Ingersoll Gold-Twist

Инструмент Ingersoll Gold-Twist

Дизайн режущих инструментов критичен для эффективного управления удалением стружки. При обработке металлических сплавов каждый производитель сталкивается с вечной проблемой: удаление стружки во время резания следует организовать таким образом, чтобы она не повлияла на качество резания и срок службы инструмента.

Проблему рассмотрели эксперты – представители пяти известных производителей режущего инструмента – и объяснили, как ее устранить. Эти советы пригодятся всем, кто заинтересован в отточенном ходе операции резания с идеальным контролем отвода стружки и ее эффективным удалением.

Хотя контроль стружки важен для любых процессов резания, при подготовке данного материала автор статьи расспросила поставщиков оборудования об удалении стружки в ходе фрезерных и сверлильных работ.

На управление удалением стружки влияют три основных фактора: условия резания (режим подачи, глубина резания, скорость резания); рабочий материал (тип и твердость сплава, термообработка); геометрия инструмента (угол резания).

Например, что касается обрабатываемого материала, разные сплавы генерируют стружку разной длины и толщины. «Скажем, стружка от мягкой стали толще, чем от твердой, но во втором случае стружка закручивается сильнее», – поясняет Джон Митчелл (John Mitchell), генеральный директор Tungaloy Canada (Брентфорд, Онтарио).

У Билла Фиоренцы (Bill Fiorenza), менеджера по штампам и пресс-формам компании Ingersoll Cutting Tools, Рокфорд, Иллинойс, есть одна веская причина агитировать за изучение принципов работы режущих инструментов. «Когда клиенты хотят найти оптимальный способ управления стружкой или стремятся расширить рабочую зону, я обычно предлагаю начать работать с обычной пластиной на нашей линии фрезерных станков. Я делаю это по одной простой причине – вы должны понять, как работает режущий инструмент, поскольку разные геометрические параметры обеспечивают разные результаты фрезерования».

Изменение формы

Сегодня доступны инструменты с разнообразными геометрическими параметрами. Цель такого разнообразия – более эффективное резание материалов и удаление стружки из рабочей зоны.

Геометрия инструмента включает сложные профили поверхности (круглые, овальные пластины, со скошенной кромкой) с большим количеством режущих кромок. Заостренность режущих кромок определяет толщину и образование стружки. Например, более острая геометрия фрезерных пластин, как правило, больше подходит для ковких материалов, потому что способствует снижению температуры в зоне резания и нагартовки.

Как отмечает Тим Айдт (Tim Aydt), менеджер по фрезерным инструментам с индексируемыми режущими пластинами компании Seco Tools Inc. (Трой, Мичиган), выбор правильных геометрических параметров частично зависит от материала, который вы режете. «Когда перед вами несколько материалов, для каждого требуется своя геометрическая форма при выполнении различных операций на станке».

сверло CoroDrill 889

Инструмент Sandvik Coromant: сверло CoroDrill 889

«Поэтому целесообразно применять правильные геометрические параметры для правильного материала», – подводит итог Шерил Кинкэнон (Cheryl Kincanon), инженер по сверлильным инструментам компании OSG.

В качестве примера Тим Айдт приводит серию индексируемых твердосплавных пластин Double Octomill производства Seco с 16-ю кромками. Недавнее прибавление в семействе пластин выполнено из стали марки MS2050 и предназначено для работы с титаном. В наличии имеется большой диапазон геометрических параметров с положительным углом  для ступенчатого, торцового, копировального фрезерования и фрезерования на больших подачах.

Кинкэнон упоминает новое сверло OSG – WDO-SUS, чтобы проиллюстрировать ту значимую роль, которую геометрия  играет в управлении удалением стружки.

«Новая геометрия канавок включает выступ, благодаря которому стружка из нержавеющей стали или титана закручивается быстрее и разламывается на более мелкие части, которые легче проходят по канавкам».

«Новое сверло также имеет большее в сравнении с традиционным отверстие для подачи охлаждающей жидкости, благодаря чему объем подачи СОЖ увеличен на 33 % в сравнении со стандартными сверлами», – говорит Кинкэнон, отмечая улучшенную эвакуацию стружки.

Все чаще на режущих инструментах появляются канавки специальной геометрической формы, поскольку это улучшает способность стружки закручиваться и распадаться на более мелкие части, что способствует лучшему ее удалению. По словам инженера по фрезерным инструментам OSG Алиссы Уолтер (Alyssa Walther), дизайн канавки определяет то, насколько хорошо закручивается стружка. Это важно, поскольку стружка не должна налипать на инструмент. «В зависимости от формы канавки вы получаете более гладкую стружку, тепла генерируется значительно меньше, и удаление стружки происходит быстрее», – так объясняет она преимущества использования подобных инструментов, ссылаясь на новый дизайн концевой фрезы UVX-NI производства OSG, предназначенной для работы со сплавами на никелевой основе.

«Дизайн канавки также имеет значение для контроля образования стружки и ее удаления при сверлении», – отмечает Рэнди Макичерн (Randy McEachern), специалист по продукции для обработки отверстий и инструментальным системам Sandvik Coromant  (Миссиссога, Онтарио).

«Если стружка, выходящая со стороны режущей кромки, больше канавки, она застрянет и будет отрицательно влиять на процесс резания. Я рекомендую клиентам просверлить два отверстия, собрать стружку и поместить ее в канавку сверла таким образом, как она выходила бы в процессе резания. Вы можете либо снять сверло со станка, либо использовать сменное. Если стружка будет иметь нужный размер, то со сверлом CoroDrill 870, имеющим сменный наконечник, вы увидите, что стружка будет той же формы, что и канавка. Она подходит идеально, как перчатка. Таким образом, стружка будет проскальзывать по канавке и быстро выходить из нее. Если стружка меньше канавки, проблем не возникнет, если больше, то она вполне может застрять».

Что касается сверла со сменным наконечником/стальным корпусом, линейка Gold-Twist компании Ingersoll «предлагает несколько вариантов уникальных геометрических параметров режущей кромки  (Р, М и К), соответствующих стандартам ISO по материалам и способствующих продлению срока службы инструмента», – рассказывает менеджер по инструментам для обработки отверстий Ingersoll Сьюзан Валенти (Susan Valenti). Новая геометрия инструмента с плоским основанием обеспечивает действительно плоское основание, не принося при этом в жертву процесс контроля стружки.

Технология дробления стружки

«Поставщики начали обращать внимание на дизайн фрезерных пластин лет 10-12 назад, – поясняет специалист Ingersoll Билл Фиоренца. – Сегодня можно видеть, что, например, фрезы с круглыми пластинами имеют режущие пластины с положительным передним углом и зубцами для измельчения стружки. Такая геометрия позволяет эффективно направлять усилия резания в тех случаях, когда требуется значительное отношение длины к диаметру».

Пластины с элементами для дробления стружки (зубья и стружколомы) дают пользователям ряд преимуществ. Мелкая стружка легко удаляется из рабочей зоны, и усилие резания уменьшается, особенно в зонах глубокой досягаемости, со значительным вылетом и большим отношением длины к диаметру. Также данная технология помогает сократить объем выделяемого в процессе резания тепла, что, в свою очередь, увеличивает срок службы инструмента.

Стружколомы могут снизить скорость съема материала. Поэтому Фиоренца советует при использовании стружколомов пересмотреть рабочие параметры инструмента (режим подачи и скорость). Но не всегда при этом требуется снижать скорость подачи. На IngersollTV можно посмотреть видеоролик, где фреза Form Master R с зубчатой пластиной достигает показателя 5,9 метра в минуту, что сопоставимо со скоростью подачи для технологий без стружколомов.

Процесс обработки фрезой Form Master R

Рабочие углы инструментов

Управлять удалением стружки в процессе резания можно с помощью переднего угла и угла в плане, либо с помощью угла при вершине сверла при сверлении.

Положительные и отрицательные передние углы влияют на усилие резания и помогают направлять поток стружки. При выборе режущих инструментов производителям приходится искать компромисс. Например, положительный передний угол помогает формировать непрерывную стружку при обработке ковких материалов и предотвратить образование нароста на резце, но с ним инструмент становится более острым и направленным, что снижает его силу. Отрицательный передний угол «затупляет» инструмент и делает его воздействие и усилие резания более сильным, но это создает повышенное трение и повышает температуру в рабочей зоне, что ускоряет износ инструмента.

По словам Айдта, такой же компромисс необходимо искать и в случае с величиной входного угла.

«Если вы делаете разрез глубиной 3 мм инструментом с углом в плане 90°, 3 мм кромки находятся в материале. Но если входной угол составляет  45° с той же глубиной реза, при этом задействуется больше площади пластины, чем при 90°. Вы добились утончения стружки при величине угла 45°, то есть средняя толщина стружки начинает уменьшаться, и можно увеличить скорость подачи».

«На самом деле это базовый принцип, лежащий в основе фрезерования с большой подачей», – напоминает Джон Митчелл из Tungaloy, который комментировал проблему углов в плане в статье Cutting Tools Tech Tips (Советы по выбору углов резания) в номере за август 2014 года.

«Благодаря входному углу обычный инструмент для фрезерования на больших подачах обеспечивает среднюю толщину стружки менее 20 % программируемой стружки на зуб, что позволяет достичь высокой скорости. Усилие резания направляется вниз на деталь и вверх по направлению к шпинделю, что увеличивает срок службы инструмента».

«В случае с инструментами для обработки отверстий углы при вершине сверла, как и углы в плане при фрезеровании и токарной обработке, играют важную роль в управлении удалением стружки», – отмечает специалист Sandvik Coromant Рэнди Макичерн.

«Есть четыре характеристики, от которых зависит контроль стружки от любого материала и ее удаление: геометрические параметры режущей кромки, угол при вершине сверла, угол наклона винтовой линии и глубина канавки».

Прислушайтесь к стружке

Для лучшего понимания того, как процесс резания влияет на управление удалением стружки, производители используют видеомоделирование, чтобы оценить размер и форму стружки и выбрать подходящий инструмент. Но, как отмечает Рэнди Макичерн из  Sandvik Coromant, одной лишь программы недостаточно.

«Вам нужно послушать, какие звуки издает ваш станок, особенно при сверлении. Вы не можете видеть, что происходит в этом отверстии, особенно учитывая современные технологии подачи СОЖ под давлением. Поэтому вам нужно прислушаться к стружке. Если стружка стучит по дверце станка – это хороший признак того, что система удаления стружки работает. Но если вы слышите низкий рокочущий звук, это может означать, что стружка не удаляется нужным образом».

Источник материала: перевод статьи
Chipping away at a problem,
Shop Metalworking Technology (SMT)

Автор статьи-оригинала:
Мэри Скьянна (Mary Scianna)



Понравилась статья? Поделитесь: