Как настроить параметры резания в зависимости от износа инструмента для глубокого сверления на станках с ЧПУ?
Инструменты для глубокого сверления изнашиваются незаметно внутри металла.1. Внезапные поломки быстро приводят дорогостоящие детали в негодность. Регулярная корректировка параметров резания позволяет продлить срок службы инструмента и защитить качество заготовки.
Корректируйте параметры резания, сопоставляя скорость и подачу с конкретной стадией износа инструмента. Снижайте скорость резания на пять–десять процентов при начальном износе, вносите незначительные корректировки подачи при нормальном износе и полностью останавливайте станок при появлении критического износа.
Некоторые операторы просто нажимают кнопку пуска, полностью игнорируя износ инструмента. Вслед за этим часто происходят поломки инструмента и повреждение деталей. Отслеживание износа инструмента меняет всё. Регулировка нескольких значений в программе ЧПУ значительно продлевает срок службы инструмента. Позвольте мне поделиться своей точной стратегией настройки параметров, чтобы помочь решить эту проблему.
Что происходит, если параметры резания не корректируются?
Игнорирование износа инструмента мгновенно увеличивает силы резания. Высокий нагрев разрушает поверхность металла. Изменение запрограммированных значений предотвращает поломку инструментов и повреждение станков.
Игнорирование износа инструмента значительно увеличивает силы резания и нагрев. Затупленный инструмент не режет, а давит, что приводит к нарушению размеров отверстий и образованию шероховатых поверхностей. Высокие нагрузки на станок в конечном итоге могут привести к поломке сверла внутри заготовки и повреждению дорогостоящего шпинделя.
При затуплении инструмента необходимо следить за нагревом. Изношенный инструмент со временем теряет свою острую кромку. Эта притупленная кромка трется о металл, вместо того чтобы резать. Сильное трение создает колоссальный нагрев. Силы резания очень быстро возрастают на тридцать процентов.2. Экстремальный нагрев приводит к привариванию инструмента к заготовке.
Быстро появляются ошибки размеров отверстий. Затупленное сверло для глубокого сверления теряет способность к центрированию. Вершина сверла полностью меняет свою форму. Это повреждение заставляет инструмент уходить с центральной оси. Отклонение приводит к получению бракованных отверстий. Отверстие теряет свою округлость. Диаметр отверстия становится слишком большим. Операторы не могут контролировать конечный размер.
Качество обработки поверхности значительно снижается. Острый инструмент режет металл чисто. Затупленный инструмент сильно сминает металл. Это сильное сминание разрывает стенку отверстия. Качество поверхности ухудшается: от гладкой до шероховатой.3. Заказчики будут отклонять такие некачественные детали.
Далее происходит перегрузка станка. Неравномерный износ вызывает вибрацию оборудования. Стружка застревает при глубоком сверлении. Сверло пытается пробиться сквозь монолитный блок металла. Это действие перегружает шпиндель станка. Длинное сверло для глубокого сверления легко ломается под таким высоким давлением.
| Проблемная зона | Прямая причина | Конечный результат |
|---|---|---|
| Температура резания | Сильное трение | Плавление инструмента |
| Размер отверстия | Изношенная вершина сверла | Неправильная форма отверстия |
| Отделка поверхности | Выдавливание металла | Рваные стенки отверстия |
| Нагрузка на машину | Застревание стружки | Сломанное сверло |
Как настроить параметры при начальном износе инструмента?
Новые инструменты имеют небольшие заусенцы на режущей кромке. Эти острые края легко выкрашиваются. Снижение скорости резания на начальном этапе отлично защищает новый инструмент.
Установите параметры во время начального износа, снизив скорость резания на пять-десять процентов. Незначительное снижение подачи на три-пять процентов также помогает. Сохранение глубины резания без изменений позволяет безопасно сгладить неровности, не ломая новый инструмент.
Бережное обращение с новым сверлом для глубокого сверления имеет решающее значение. Завод затачивает инструмент до острого состояния. Микроскопы показывают крошечные заусенцы на этой новой кромке.4 Первые несколько проходов очень быстро сглаживают эти микронеровности. Износ происходит быстро в течение этого короткого периода.
Максимальная скорость повреждает новый инструмент. Снижение скорости резания на десять процентов создает плавный переход5. Например, скорость сто метров в минуту становится девяносто метров в минуту. Эта пониженная скорость безопасно упрочняет кромку инструмента.
Скорость подачи также требует корректировки при сверлении первых нескольких отверстий. Снижение подачи на пять процентов работает эффективно. Скорость подачи 0,2 миллиметра на оборот меняется на 0,19 миллиметра на оборот.
Глубина резания остается неизменной. Начальный износ происходит только на самой кромке инструмента. На этом этапе инструмент легко справляется с глубоким резанием.
| Параметр | Исходная настройка | Начальная настройка износа | Цель регулировки |
|---|---|---|---|
| Скорость резки | 100 м/мин | от 90 до 95 м/мин | Сглаживание кромки |
| Скорость подачи | 0,20 мм/об | 0,19 мм/об | Защита вершины |
| Глубина реза | 5,0 мм | 5,0 мм | Поддержание потока стружки |
Какова наилучшая стратегия при нормальном износе?
Инструменты работают плавно, но постепенно теряют остроту. Тепло и трение постоянно разрушают металл.6. Точная корректировка параметров значительно продлевает срок службы инструмента.
Лучшая стратегия при нормальном износе требует снижения скорости резания на три-восемь процентов. Снижение подачи на два-шесть процентов эффективно, когда след износа достигает 0,1 миллиметра. Глубину резания необходимо немного уменьшить, если деталь требует высокой точности.
Важно тщательно контролировать инструмент после первого этапа. Сверло переходит в стадию нормального износа. Скорость износа становится очень стабильной. Тепло при резании медленно разрушает материал инструмента. Измерение следа износа на кромке инструмента определяет ход процесса. Изменение параметров начинается, когда этот след достигает 0,1 миллиметра.
Небольшое снижение скорости резания позволяет контролировать тепло. Снижение скорости на пять процентов охлаждает инструмент. Скорость восемьдесят метров в минуту снижается до семидесяти шести метров в минуту. Это небольшое изменение помогает инструменту прослужить значительно дольше.
Тонкая настройка подачи также помогает при нормальном износе. Уменьшение подачи на несколько процентов снижает усилие подачи. Скорость подачи 0,15 миллиметра на оборот изменяется до 0,14 миллиметра на оборот.
Чертежи заказчика определяют глубину резания. Детали, требующие высокой точности, нуждаются в меньшей глубине резания. Уменьшение глубины резания на 0,1 миллиметра за проход обеспечивает прямолинейность отверстия. Детали с менее строгими допусками позволяют сохранять исходную глубину резания.
| Коэффициент стадии износа | Изменение параметра | Причина изменения |
|---|---|---|
| Следы износа 0,1 мм | Скорость падения 51% | Контроль температуры резания |
| Трение инструмента | Скорость подачи 41% | Уменьшить усилие подачи |
| Деталь высокой точности | Уменьшить глубину на 0,1 мм | Обеспечить прямолинейность отверстия |
| Деталь низкой точности | Сохранить глубину | Поддерживать время цикла |
Что необходимо делать при критическом износе инструмента?
Визжащее сверло вызывает вибрацию всего станка. Кромка инструмента начинает быстро разрушаться. Остановка станка предотвращает повреждение заготовки неисправным инструментом.
При сильном износе инструмента работу станка необходимо немедленно прекратить. Регулировка параметров не спасет неисправный инструмент. Замена сломанного сверла на новое является обязательной. Программирование нового инструмента с чуть меньшими скоростями предотвращает повторный внезапный выход из строя.
Звуки работы станка ежедневно дают четкие предупреждения. Громкий скрежет указывает на стадию сильного износа. На этом этапе износ ускоряется чрезвычайно быстро. Режущая кромка начинает скалываться и разрушаться. Нормальный износ переходит в агрессивный износ в результате оплавления.7. Инструмент буквально вплавляется в заготовку.
Нажатие кнопки останова станка должно происходить мгновенно. Изменение параметров на этой стадии неэффективно. Новая подача не исправит поврежденную режущую кромку. Продолжение работы неисправным инструментом полностью уничтожает дорогостоящую заготовку. Сильная вибрация также повреждает подшипники шпинделя8.
Следующий шаг — извлечение сломанного сверла. В станок устанавливается совершенно новый инструмент. Для этого инструмента требуется обновление программы ЧПУ. В качестве базовой линии используются старые скорости с последнего этапа нормального износа. Снижение новой скорости на десять процентов от этого значения обеспечивает безопасность. Новая скорость подачи снижается на семь процентов. Уменьшение глубины резания идеально защищает новый инструмент.
| Признак сильного износа | Немедленные действия | Этап программирования |
|---|---|---|
| Отслоение кромки | Остановка шпинделя | Удаление старых высоких скоростей |
| Шум при шлифовании | Удаление сломанного инструмента | Снижение скорости нового инструмента |
| Сильная вибрация | Проверка заготовки | Снижение подачи нового инструмента |
| Расплавленный металл | Очистка станка | Уменьшение глубины резания |
Заключение
Регулировка скоростей резания и подачи на основе конкретных этапов износа защищает качество заготовки. Соответствие параметров износу инструмента предотвращает поломку сверла и позволяет существенно сэкономить производственные расходы.
-
"Экспериментальное исследование износа инструмента и качества обработки…", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10608523/. Исследования процессов глубокого сверления показывают, что мониторинг состояния инструмента является особенно сложной задачей из-за ограниченного доступа, при этом развитие износа часто невозможно обнаружить до тех пор, пока не произойдет ухудшение характеристик. Роль доказательства: общая поддержка; тип источника: статья. Подтверждает: глубокое сверление создает уникальные проблемы при мониторинге инструмента. ↩
-
"Сравнение износа инструмента, шероховатости поверхности, сил резания, инструмента…", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10303288/. Исследования процессов механической обработки показывают увеличение силы резания в диапазоне от 20 до 50% по мере перехода инструмента из острого состояния в изношенное, в зависимости от материала заготовки и параметров резания. Роль доказательства: статистика; тип источника: научная статья. Подтверждает: что силы резания существенно возрастают по мере прогрессирования износа инструмента. Примечание к области применения: Точный процент варьируется в зависимости от твердости материала, покрытия инструмента и механизма износа. ↩
-
"Фундаментальная взаимосвязь между износом инструмента, целостностью поверхности…", https://ir.ua.edu/items/ac6e6971-d60f-4eb9-a0f3-1abc0bb17941. Исследования в области механической обработки последовательно доказывают, что износ инструмента увеличивает шероховатость поверхности из-за таких механизмов, как увеличение радиуса скругления кромки, образование нароста и повышение вибрации. Роль доказательства: механизм; тип источника: научная статья. Подтверждает: что прогрессирующий износ инструмента ухудшает качество обработанной поверхности. ↩
-
"Влияние микрогеометрии режущей кромки на силы резания при высокой…", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10221921/. Исследования подготовки режущей кромки показывают, что даже прецизионно заточенные инструменты имеют микроскопические неровности кромки и шероховатость поверхности, которые влияют на начальные характеристики резания. Роль доказательства: механизм; тип источника: научная статья. Подтверждает: что изготовленные режущие кромки содержат поверхностные особенности микромасштаба. ↩
-
"Метод оптимизации параметров инструмента и резания… – PMC – NIH", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8538737/. Учебники и технические руководства по механической обработке рекомендуют использовать консервативные параметры резания при начальной эксплуатации инструмента для подготовки режущей кромки, хотя конкретные проценты снижения зависят от области применения и типа инструмента. Роль доказательства: общая поддержка; тип источника: образовательный. Подтверждает: что снижение параметров резания во время приработки инструмента увеличивает срок его службы. Примечание к области применения: Оптимальные корректировки зависят от материала инструмента, покрытия, заготовки и типа операции. ↩
-
"[PDF] Развитие трибологии производственных процессов", https://mtrc.utk.edu/wp-content/uploads/sites/45/2020/08/MANU-20-1045_Publshed-article.pdf. Износ инструмента при резании металла происходит посредством нескольких механизмов, включая абразивный, адгезионный, диффузионный и окислительный, которые ускоряются высокими температурами и контактными напряжениями на границе раздела инструмента и заготовки. Роль доказательства: механизм; тип источника: энциклопедия. Подтверждает: что износ инструмента является результатом тепловых и механических процессов. ↩
-
"Исследование механизма износа инструмента при высокоскоростном фрезеровании …", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7956700/. На продвинутых стадиях износа температуры резания могут превышать точку размягчения материалов инструмента, что ведет к ускоренному износу вследствие пластической деформации, диффузии и локального плавления на границе раздела инструмент-стружка. Роль доказательства: механизм; тип источника: научная статья. Подтверждает: что значительный износ инструмента связан с механизмами термической деградации. ↩
-
"Исследование механизма подавления износа инструмента при не…", https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7231048/. Техническая литература по станкам определяет чрезмерную вибрацию от изношенного или поврежденного инструмента как источник ускоренного износа подшипников и повреждения шпинделя из-за увеличения динамических нагрузок и сил удара. Роль доказательства: механизм; тип источника: образовательный. Подтверждает: что чрезмерная вибрация при механической обработке может повредить компоненты станка. ↩
Крис Лу
Используя более чем десятилетний практический опыт работы в станкостроении, особенно на станках с ЧПУ, я готов помочь. Если у вас возникли вопросы, вызванные этой статьей, если вам нужно руководство по выбору подходящего оборудования (с ЧПУ или обычного), если вы изучаете индивидуальные решения по станкам или готовы обсудить покупку, не стесняйтесь, свяжитесь со мной. Давайте найдем идеальный станок для ваших нужд.