего инструмента, играет важную роль в продлении срока службы резца. В частности, это делает кромку более прочной, сводит к минимуму возможность выкрашивания, что могло быть привести к поломке инструмента. Производители режущих инструментов используют разные методы для подготовки кромки, например, радиусную или ступенчатую заточку (обычной щеткой или щеткой с нейлоновыми волокнами).

По словам Митчелла, этот необходимый процесс тоже представляет собой поиск компромисса между жесткостью и прочностью.

«Если вы ищете пластину для черновой обработки и прерывистого резания, у нее, как правило, будет жесткий край и стружколом. Но более жесткий край подразумевает большую приложенную силу, а это проблема в случае обработки тонкостенной детали, потому что она будет вибрировать».

  1. Проектирование инструмента

То, как сконструирован инструмент, также влияет на его срок службы. «Инструменты должны позволять наращивать скорость съема металла, при этом нагрузка на шпиндель должна быть меньше, – говорит Джим Гарфилд  (Jim Garfield), региональный менеджер в Канаде американской компании Horn. – Инструменты должны работать в различных сферах применения со вспомогательным шпинделем, где важными параметрами выступают жесткость и мощность. С появлением 5-координатной обработки режущие инструменты и режущие кромки теперь испытывают дополнительную нагрузку от одновременных разнонаправленных движений».

Новая геометрия инструмента, позволяющая использовать обе кромки пластины и включающая множественные режущие кромки, – это тот самый двойной подход, которые взяли на вооружение производители режущих инструментов для продления срока службы.

Например, торцовая фреза с индексируемыми режущими пластинами компании  Iscar – DoveIQMill IQ845 – имеет паз «ласточкин хвост» под режущую пластину, что исключает вибрацию и более надежно фиксирует пластину. Двусторонняя пластина имеет восемь режущих кромок, по 4 с каждой стороны, что также продлевает срок службы инструмента. Одна из проблем, с которыми столкнулась компания при проектировании пластины, заключалась в том, чтобы обеспечить положительный угол наклона в отрицательном профиле «ласточкиного хвоста». Как отмечают в Iscar, результатом стал «первый фрезерный инструмент с индексируемыми двусторонними пластинами, имеющий существенный положительный угол наклона режущей кромки (более 20 градусов), что обеспечивает гладкое и легкое резание».

tungaloy_DoMiniTurn_Insert

Tungaloy: пластины DoMiniTurn

Другой пример инновационного дизайна, позволяющего продлить срок службы инструмента, представляет компания Tungaloy. DoMiniTurn – двусторонняя пластина с положительным передним углом, в которой также используется профиль «ласточкиного хвоста».

«Традиционная пластина с положительным передним углом устанавливается в пазу, и ее удерживает только головка болта. Пластина DoMiniTurn проскальзывает в паз «ласточкин хвост» и завинчивается, делая контакт с пазом более жестким и снижая возможность сдвига пластины», – отмечает Митчелл. По его словам, сама по себе пластина имеет тупой задний угол нерабочей кромки, которая и устанавливается в паз. Когда пластина поворачивается на 180 градусов, тупой угол превращается в положительный задний угол.

  1. Контроль стружки

Контроль стружки также позволяет минимизировать риск поломки инструмента. Производители решают проблему отвода стружки двумя способами: подача СОЖ в зону резания через инструмент и стружколомы, разработанные для особых процессов резания.

Пример первого решения – фрезы Sky-tec производства Walter. Инструменты Supreme MB265 и MB266 имеют особый фирменный дизайн для осевого выхода охлаждающей жидкости, устраняющий необходимость в радиальном канале, что, в свою очередь, решает проблему микротрещин в инструментах.

Индексируемая пластина S224 марки HP65 производства Horn имеет внутреннюю подачу СОЖ. Струя воздействует непосредственно на зону резания, объясняет Гарфилд. Воронкообразное сопло создает струю охладителя, которая уменьшает скопление стружки. «Этот тип внутреннего охлаждения позволяет в значительной степени предотвратить появление наростов и трещин на режущей кромке. В отличие от традиционных методов охлаждения эта система позволяет достичь более высоких параметров резания, что делает более рентабельным инструмент».

Элементы, закручивающие стружку спиралью или дробящие ее, помогают отводить стружку от режущей кромки. «Они могут существенно продлить срок службы инструмента», – отмечает Митчелл. Фактически наиболее важная функция таких элементов – именно продление срока службы, а не просто удаление стружки.

«Конструкция стружколомов позволяет не дать повышенной температуре перейти со стружки на пластину – таким образом, инструмент работает дольше».

Гейзель добавляет: «В прошлом элементы, закручивающие стружку, были одинаковыми для всех типов материалов, но мы разработали разные варианты для разных групп материалов (три новых завивателя стружки для чистовой, получерновой и черновой обработки стали с усиленной режущей кромкой и положительным передним углом – F3P, M3P и R3P). Они позволяют оптимизировать форму стружки, с учетом того, куда направлена стружка – исключить ее закручивание перед режущей кромкой и обеспечить ее срезание с нужной кромки».

  1. Покрытие пластин

«Все материалы требуют разного объема тепла при обработке, но, безусловно, вы не можете допустить слишком сильного нагревания, потому что иначе инструмент будет поврежден, а процесс резания нарушен», – отмечает Гейзель. Один из способов справиться с излишним нагревом – нанести специальное покрытие на инструмент. Два основных покрытия, используемых производителями – наносимые методом химического (CVD) и физического (PVD) осаждения.

Walter_coolant

Walter Prototyp

Покрытия CVD обычно толще, чем PVD, и помогают защитить твердосплавную основу от нагревания. Они также отличаются высокой износоустойчивостью. Но поскольку это достаточно толстые покрытия, они плохо удерживаются на острых кромках, поэтому пластины с покрытием CVD нужно хонинговать для получения хорошей кромки. Покрытия  PVD тоньше, поэтому их легче наносить на очень острые края – они демонстрируют лучшую адгезию на острых углах, чем CVD.

Чтобы можно было воспользоваться преимуществами обоих видов, поставщики режущего инструмента разработали фирменное многослойное покрытие из таких материалов, как оксид алюминия и нитрид титана. Tungaloy наносит свое фирменное покрытие Premium-Tec на все марки инструментов – оно делает поверхность более скользкой и гладкой, благодаря чему стружка не задерживается.

Компания Walter предлагает свое покрытие Tiger-tec Silver. Недавно она представила покрытие  для обработки ISO P. Состав покрытия Tiger-tec Silver оптимизирован за счет добавления оксида алюминия, который, по словам компании, обеспечивает более высокую эффективность резания, повышая при этом производительность почти на 75 %.

Источник материала: перевод статьи
5 Ways to extend cutting tool life,

Shop Metalworking Technology (SMT)

Автор статьи:
Мэри Скьянна (Mary Scianna)



Понравилась статья? Поделитесь: