Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Окончательное руководство по стружколомам: Повышение эффективности обработки

Вам интересно узнать об истории и развитии канавок для стружколома? Хотите узнать, как эти канавки становились все более сложными и разнообразными по форме и функциям? Смотрите дальше!

В этой статье мы расскажем вам о четырех этапах развития канавки для стружколома, начиная с традиционной канавки в форме полумесяца и заканчивая сложной канавкой 3D. Мы также рассмотрим классификацию и анализ форм и параметров канавок стружколома.

Итак, пристегните ремни и приготовьтесь пополнить свои знания о пазах для разбивания чипов!

История развития канавок для стружколомателей

С развитием технологии сменного режущего инструмента и технологии порошковой металлургии канавки для стружколомателей становятся все более сложными и разнообразными по форме и функциям. Помимо традиционных прямых, диагональных и криволинейных кромочных канавок, появились различные формы бугорков, впадин и криволинейных канавок.

Историю развития канавки для стружколома можно разделить на четыре этапа: этап создания канавки для стружколома в форме полумесяца, этап создания стружколома с препятствиями, этап исследования направления разрушения стружки и этап создания 3D канавки для стружколома, как показано на рисунке ниже.

В 1950-х годах появление углубления в форме полумесяца на торце инструмента во время резания облегчило отламывание стружки. Под влиянием этого люди стали предварительно шлифовать канавку, похожую на углубление в форме полумесяца, на торце инструмента, чтобы облегчить разрушение стружки, или добавлять дополнительное устройство для разрушения стружки на торце инструмента, которые обычно называют традиционными канавками для разрушения стружки и устройствами для разрушения стружки типа препятствия, соответственно.

В то время теория разрушения стружки еще не была полностью разработана, и люди обычно использовали "метод проб и ошибок" для разработки формы канавок, что было очень неэффективно.

В 1960-х годах проектирование формы канавок было сосредоточено на анализе, сравнении и оптимизации традиционных канавок стружколомателей и стружколомателей с препятствиями. Было подробно изучено влияние формы канавок стружколома на форму и размер стружки, что позволило добиться разрушения стружки в более широком диапазоне условий резания.

В 1970-х годах, с развитием технологии формования, обработка канавок изменила традиционный метод обработки шлифовальным кругом, а дизайн формы канавок стал более сложным и разнообразным. В это время при проектировании канавок в основном учитывалось снижение потерь энергии при сходе стружки и в процессе обработки, и появились типичные структуры канавок, такие как наклонные канавки и канавки с углом наклона фаски.

В конце 1980-х годов быстрая разработка трехмерных сложных стружколомающих канавок значительно увеличила срок службы и надежность инструмента по сравнению с традиционными двухмерными стружколомающими канавками, уменьшила вибрации станка и заготовки, снизила температуру обработки и улучшила качество обработки заготовки.

3D канавка для стружколома имеет богатое разнообразие форм, в основном включающее двухступенчатые канавки и волнистые края. Благодаря разработке 3D стружколомающих канавок, применение контурной обработки с ЧПУ также постоянно расширяется. Например, при токарной обработке сферической заготовки инструмент с 3D стружколомающими канавками может обеспечить высокую точность обработки на протяжении всего процесса.

Классификация форм канавок стружколомателей

Традиционные канавки стружколома можно разделить на три типа: прямолинейные, дугообразные и прямолинейно-дугообразные, как показано на схеме структур канавок ниже.

Эффект разрушения стружки можно в некоторой степени определить по радиусу скручивания стружки. Более того, чем меньше кривизна формы канавки стружколомателя, тем меньше радиус скручивания стружки, тем больше деформация стружки и тем больше вероятность ее разрушения.

Прямолинейный дугообразный желобок для разбивания стружки состоит из одного прямого участка и одного дугообразного участка. Прямой участок используется для направления стружки наружу, а дугообразный участок в конце заставляет стружку скручиваться, что приводит к деформации и разрушению.

Чем меньше диаметр участка дуги, тем легче сломать стружку.

Прямолинейная стружколомающая канавка образуется пересечением двух прямых линий, а угол дна канавки равен углу дополнения угла клина стружки.

В модели, показанной на рисунке (b), угол наклона дна канавки заменяет роль радиуса дуги R дна канавки в моделях, показанных на рисунках (a) и (c). То есть стружка будет ударяться о заднюю поверхность канавки до пересечения двух прямых линий, а затем непосредственно скручиваться и деформироваться. Чем меньше угол наклона дна канавки, тем меньше кривизна и радиус скручивания стружки, и тем выше вероятность ее поломки.

По сравнению с двумя предыдущими типами, дугообразная канавка стружколомателя имеет относительно большой передний угол. Увеличение переднего угла означает, что радиус скручивания стружки уменьшается, а деформация стружки увеличивается, что повышает вероятность ее разрушения. Поэтому он часто используется для резки высокопластичных материалов, таких как пурпурная медь.

Кроме того, благодаря полнодуговой структуре глубина канавки относительно мала, а сход стружки более плавный, что делает его более практичным в инженерных приложениях.

Анализ параметров канавки стружколомателя

Основная структура паза стружколома показана на рисунке ниже.

В данной статье на примере прямой дугообразной стружколомающей канавки показано влияние геометрических параметров стружколомающей канавки на производительность стружки.

На рисунке br - ширина отрицательной фаски, Wn - ширина нормальной канавки (именуемая шириной канавки) главной режущей кромки стружколомающей канавки, γ0 - передний угол стружколомающей канавки, γ1 - передний угол отрицательной фаски, h - высота лезвия, H - глубина стружколомающей канавки (именуемая глубиной канавки).

Изменение этих параметров напрямую влияет на тип канавки и производительность стружколомателя. На основании литературных данных можно сделать следующие выводы:

1. Установка отрицательной фаски может повысить прочность режущей кромки. Чем шире отрицательная фаска, тем тупее режущая кромка и тем больше сила резания. Если ширина отрицательной фаски слишком мала, прочность режущей кромки снизится, что повлияет на срок службы инструмента. Поэтому существует оптимальное значение ширины отрицательной фаски.

2. Чем больше передний угол канавки стружколомателя, тем меньше радиус скручивания стружки, тем больше деформация стружки и тем легче она ломается.

3. Ширина и глубина канавки являются основными факторами, влияющими на разрушение стружки. При разработке геометрии канавки стружколомателя влияние ширины и глубины канавки на разрушение стружки взаимосвязано. При выборе геометрических параметров типа канавки обычно рассматривается отношение ширины канавки к ее глубине.

Как правило, если ширина канавки слишком велика, стружка не легко сломатьВ то время как при слишком малой ширине канавки легко вызвать засорение стружки. Поэтому для черновой обработки можно использовать большую ширину канавки, а для чистовой - меньшую. Определив ширину канавки, следует выбрать меньшее значение глубины канавки.

4. Влияние высоты лезвия на производительность стружки также зависит от глубины канавки. При одинаковой глубине канавки уменьшение высоты лезвия увеличивает передний угол, уменьшает деформацию стружки, снижает силу резания и снижает вероятность разрушения стружки. Однако увеличение высоты лезвия приведет к увеличению препятствия в задней части канавки для стружки, что повысит вероятность ее поломки и снизит прочность кромки лезвия.

5. Угол рельефа - это угол между касательной к задней поверхности канавки и передней поверхностью инструмента. Чем больше угол рельефа, тем легче ломается стружка.

Помимо того, что передний угол канавки стружколомателя оказывает значительное влияние на производительность стружки, другие угловые параметры также имеют определенное влияние, среди которых наибольшее влияние оказывают угол первичного зазора и угол ракеля.

Угол первичного зазора в основном влияет на толщину и ширину реза. Когда угол первичного зазора увеличивается, стружка становится более узкой и толстой и с большей вероятностью может сломаться.

