Efektyvaus metalo pjaustymo parametrai

Pagrindiniai metalo pjaustymo parametrai: greitis, padavimas ir pjovimo gylis

Kalbant apie metalo pjaustymą, iš esmės yra trys pagrindiniai veiksniai, kurie nulemia darbo eigą: pjaustymo greitis, tai yra paviršiaus judėjimo greitis tame taške, kuriame įrankis liečiasi su ruošiniu; padavimo greitis, tai yra tai, kiek įrankis paslenka per kiekvieną apsisukimą; ir pjaustymo gylis, nurodantis, kiek giliai į medžiagą įsiterpia įrankis. Tačiau šie veiksniai nėra nepriklausomi. Pakeitus vieną parametrą, kiti tuoj pat pasikeičia. Paimkime, pavyzdžiui, padavimo greitį. Jei kas nors bandytų padidinti padavimo greitį nieko kita nekeisdamas, tikriausiai tektų sumažinti pjaustymo gylį. Kitu atveju įrankis būtų perkrautas ir pradėtų virpėti arba dundėti, ko tikrai niekas nenorėtų matyti gamyklos aikštelėje.

Pjaustymo greičio, padavimo greičio ir pjaustymo gylio tarpusavio priklausomybė ir kompromisai

Didinant pjovimo greitį, didėja šiluma, dėl kurios įrankiai greičiau susidėvi, nebent būtų koreguojamas padavimo greitis arba pjovimo gylis. Pavyzdžiui, dirbant su kietiniais plienais, padavimo greitį padidinus maždaug 20 %, dažnai tenka sumažinti pjovimo gylį apie 15 %, jei norima išvengti pernaujo įrankių gedimo. Per didelis įpjovimas į medžiagą padidina vibracijos problemas, o pernelyg dideli greičiai sunkiai apdirbamuose lydiniuose, tokiuose kaip Inconel 718, iš tiesų gali sukelti įtrūkimus dėl pernelyg didelio šilumos kaupimosi. Sėkmingas apdirbimas pasiekiamas tik tuomet, kai randamas tinkamas pusiausvyros taškas tarp visų šių veiksnių, nes netinkamas derinys lemia prastus rezultatus, prarastą laiką ir brangius įrankių keitimą ateityje.

• Ankstyvas įrankių sugedimas dėl mechaninės apkrovos
• Matmenų neatitikimas dėl lenkimo
• Paviršiaus defektai dėl virpėjimo ar perkaitimo

Produktyvumo, sąnaudų ir paviršiaus kokybės suderinimas naudojant empirinius metalo apdirbimo modelius

Gamintojai taiko empirinius modelius, tokius kaip Teiloro įrankio tarnavimo trukmės lygtis ( VT ⁿ = C ) sprendimams priimti—kur V yra pjaunamoji greitis, T yra įrankio tarnavimo trukmė, o C ir n yra medžiagos ir įrankio specifiniai konstantai. Pavyzdžiui, sumažinus greitį 30 %, galima padvigubinti įrankio tarnavimo trukmę titano frezavimo metu. Pagrindiniai kompromisai apima:

Duomenimis paremtas parametrų parinkimas, kuriam svarbiausi taikymo apribojimai: aviacijos komponentams reikalingi tikslūs tarpiniai matmenys (tinkamesni vidutiniai padavimai), o grubiam apdirbimui svarbiausias pjovimo gylis. Šis sistemingas požiūris pašalina bergždžius bandymus ir klaidas, gerindamas tiek operacinį efektyvumą, tiek gaminio kokybę.

Medžiagai specifinio metalo pjaustymo parametrų parinkimas

Kaip lydinio sudėtis ir kietumas (pvz., AISI 1045 palyginti su Inconel 718) nustato saugias greičio ribas

Medžiagų savybės nustato svarbias ribas, kai reikia saugiai ir efektyviai apdirbti metalus. Paimkime anglies plieną, tokią kaip AISI 1045, kurio sukimo kietumas paprastai svyruoja nuo 15 iki 25 pagal Rockwell skalę. Naudojant kietmiles, operatoriai gali pasiekti pjaustymo greitį nuo 120 iki 250 metrų per minutę. Tačiau viskas keičiasi, kai dirbama su nikeliu pagrįstomis superlydiniais, tokiais kaip Inconel 718, kurių kietumas yra apie 35–45 vienetus pagal šią skalę. Šios medžiagos reikalauja daug lėtesnių greičių, dažnai žemesnių nei 30 metrų per minutę, nes jos linkusios greitai kietėti deformuojantis ir labai stipriai apkrauna pjaunamuosius įrankius. Visa tai galima paaiškinti esminiais skirtumais, kaip šios medžiagos elgiasi molekuliniu lygiu apdirbimo metu.

Viršijus rekomenduojamas greičio ribas, šoninės dėvėjimosi srities dėvėjimasis didėja iki 300 % kietųjų lydinių atveju, teigia ASM International. Nuosaiki greičio parinktis išlieka būtina šilumos generavimo valdymui ir įrankio vientisumui išlaikyti.

