3 tajemství řezání kovů, která vám nikdo neřekne

Řezání kovů je metoda odstraňování materiálu a tváření v procesu tváření kovů a stále zaujímá velký podíl v dnešní mechanické výrobě.The řezání kovů proces je proces, ve kterém se obrobek a nástroj vzájemně ovlivňují.Nástroj odřízne přebytečný kov z obrobku, který má být zpracován, a za předpokladu řízení produktivity a nákladů může obrobek získat geometrickou přesnost, rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu, které splňují požadavky návrhu a procesu.K dosažení tohoto procesu musí existovat relativní pohyb mezi obrobkem a nástrojem, to znamená řezný pohyb, který zajišťuje obráběcí stroj na obrábění kovů.Obráběcí stroje, přípravky, nástroje a obrobky tvoří systém procesu obrábění.V pohybovém stavu tohoto systému budou studovány různé jevy a zákonitosti procesu obrábění kovů.

●Úvod do obrábění kovů

Řezání kovů je proces, při kterém se řezné nástroje používají k odstranění přebytečného materiálu z obrobku, k získání dílů, které splňují požadavky, jako je tvar, rozměrová přesnost a kvalita povrchu.Pro realizaci tohoto řezného procesu musí být splněny tři podmínky: mezi obrobkem a nástrojem musí existovat relativní pohyb, tedy řezný pohyb;materiál nástroje musí mít určitý řezný výkon;nástroj musí mít odpovídající geometrické parametry, to znamená úhel řezu.Proces řezání kovů se provádí obráběcími stroji nebo ručními nástroji.Mezi hlavní metody patří soustružení, frézování, hoblování, broušení, vrtání, vyvrtávání, opracování ozubení, rytí, pilování, pilování, škrábání, broušení, vystružování, závitové závity, objímkové závity atd. I když existují různé formy, mají společné jevy a zákony v mnoha ohledech.Tyto jevy a zákony jsou společným základem pro učení se různým metodám řezání.

●Obsah předmětu

Přehled

Mezi hlavní obsahy patří tvorba a deformace třísky při řezání kovů, řezná síla a řezná práce, řezné teplo a řezná teplota, mechanismus opotřebení nástroje a životnost nástroje, vibrace při řezání a kvalita obráběného povrchu.

Mechanismus tvorby třísek

Z mechanického hlediska je podle zjednodušeného modelu proces tvorby kovových třísek podobný jako při tlačení hromádky karet do jiných pozic pomocí nástroje.Vzájemný prokluz mezi kartami znamená, že tím prochází smyková deformace oblasti řezání kovu.Po tomto druhu deformace, kdy třísky proudí z čela nástroje, dochází k další třecí deformaci na rozhraní mezi nástrojem a třískou.Obecně je tloušťka třísky větší než tloušťka řezu a délka třísky je kratší než délka řezu.Tento jev se nazývá deformace třísky.Smyková deformace způsobená stlačováním kovu přední částí nástroje je charakteristická pro proces řezání kovu.Kvůli různým materiálům obrobku, nástrojům a řezným podmínkám je také různý stupeň deformace třísky, takže lze získat různé typy třísek.

Vybudovaný nádor

Při řezání obecné oceli nebo jiných plastových materiálů při nízkých a středních rychlostech dochází ke tření mezi třískou a přední částí nástroje.Pokud se tenká vrstva na třísce bezprostředně před nástrojem oddělí od matrice třísky působením vyššího tlaku a teploty, ale naváže se na přední stranu nástroje a poté se spojí vrstva po vrstvě a klín tvarovaný třískový materiál, který prošel silnou deformací, má tendenci se hromadit v blízkosti hrotu nástroje, který se nazývá nástavec.Tvrdost nahromaděné hrany je více než dvojnásobná oproti základnímu materiálu a může nahradit břit.Spodní část zastavěné hrany je poměrně stabilní.Mezi horní částí a obrobkem a třískami není žádná zřejmá dělicí čára.Snadno se zlomí a spadne.Některé z nich jsou odneseny s třískami a některé zůstávají na povrchu obrábění, což činí obrobek drsným.Proto se musíme snažit zabránit nebo potlačit tvorbu nahromaděného okraje během dokončování.Vytváření, růst a odlupování nahromaděné hrany je cyklický dynamický proces, který způsobuje, že skutečný úhel čela a hloubka řezu nástroje se odpovídajícím způsobem mění, což způsobuje kolísání řezné síly a ovlivňuje stabilitu zpracování.Obecně platí, že když je řezná rychlost velmi nízká nebo velmi vysoká, protože neexistuje žádná nezbytná podmínka pro vytvoření nahromaděné hrany, nevznikne žádná nahromaděná hrana.

●Technické body

Řezná síla

Při řezání je přední i zadní část nástroje vystavena jak normální síle, tak třecí síle.Tyto síly tvoří výslednou sílu F. Při vnějším soustružení se výsledná řezná síla F obecně rozloží na tři vzájemně kolmé složky síly: tangenciální sílu F── Je kolmá k povrchu základny nástroje ve směru řezné rychlosti, často nazývaná hlavní řezná síla;radiální síla F──v rovině rovnoběžné se základní plochou, kolmá ke směru posuvu, také nazývaná tah;axiální síla F──in V rovině rovnoběžné se základní rovinou a rovnoběžné se směrem posuvu se také nazývá posuvová síla.Obecně platí, že F je největší a F a F jsou malé.Vzhledem k různé kvalitě broušení a podmínkám opotřebení geometrických parametrů nástroje a změně řezných podmínek se poměr F a F ku F pohybuje v širokém rozmezí.

Skutečnou řeznou sílu v procesu řezání lze měřit silovým dynamometrem.Existuje mnoho typů dynamometrů, častěji se používají odporové drátové a piezoelektrické krystalové dynamometry.Po kalibraci dynamometru lze měřit velikost každé složky procesu řezání.

Řezací teplo

Při řezání kovu se práce vykonaná smykovou deformací třísek a práce vykonaná třením mezi přední a zadní částí nástroje přeměňují na teplo.Toto teplo se nazývá řezné teplo.Při použití řezné kapaliny je řezné teplo na nástroji, obrobku a třískách převážně odváděno řeznou kapalinou;při nepoužívání řezné kapaliny je řezné teplo převážně odváděno nebo přenášeno třískami, obrobkem a nástrojem, z nichž je teplo odváděné třískami největší, a teplo je předáváno pryč.Přestože je teplo do nástroje malé, teplota na přední a zadní straně ovlivňuje proces řezání a opotřebení nástroje, takže je velmi nutné pochopit zákon změny teploty řezání.

Teplota řezání

Během procesu řezání jsou teploty v zóně řezu různé a tvoří teplotní pole pro rozložení teplot třísek a obrobku.Toto teplotní pole ovlivňuje deformaci třísek, velikost náběhové hrany, kvalitu obrobeného povrchu, přesnost obrábění, opotřebení nástroje.Ovlivněte zvýšení řezné rychlosti.Obecně řečeno, kov v řezné zóně se po stříhání a deformaci odštěpí a poté se dále prudce otírá o přední část nástroje.Proto nejvyšší bod rozložení teploty v teplotním poli není na hraně s největším přetlakem, ale vpředu. Horní část je v určité vzdálenosti od řezné hrany.Rozložení teploty v oblasti řezání musí být měřeno manuální metodou termočlánku nebo metodou infračerveného měření teploty.Teplota měřená metodou přirozeného termočlánku je pouze průměrná teplota řezné zóny.

Opotřebení nářadí

Opotřebení nástroje při řezání je komplexním výsledkem fyzikálních a chemických účinků řezného tepla a mechanického tření.Opotřebení nástroje se projevuje jako pásy opotřebení, zářezy a třísky na zadní straně nástroje, opotřebení ve tvaru půlměsíce, které se často objevuje na přední straně, a někdy oxidační důlky a opotřebení podobné drážkám na pomocné zadní straně.Když se toto opotřebení do určité míry rozšíří, nástroj selže a nelze jej použít.Faktory postupného opotřebení nástrojů obvykle zahrnují abrazivní opotřebení, adhezivní opotřebení, difúzní opotřebení, oxidační opotřebení, opotřebení tepelným praskáním a plastickou deformaci.Při různých řezných podmínkách, zejména při různých řezných rychlostech, je nástroj ovlivňován jedním nebo více z výše uvedených mechanismů opotřebení.Například při nižších řezných rychlostech se nástroje obecně poškozují abrazivním opotřebením nebo adhezivním opotřebením;při vyšších rychlostech je náchylné k difúznímu opotřebení, oxidačnímu opotřebení a plastické deformaci.

Životnost nástroje

Doba řezání, která uplynula, než nástroj začne řezat a dosáhne kritéria životnosti nástroje, se nazývá životnost nástroje.Kritérium životnosti nástroje obecně používá předem stanovenou hodnotu opotřebení nástroje.Jako kritérium lze použít i výskyt určitého jevu, např. zesílení vibrací, Zhoršená drsnost obrobeného povrchu, lámání třísky a třísky nejsou dobré.Po dosažení životnosti nástroje by měl být nástroj přebroušen, indexován nebo vyřazen.Součet životnosti nástroje před jeho vyřazením se nazývá celková životnost nástroje.

Ve výrobě se životnost nástroje a navrhovaná kvóta pracovních hodin často určuje podle podmínek zpracování podle principu nejnižších výrobních nákladů nebo nejvyšší produktivity.

Obrobitelnost

To se týká toho, jak snadné je rozřezat součást na kvalifikované produkty.Podle konkrétních objektů zpracování a požadavků může být použit jako kritéria, jako je délka životnosti nástroje, kvalita zpracovávaného povrchu, úroveň rychlosti úběru kovu, velikost řezného výkonu a obtížnost třísky. lámání.Ve výrobním a experimentálním výzkumu se často používá jako indikátor obrobitelnosti určitého materiálu.Jeho význam je: když je životnost nástroje minut, řezná rychlost povolená pro řezání materiálu.Čím vyšší je, tím lepší je zpracovatelnost a obvykle trvá 60, 30, 20 nebo 10 minut.

Kvalita povrchu zpracování

Obvykle zahrnují drsnost povrchu zbytkové napětí z mechanického zpevnění, povrchové trhliny a metalografické změny mikrostruktury.Je mnoho faktorů, které ovlivňují kvalitu obrobené plochy při řezání.Například poloměr břitu nástroje a nástavec jsou hlavními faktory, které ovlivňují drsnost povrchu;neostrý poloměr břitu nástroje a opotřebení a řezné podmínky jsou faktory, které ovlivňují drsnost povrchu.Hlavní faktory pracovního zpevnění a zbytkového napětí.Ve výrobě se proto často kvalita obrobené plochy zlepšuje změnou geometrie nástroje a volbou rozumných řezných podmínek.

Vibrace při řezání

Během procesu řezání se mezi nástrojem a obrobkem často generují mechanické vibrace, jako jsou volné vibrace, nucené vibrace nebo samobuzené vibrace.Volné vibrace jsou způsobeny náhlými otřesy částí obráběcího stroje a postupně se utlumí.Vynucené kmitání je způsobeno nepřetržitou střídavou rušivou silou uvnitř nebo vně obráběcího stroje a její vliv na řezání závisí na velikosti a frekvenci rušivé síly.Samobuzené vibrace jsou počáteční vibrace způsobené náhlou interferenční silou mezi nástrojem a obrobkem, která mění úhel čela, úhel hřbetu a řeznou rychlost nástroje, stejně jako vibrační vazbu atd., a získává periodu z energie v ustáleném stavu.Energie sexuálního jednání podporuje a udržuje vibrace.Obecně mohou být podle řezných podmínek generovány různé primitivní samobuzené vibrace a stopy chvění zanechané na obrobeném povrchu budou produkovat běžnější regenerativní samobuzené vibrace.Výše uvedené různé vibrace obvykle ovlivňují kvalitu povrchu přidávaného nástroje, snižují životnost obráběcího stroje a nástroje, snižují produktivitu a způsobují hluk, který je extrémně škodlivý a musí být odstraněn nebo snížen.

Čipová kontrola

Týká se kontroly tvaru a délky třísek.Řízením poloměru zvlnění a směru vypouštění třísek dochází ke kolizi třísek s obrobkem nebo nástrojem a poloměr zvlnění třísek je nucen se zvětšovat a napětí v třískách se postupně zvyšuje, dokud se poloměr zvlnění třísky nezvýší. třísky lze měnit změnou poloměru zvlnění třísky.Tloušťka, drážky pro třísky nebo lamače třísek jsou broušeny na přední straně nástroje a směr jejich vypouštění je řízen především volbou přiměřeného úhlu vstupu a sklonu ostří.Moderní lidé byli schopni použít dvou nebo třímístné kódování k reprezentaci tvaru různých čipů a obecně se má za to, že krátce zakřivené čipy jsou rozumné tvary lámající čipy.

Řezací kapalina

Také se nazývá chladicí mazací kapalina a používá se ke snížení tření během procesu řezání a snížení teploty řezání, aby se zlepšila životnost nástroje, kvalita zpracování a efektivita výroby.Mezi běžně používané řezné kapaliny patří řezný olej, emulze a chemická řezná kapalina.