Угол ракеля в основном влияет на направление потока стружки. Когда угол наклона больше нуля, стружка стекает к необработанной поверхности и может быть использована для чистовой обработки. Когда угол ракеля меньше нуля, стружка стекает к обработанной поверхности, что влияет на качество поверхности. С учетом размера инструмента угол ракеля обычно выбирается в диапазоне от 5° до 15°.

Классические конструкции микросхемных прерывателей и их характеристики

В этой статье рассматриваются твёрдый сплав (задний угол 0°) режущих инструментов 8 компаний с высокой долей на современном рынке (Mitsubishi, Kyocera, Sumitomo, Dege, Sandvik, Kennametal, Tungaloy и Walter). На основе их геометрических форм обобщены и проанализированы 9 основных типов пазов и их конструктивные особенности.

Линейный тип

Типичный режущий инструмент с прямым, плоским дном.

Отрицательный угол наклона и прямой участок в середине обеспечивают прочность режущей кромки, позволяя увеличить передний угол.

Типичный режущий инструмент с прямым заостренным кончиком и плоским дном.

Передний угол обычно меньше, чтобы обеспечить прочность режущей кромки. Высота режущей кромки достаточна для легкого отламывания стружки.

Типичный режущий инструмент с двойным прямым пазом.

Двухщелевая конструкция используется для обточки контуров.

Тип круговой дуги

Типичный режущий инструмент с одной круговой дугой.

Круговая дуговая структура позволяет изменять передний угол от большого к малому, обеспечивая при этом прочность режущей кромки.

Типичный режущий инструмент с двойной круговой дугой.

Круговая дуговая структура. Выпуклая поверхность на задней стороне паза обеспечивает эластичное разрушение стружки, что позволяет увеличить скорость подачи по сравнению с жестким разрушением стружки.

Линейный тип дуги

Типичный режущий инструмент с прямолинейной круговой структурой.

Отрицательный угол наклона повышает прочность режущей кромки, в то время как больший передний угол обеспечивает остроту, но может не способствовать разрушению стружки. При постоянных значениях переднего угла, ширины паза и высоты режущей кромки большее отношение ширины к глубине облегчает отламывание стружки.

Типичный режущий инструмент с прямолинейно-круглой структурой.

Отрицательный угол наклона, большой передний угол. При постоянном переднем угле, ширине паза и высоте режущей кромки большее отношение ширины к глубине облегчает разрушение стружки.

Типичный режущий инструмент с кругло-прямолинейной структурой.

Передняя часть паза имеет круглую форму, обеспечивая при этом прочность режущей кромки.

Типичный режущий инструмент с прямолинейно-круглой (двойной паз) структурой.

Выпуклая задняя часть паза обеспечивает упругое разрушение стружки, что позволяет увеличить скорость подачи по сравнению с жестким разрушением стружки. Двойная структура паза используется для контурной обработки и часто применяется в прецизионной обработке.

Среди 9 основных типов пазов, перечисленных в таблице выше, 4 структуры пазов были изменены по сравнению с предыдущими конструкциями для улучшения характеристик разрушения микросхем. Четыре типичные структуры пазов показаны на следующем рисунке, где приведен классический пример каждого типа пазов:

a) Тип паза на рисунке A представляет собой структуру с прямым кругом (двойной паз). По сравнению с традиционным прямолинейным пазом с вогнутой криволинейной поверхностью, эта структура симметрично отводит дугообразную часть паза назад, используя ее в качестве выпуклого упругого кольца для разбивания стружки, что позволяет увеличить скорость подачи по сравнению с жестким разбиванием стружки.

При использовании этого типа паза площадь контакта между стружкой и стружколомающей канавкой в поперечном направлении меньше. Кроме того, по сравнению с традиционной вогнутой криволинейной поверхностью стружколомной канавки, радиус скручивания стружки меньше, что облегчает ее разрушение.

Кроме того, выпуклая поверхность может увеличить боковое скручивание стружки, что приводит к ее большей деформации и облегчает ее разрушение.

b) Тип паза на рисунке B представляет собой двойную круговую дуговую структуру. Характерной особенностью двойной круговой дуговой структуры является то, что небольшое выпуклое эластичное кольцо для разбивания стружки устанавливается в конце задней части щели, а передний конец круговой дуговой структуры щелевого типа организует передний угол от большого к малому.

