切屑控制攸關(guān)每個(gè)工廠的生死存亡,切削刀具業(yè)最關(guān)心的問題就是如何始終如一的保持延性鋼(例如SAE 1018、1020和8620)的斷屑能力并且很好的控制毛刺。切屑控制不當(dāng)會(huì)引發(fā)停機(jī)、零件報(bào)廢或返工等問題,甚至?xí)斐傻毒邤嗔岩l(fā)人員受傷事故和工廠停產(chǎn),這些都是工廠不能容忍的底線。 通常來說,在半精加工、精加工和可變切削深度應(yīng)用中存在切屑控制問題,汽車變速器行業(yè)的大多數(shù)車削加工都需要做好切屑控制。從亨利•福特(Henry Ford)和威廉•C•杜蘭特(William C. Durant)時(shí)代開始,這個(gè)問題就一直困擾著所有的汽車制造商。盡管汽車業(yè)和切削刀具業(yè)有十分先進(jìn)的技術(shù),但是加工這些延性材料,仍然令操作人員、工程師和生產(chǎn)管理者深感頭痛。從汽車業(yè)的已有經(jīng)歷和可預(yù)期的高峰生產(chǎn)水平來看,工廠無論如何都需要解決這一問題,才能順應(yīng)時(shí)代潮流,滿足生產(chǎn)需求,保持盈利能力。 在解決切屑控制問題時(shí),物理特性和經(jīng)濟(jì)成本都是首先要考慮的因素。我們一直都在使用的關(guān)于高效加工的方法,包括使用帶正前角的刀具和使用最大的刀尖半徑,在實(shí)際應(yīng)用中的效果卻不盡理想。因?yàn)楸M管這些方案能使切屑變薄,從而延長(zhǎng)刀具壽命并且提高生產(chǎn)效率,但同時(shí)也會(huì)大幅增加斷屑難度。除此之外,很多零件都有表面粗糙度(Ra)要求,只有使用大的刀尖半徑,才能達(dá)到合格的表面質(zhì)量。 車削延性鋼材產(chǎn)生的細(xì)長(zhǎng)切屑會(huì)嚴(yán)重破壞正常的加工和生產(chǎn)。如果不能很好地?cái)嘈迹行紩?huì)纏繞住刀具而導(dǎo)致停機(jī)。如果老是出現(xiàn)停機(jī),并且需要手動(dòng)清理排出切屑,也會(huì)使操作人員感到十分煩惱。這不僅浪費(fèi)時(shí)間,而且切屑溫度很高,邊緣又極其鋒利,很容易傷人。另外,切屑還能沿著工件移動(dòng),劃傷工件,最終導(dǎo)致零件報(bào)廢或返工。如果切屑太長(zhǎng)纏在切削刃與零件之間,還會(huì)出現(xiàn)更多問題,因?yàn)槿绻毒邔?duì)切屑進(jìn)行了“再切削”,會(huì)導(dǎo)致斷刀事故。 在自動(dòng)化操作中,切屑控制同樣會(huì)給物料搬運(yùn)機(jī)器人或在線測(cè)量帶來問題,因?yàn)榍行紩?huì)干擾機(jī)器人的性能,并給出錯(cuò)誤的儀表讀數(shù)。 掌握運(yùn)行參數(shù) 在量產(chǎn)加工環(huán)境中,零件加工包括鑄件和鍛件。材料整切通常不是問題。要改善這些加工作業(yè)的切屑控制需要考慮四個(gè)因素,即刀尖半徑、切削深度、進(jìn)給率和刀片的頂面槽形。 我們的目標(biāo)是盡量增加切屑面積,而同時(shí)要保證零件精度,維持生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間。為了增加切屑面積,切削深度不宜小于刀尖半徑。當(dāng)單側(cè)切削深度為0.010英寸且刀片刀尖半徑為0.031英寸時(shí),切屑會(huì)變薄大約60%,因此斷屑變得更加困難。 過去的經(jīng)驗(yàn)是,單側(cè)切削深度決不能小于刀尖半徑的66%,因?yàn)樵谠撐恢脮r(shí),所有切屑都不再變薄(其變薄量為刀尖半徑和切削深度的函數(shù))。為了提高進(jìn)給率而增加切屑面積,需要調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速是對(duì)刀具壽命影響最大的切削參數(shù)。雖然切削深度和進(jìn)給率也很重要,但影響要小得多。
當(dāng)然,根據(jù)其他經(jīng)驗(yàn),提高進(jìn)給率會(huì)降低表面質(zhì)量。這種情況下,最好使用修光刃。當(dāng)首次引入修光刃刀片時(shí),他們只用作改善表面質(zhì)量。但是,我們現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到通過提高這些修光刃刀片的進(jìn)給率,既能保證表面質(zhì)量,同時(shí)又能提高生產(chǎn)效率。 |
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