Storį, kerzo plotį ir tikslumo reikalavimus veikia pjovimo gylis ir įrankio stabilumas

Detales geometrija apriboja pasiekiamą pjovimo gylį (DOC). 0,5 mm nerūdijančio plieno lakštas gali reikalauti DOC ≤ 0,1 mm, kad būtų išvengta lenkimo, tuo tarpu 50 mm aliuminio plokštė gali išlaikyti iki 5 mm DOC. Stabilumą lemia trys mechaniniai veiksniai:

• Kerzo plotis, viršijantis 20 % įrankio skersmens, padidina vibracijos riziką
• Plonos dalys (<3 mm) reikalauja sumažinto DOC, kad būtų išlaikytos ±0,025 mm tarpinės
• Aukščio ir pločio santykiai >8:1 reikalauja standžios tvirtinimo įrangos ir specializuotų įrankių laikiklių

Pavyzdžiui, pasiekti IT7 tikslumą 10 mm titano detales reikalauja mažesnio nei 1,5 mm pjūvio gylį (DOC). Tyrimai rodo, kad netinkamas pjūvio gylio parinkimas sukelia 72 % ankstyvų plokštelinių mentelių gedimų plonosienės apdirbimo metu (Journal of Materials Processing Technology, 2023).

Įrankių tarnavimo laiko pratęsimas metalo apdirbime optimizuojant šiluminius ir mechaninius veiksnius

Taylor'o įrankio tarnavimo trukmės lygties taikymas su šiuolaikinėmis dengtomis mentelėmis realiomis metalo apdirbimo sąlygomis

Klasikinė Taylor įrankių tarnavimo trukmės lygtis (VTn = C) vis dar turi reikšmės, net jei šiandien su geresniais įrankiais ji taikoma kardinaliai kitaip. Naujos dengimo medžiagos, tokios kaip titano aliuminio nitridas (TiAlN), leidžia staklių operatoriams apdirbti užkietintus plienus žymiai didesniais pjovimo greičiais – apie 45–65 metrai per minutę – išlaikant ilgą įrankių amžių. Sujungus šiuos modernius dengimo sluoksnius su tradiciniais modeliais, masinėje gamyboje pavyksta sumažinti įrankių sąnaudas apie 30 %. Pagrindinė sėkmės priežastis – šių dengimo sluoksnių terminė stabilumas, kuris padeda išvengti lipo problemų, apdirbant aviacijos medžiagas. Taigi, nepaisant visų technologinių pasiekimų, Taylor principai toliau vadovauja realaus pasaulio apdirbimo praktikai įvairiose pramonės šakose.

Aušinimo strategijos ir šilumos sklaida pastoviam paviršiaus vientisumui ir briaunos kokybei

Veiksminga šilumos valdymo sistema priklauso nuo tikslinio aušalo tiekimo:

• Aukšto slėgio aušinimas per įrankį (≥70 bar) prasiskverbia į pjaunamąją zoną, sumažindamas temperatūrą 200–300 °C
• Minimaliu kiekiu tepimo (MQL) mažina šilumos sukeltą mikroskaidymą titano komponentuose
• Kriogeninis aušinimas padidina įrankių tarnavimo laiką 2,3 karto baigiamuosius operacijoms su Inconel medžiaga

Optimalus aušinimo skysčio parinkimas subalansuoja klampumą ir šiluminę laidumą – ne tik norint slopinti temperatūros šuolius, bet ir išvengti paviršiaus kietėjimo bei užtikrinti Ra ≤ 0,8 µm paviršiaus apdorojimą.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kokie yra pagrindiniai metalo pjaustymo parametrai?

Pagrindiniai metalo pjaustymo parametrai yra pjaustymo greitis, padavimo greitis ir pjaustymo gylis. Kiekvienas iš šių parametrų veikia kitus, todėl vieno parametro keitimas gali paveikti kitus.

Kodėl svarbu subalansuoti pjaustymo greitį, padavimo greitį ir gylį?

Šių veiksnių subalansavimas yra labai svarbus, nes netinkami reguliavimai gali sukelti problemas, tokiomis kaip įrankių dėvėjimasis, vibracija ar blogas paviršiaus apdorojimas, kurie gali paveikti bendrą apdirbimo proceso kokybę ir efektyvumą.

Kaip medžiagų savybės veikia metalo apdirbimą?

Skirtingos medžiagos, tokios kaip AISI 1045 plienas ir Inconel 718, skirtingai elgiasi apdirbimo sąlygomis. Jų sudėtis, kietumas ir šiluminės savybės nulemia tinkamus pjovimo greičio, padavimo ir pjovimo gylį, kad būtų užtikrintas saugus ir efektyvus apdirbimas.

Kaip pailginti įrankio tarnavimo laiką metalo apdirbime?

Įrankio tarnavimo laiką galima pailginti optimizuojant apdirbimo parametrus ir naudojant pažangius dengtus įterptus. Taikant šiuolaikines empirinių modelių, tokių kaip Teiloro įrankio tarnavimo lygtis, versijas galima geriau vadovautis apdirbimo praktikai.