По сравнению с прямой структурой, учитывая, что небольшой передний угол увеличивает деформацию стружки и облегчает разрушение режущей части, круговая дуговая структура в передней части щели более благоприятна для разрушения стружки. Поэтому нет необходимости устанавливать большое выпуклое упругое кольцо для отламывания стружки в задней части паза. Установка небольшой выпуклой поверхности в конце может дать аналогичный эффект.

c) Тип паза на рисунке C представляет собой конструкцию с прямым плоским дном. Традиционная структура с прямолинейным дном концентрирует напряжение на дне, что влияет на прочность режущей кромки. Замена ее на структуру с плоским дном позволяет решить проблему низкой прочности режущей кромки.

Кроме того, поскольку эта конструкция имеет плоское дно, можно установить больший передний угол, что позволяет снизить силу резания и температуру резки. Таким образом, эта конструкция больше подходит для резки пластиковых материалов.

d) Тип паза на рисунке D - это структура с двойным прямым пазом. Двойная прямая пазовая структура имеет два паза и относится к двойной пазовой структуре.

Учитывая, что при грубой обработке для обеспечения эффективности требуется большая скорость подачи и глубина резания, а при точной обработке для обеспечения высокой точности обработки требуется небольшая ширина паза и соответствующая глубина паза, конструкция с двумя пазами разработана таким образом, что стружка разбивается в первом глубоком пазу при точной обработке и во втором пазе при грубой обработке.

Преимуществом этой конструкции является ее составная структура, которая обеспечивает более широкий диапазон обработки.

В дополнение к вышеупомянутым конструкциям существует множество конструкций со специальными пазами. Кроме того, на основе традиционных форм пазов можно создать дополнительные конструкции, более подходящие для конкретных ситуаций, чтобы сделать их более технологичными.

Например, при разработке трехмерного паза для стружколомающей канавки режущая кромка может быть выполнена в виде кривой или волнообразной формы (как, например, у паза для стружколомающей канавки 37 компании Toshiba и паза для стружколомающей канавки PF компании Sandvik).

В качестве альтернативы традиционная вогнутая канавка для стружколомания может быть заменена выпуклой поверхностью (например, канавка для стружколомания типа GH компании Sumitomo и канавка для стружколомания типа MM компании Sandvik) для достижения цели эластичного стружколомания и снижения разрушения стружки при больших скоростях подачи. В конструкции также могут быть использованы структуры, снижающие трение.

В этой статье приведены два типичных типа пазов для разбивания стружки со специальным дизайном, как показано на рисунке ниже.

Оценка эффективности разрушения стружки

Радиус скручивания стружки является универсальным показателем эффекта разрушения стружки.

Скручивание стружки может принимать форму двухмерного или трехмерного скручивания, причем двухмерное скручивание в основном состоит из скручивания вверх и бокового скручивания. В настоящее время ведутся активные исследования теории двумерного скручивания вверх.

Например, был исследован прогнозируемый радиус скручивания прямых и прямых дуговых пазов микросхем. Скручивание паза прямого типа показано на диаграмме ниже:

Скручивание стружки для паза с выпуклой поверхностью показано на следующем левом рисунке, а скручивание стружки для прямого дугообразного паза - на правом рисунке.

Формула для расчета радиуса скручивания стружки очень сложна и не будет подробно описана здесь.

Паз для чипа основан на изменении радиуса скручивания чипа для улучшения характеристик чипа при использовании радиуса скручивания чипа для измерения характеристик чипа.

После сравнения с эмпирическими формулами, обобщенными предыдущими исследователями, в оригинальном тексте делается вывод, что радиус скручивания стружки пропорционален ширине паза и обратно пропорционален переднему углу, т.е. меньшая ширина паза и больший передний угол благоприятствуют разрушению стружки.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх