Η επιφανειακή επεξεργασία σε χάλυβα διέπεται κυρίως από την τροφοδοσία ανά δόντι, την ακτίνα της μύτης του εργαλείου και την ταχύτητα κοπής. Η διαστατική ακρίβεια διέπεται κυρίως από τη θερμική κατάσταση, τη φθορά του εργαλείου και τη στερέωση.Πρόκειται για δύο διαφορετικά προβλήματα και συχνά επιλύονται με την ίδια αλλαγή ρύθμισης. Ένα μηχάνημα που είναι γεωμετρικά ακριβές μπορεί ακόμα να παράγει μια τραχιά επιφάνεια εάν η τροφοδοσία είναι πολύ υψηλή για την ακτίνα του ένθετου, και ένα μηχάνημα που παράγει ένα φινίρισμα καθρέφτη μπορεί ακόμα να χάσει μια ανοχή εάν το εξάρτημα μεγάλωσε κατά τη διάρκεια της χονδρικής κατεργασίας ή το εργαλείο φθάρθηκε 40 μικρόμετρα στα τελευταία εκατό εξαρτήματα. Η σωστή επίτευξη και των δύο απαιτεί τον διαχωρισμό των παραμέτρων που ελέγχουν το φινίρισμα από εκείνες που ελέγχουν το μέγεθος.
Τι καθορίζει την θεωρητική τραχύτητα επιφάνειας στην φρεζάρισμα;
Για ένα ένθετο τοροειδούς ή μύτης, η θεωρητική τραχύτητα εξαρτάται από την τροφοδοσία ανά περιστροφή και την ακτίνα της γωνίας: Ra (σε μικρόμετρα) ≈ (f² ÷ (32 × rε)) × 1000, όπου f είναι η τροφοδοσία ανά περιστροφή σε χιλιοστά και rε είναι η ακτίνα της γωνίας σε χιλιοστά.
Δύο παραδείγματα δείχνουν την επίδραση. Στο f = 0.1 mm/rev και rε = 0.8 mm, η θεωρητική Ra είναι περίπου 0.39 µm. Στο f = 0.2 mm/rev με το ίδιο ένθετο, η Ra αυξάνεται σε περίπου 1.56 µm — τέσσερις φορές πιο τραχιά για διπλάσια τροφοδοσία. Στην πράξη, η επιτευχθείσα τραχύτητα είναι συνήθως μία έως τρεις φορές η θεωρητική τιμή λόγω της εκκεντρότητας, των δονήσεων, της συσσωρευμένης ακμής και της φθοράς του εργαλείου, αλλά η σχέση εξακολουθεί να σας λέει πού να παρέμβετε πρώτα.
Αυτός είναι και ο λόγος που ένα ένθετο υαλοκαθαριστήρα αλλάζει τα πάντα. Μια γεωμετρία υαλοκαθαριστήρα ισιώνει την αποτελεσματική ακτίνα της γωνίας σε μέρος της ακμής κοπής, η οποία αποσυνδέει την τροφοδοσία από την τραχύτητα και επιτρέπει υψηλότερο ρυθμό τροφοδοσίας στην ίδια Ra. Σε μεγάλες χαλύβδινες επιφάνειες — βάσεις μηχανών, πλάκες καλουπιών, δομικά μαξιλάρια — μια φρέζα υαλοκαθαριστήρα μπορεί να μειώσει σημαντικά τον κύκλο εργασίας χωρίς να αλλάξει την απαίτηση φινιρίσματος.
Ποιες παράμετροι έχουν μεγαλύτερη σημασία ειδικά για τον χάλυβα;
Ταχύτητα κοπής
Επικαλυμμένο καρβίδιο σε χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και κράματα τρέχει συνήθως στα 150–250 m/min. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες τρέχουν χαμηλότερα, περίπου 100–150 m/min. Πολύ χαμηλή ταχύτητα παράγει συσσωρευμένη ακμή, η οποία σκίζει την επιφάνεια και καταστρέφει τον έλεγχο μεγέθους. Πολύ υψηλή ταχύτητα επιταχύνει τη φθορά της πλευράς και αλλάζει την αποτελεσματική διάμετρο του εργαλείου. Καμία ακραία τιμή δεν εμφανίζεται ως συναγερμός — και οι δύο εμφανίζονται ως απορρίμματα.
Τροφοδοσία ανά δόντι και αραίωση τσιπς
Στον χάλυβα, μια τροφοδοσία ανά δόντι κάτω από περίπου 0.05 mm προκαλεί τρίψιμο αντί για κοπή, η οποία σκληραίνει την επιφάνεια και μειώνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Οι σύγχρονες στρατηγικές υψηλής τροφοδοσίας και τροχοειδείς χρησιμοποιούν σκόπιμα μικρή ακτινική εμπλοκή με μεγάλο αξονικό βάθος και ελεγχόμενο πάχος τσιπς, η οποία διατηρεί την κοπή στο καθεστώς διάτμησης και παράγει καλύτερο φινίρισμα με υψηλότερο ρυθμό αφαίρεσης υλικού.
Βάθος κοπής στην τελική διέλευση
Μια τελική διέλευση πρέπει να κόβει κάτω από το σκληρυμένο στρώμα που αφήνει η χονδρική κατεργασία, συνήθως 0.2–0.5 mm. Μια διέλευση που είναι πολύ ελαφριά τρίβει το κατεστραμμένο στρώμα αντί να το αφαιρεί και παράγει ένα γυαλισμένο αλλά ασυνεπές φινίρισμα με κακό έλεγχο μεγέθους.
Ψυκτικό υγρό και απομάκρυνση τσιπς
Ο χάλυβας χρειάζεται ψύξη με ψεκασμό ή, για βαθιές θήκες και ανοξείδωτο χάλυβα, ψύξη υψηλής πίεσης μέσω ατράκτου. Η επανακοπή τσιπς είναι η πιο συνηθισμένη αιτία ξαφνικής επιδείνωσης του φινιρίσματος και θραύσης ενθέτων. Εάν το φινίρισμα υποβαθμίζεται στο ίδιο σημείο του κύκλου κάθε φορά, υποψιαστείτε την απομάκρυνση τσιπς πριν υποψιαστείτε το μηχάνημα.
Τυπικά εύρη παραμέτρων και αναμενόμενο αποτέλεσμα
Οι ακόλουθες τιμές είναι τυπικά σημεία εκκίνησης στο εργαστήριο για επικαλυμμένο καρβίδιο σε χάλυβα μέσου άνθρακα, που προορίζονται ως βάση για δοκιμές και όχι ως εγγυημένα αποτελέσματα.
| Λειτουργία | Εργαλείο | Vc (m/min) | Τροφοδοσία | Βάθος | Τυπικό Ra |
|---|
| Φρεζάρισμα επιφανειών, χονδρική κατεργασία | Φ80 mm, 6 ένθετα, rε 0.8 | 180–220 | 0.15–0.25 mm/δόντι | 2–4 mm | 3.2–6.3 µm |
| Φρεζάρισμα επιφανειών, φινίρισμα | Φ80 mm υαλοκαθαριστήρας, 6 ένθετα | 200–250 | 0.2–0.4 mm/δόντι | 0.3–0.5 mm | 0.8–1.6 µm |
| Φρεζάρισμα ώμων | Φ16 mm, 4 αυλακώσεις, rε 0.4 | 150–200 | 0.06–0.10 mm/δόντι | 0.5–2 mm ακτινικά | 1.6–3.2 µm |
| Φινίρισμα θηκών | Φ10 mm σφαιρικό ή μύτης | 160–220 | 0.03–0.06 mm/δόντι | 0.2–0.3 mm | 0.8–1.6 µm |
| Διάτρηση | Ρυθμιζόμενη κεφαλή διάτρησης | 120–180 | 0.05–0.12 mm/rev | 0.1–0.3 mm | 0.8–1.6 µm |
| Διάτρηση (όπως διάτρητο) | Φ12 mm καρβιδένιο τρυπάνι | 80–120 | 0.10–0.18 mm/rev | — | 3.2–6.3 µm |
Γιατί η διαστατική ακρίβεια είναι ξεχωριστό πρόβλημα;
Τα σφάλματα μεγέθους σε χάλυβα προέρχονται από τέσσερις πηγές, και καμία από αυτές δεν αντιμετωπίζεται με τη βελτίωση του φινιρίσματος.
- Θερμική διαστολή του εξαρτήματος. Η χονδρική κατεργασία ενός χαλύβδινου μπλοκ 300 mm μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 15–25 °C. Στο α = 11.7 × 10-6, αυτό είναι 50–90 μικρόμετρα διαστολής. Εάν το φινίρετε εν θερμώ στην ονομαστική τιμή, θα είναι υποδιαστατικό όταν κρυώσει. Είτε χονδρική κατεργασία, ψύξη, και μετά φινίρισμα — είτε εφαρμογή σκόπιμης ανοχής.
- Φθορά εργαλείου. Ένα επικαλυμμένο καρβιδένιο ένθετο μπορεί να χάσει 30–60 μικρόμετρα ακτινικού μεγέθους κατά τη διάρκεια της ζωής του σε χάλυβα. Χωρίς αντιστάθμιση φθοράς ή μέτρηση κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, τα τελευταία εξαρτήματα μιας παρτίδας αποκλίνουν από την ανοχή, παρόλο που τα πρώτα εξαρτήματα ήταν σωστά.
- Εκτροπή εργαλείου. Ένα μακρύ φρέζα μικρής διαμέτρου εκτρέπεται υπό ακτινική δύναμη. Ο τοίχος που κατεργάζεται είναι παχύτερος στο κάτω μέρος από ό,τι στο πάνω. Οι διευθύνσεις ελατηρίου, η μειωμένη ακτινική εμπλοκή και οι κοντύτερες διατάξεις εργαλείων μειώνουν όλα αυτό.
- Παραμόρφωση βάσης και σύσφιξης. Λεπτά τοιχώματα εξαρτήματα παραμορφώνονται υπό την πίεση σύσφιξης και επανέρχονται μετά την απελευθέρωση. Η σύσφιξη πάνω σε υποστηριζόμενα χαρακτηριστικά αντί πάνω στον ίδιο τον τοίχο είναι η λύση.
Πώς τα χαρακτηριστικά του μηχανήματος υποστηρίζουν το φινίρισμα και το μέγεθος;
Τρεις ιδιότητες του μηχανήματος έχουν σημασία. Δυναμική ακαμψία στην άκρη του εργαλείου καταστέλλει τις δονήσεις, οι οποίες καθορίζουν στην πραγματικότητα εάν ένα φινίρισμα 0.8 µm είναι εφικτό σε μια μεγάλη επιφάνεια. Θερμική σταθερότητα διατηρεί το μέγεθος σταθερό κατά τη διάρκεια ενός μεγάλου κύκλου. Γεωμετρική ακρίβεια και επαναληψιμότητα θέτουν το κατώτατο όριο για το τι μπορεί να επιτύχει η αντιστάθμιση.
Για εργασίες χάλυβα, ένα μηχάνημα με ατράκτου με γρανάζια BT50 και βαριά δομή είναι γενικά η καλύτερη πλατφόρμα, επειδή η δύναμη χονδρικής κατεργασίας είναι υψηλή και η απόσβεση έχει σημασία. Το VMC-1066HD συνδυάζει έναν άξονα κλάσης 15 kW με 420 N·m στην χαμηλή του ταχύτητα έως 2500 rpm και ένα τραπέζι 1.200 kg, ενώ το VMC-1370HD προσφέρει 572 N·m στην περιοχή 1:4 με τραπέζι 1400×700 mm για μεγαλύτερα μπλοκ. Για χαλύβδινα εξαρτήματα μέσου μεγέθους όπου ο χρόνος κύκλου κυριαρχεί, το VMC-1165HL με έναν άξονα BT40 άμεσης κίνησης 12.000 rpm και 30 m/min ταχύτητες είναι ένας καλός συμβιβασμός.
Ποια είναι μια αξιόπιστη διαδικασία φινιρίσματος για χάλυβα;
Μια διαδικασία που λειτουργεί για τα περισσότερα χαλύβδινα εξαρτήματα, με τη σειρά:
- Χονδρική κατεργασία με στρατηγική υψηλής τροφοδοσίας ή τροχοειδή, αφήνοντας 0.3–0.5 mm υλικού σε όλες τις τελικές επιφάνειες.
- Αποσυμπίεση ή ψύξη του εξαρτήματος στην ατμοσφαιρική θερμοκρασία πριν το φινίρισμα, ειδικά εάν αφαιρέθηκε περισσότερο από το 60 % του υλικού.
- Ημι-φινίρισμα σε 0.15–0.2 mm υλικού για ομοιόμορφη φόρτιση στην τελική διέλευση.
- Φινίρισμα με ένα φρέσκο ένθετο ή ένα ειδικό εργαλείο φινιρίσματος, φρεζάρισμα ανάδρομης κοπής όπου η γεωμετρία το επιτρέπει.
- Χρησιμοποιήστε ένθετο υαλοκαθαριστήρα για μεγάλες επίπεδες επιφάνειες. Χρησιμοποιήστε μικρή ακτίνα γωνίας με μειωμένη τροφοδοσία για τοίχους και θήκες.
- Επαληθεύστε το πρώτο εξάρτημα σε CMM, στη συνέχεια ελέγχετε κάθε 10–20 εξαρτήματα ανάλογα με τον ρυθμό φθοράς, και προσαρμόστε την αντιστάθμιση φθοράς αντί της αντιστάθμισης γεωμετρίας.
- Καταγράψτε τις παραμέτρους που παρήγαγαν το αποδεκτό εξάρτημα. Η επόμενη παρτίδα πρέπει να ξεκινήσει από αυτήν την καταγραφή, όχι από μια εικασία.
Πότε το πρόβλημα είναι το μηχάνημα και όχι η διαδικασία;
Εάν το φινίρισμα ποικίλλει σε όλο το τραπέζι αντί σε όλο το εξάρτημα, υποψιαστείτε την προφόρτιση των οδηγών ή την ευθυγράμμιση του μηχανήματος. Εάν το μέγεθος αποκλίνει με τον χρόνο αντί με τον αριθμό των εξαρτημάτων, υποψιαστείτε τη θερμική διαστολή. Εάν το μέγεθος είναι λάθος στο ένα άκρο της διαδρομής αλλά σωστό στο άλλο, υποψιαστείτε την αντιστάθμιση σφάλματος βήματος ή τη φθορά της βίδας. Εάν η επιφάνεια εμφανίζει τακτικά σημάδια σε σταθερό βήμα, υποψιαστείτε την ισορροπία του άξονα ή της βάσης του εργαλείου αντί του ενθέτου.
Καθεμία από αυτές έχει διαφορετική θεραπεία, και καμία από αυτές δεν λύνεται με την επιβράδυνση της τροφοδοσίας. Εάν μας στείλετε το σχέδιο του εξαρτήματος, την ποιότητα του υλικού, την ανοχή, την απαιτούμενη Ra και τις τρέχουσες παραμέτρους, θα σας πούμε πού βρίσκεται το όριο και ποια διαμόρφωση μηχανήματος στην σειρά VMC είναι κατάλληλη για τη συγκεκριμένη εφαρμογή χάλυβα.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
