Тонкое точение и станок
Автор перевода:А.И. Цуканова
Источник: http://hardingeus.com...
АННОТАЦИЯ
Производители подвергая механической обработке детали и промышленные товары постоянно ставят задачи сократить расходы, улучшить качество и минимизировать время наладки для того, чтобы оставаться конкурентоспособными. Часто ответ найден в новом технологическом решении. Так обстоит дело с шлифованием, где традиционные операции включают дорогостоящее оборудование и, как правило, длительные производственные циклы, дорогостоящее вспомогательное оборудование и длительное временя установки. Более новым решением является тонкое точение - процесс, который лучше всего проводить с соответствующими настроенными токарными центрами или токарными станками. Эта статья описывает, как характеристики станков, так и их динамическую жесткость в отношении к общей операции с точки зрения части качества, срока службы инструмента и экономики. Текущие и будущие мероприятия в области развития направлены в сторону усовершенствования конструкции инструмента, динамической жесткости, а также в области процесса формирования поверхностного слоя.
ТОНКОЕ ТОЧЕНИЕ, ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА
Производители во всем мире постоянно стремятся к более дешевым экономическим решениям для того, чтобы сохранить свою конкурентоспособность, при механической обработке и выпуске промышленных товаров. Во всем мире качество является основным, его пытаются поддерживать на уровне, и продолжают улучшать, в то время как повышение качества влияет на стоимость и постоянно под этим влиянием повышается конкуренция и потребительский спрос. Возникает тенденция к более высокому качеству, низкой стоимости и меньших размеров партий. Для того, чтобы конкурировать со странами-производителями с низкой заработной платой, необходимо искать соответствующие новые технологические решения, которые могут помочь выдержать конкурентоспособность.
Технология играет огромную роль для прогресса металлообрабатывающей промышленности и создания возможностей для снижения затрат и повышения качества. Рассматривая технологическую задачу выполняем преобразование программы операций резания металла. В свое время обработка, зависела от оператора и его способностей. Сегодня, станки с ЧПУ, работают с отработанной технологией и обеспечивают как согласованность работы, так и надежность, в настоящее время они внесли большой вклад в качество деталей и в стоимость. Технология на основе инструментов, таких как 3-D САПР, компьютерное программирование, пакеты моделирования и, конечно станки с ЧПУ, которые теперь повсеместно продаются во многих магазинах и в большинстве стран мира. Быстрое принятие этих новых и более экономических, эффективных технологий производства постоянно востребованное, при этом производственные операции должны оставаться конкурентоспособными.
Гораздо меньшим образом, но не менее значимым, мы начинаем видеть развитие технологии, происходящее в области тонкого точения. Выбор инструментов необходимо согласовывать с применением, желаемым темпом производства и целей эксплуатационных расходов. CBN является самым доминирующим выбором для более требовательных параметров размера и отделки, и в особенности тех деталей, которые были после обработки шлифованием. В 2001 году продажи CBN инструментов превысил $ 250 млн.
Диапазон колебаний будет варьироваться в зависимости от требований, уровня допуска, отделки поверхности и, что очень важно, от станка. Не все машины подходят для жестких токарных работ, а различия будут рассмотрены в следующем разделе этой статьи. С точки зрения маршрута процесса, жесткие диапазоны могут быть использованы в операции предварительной обработки или в последовательности, за которой следуют суперфинишные. Очень часто, при жесткой обработке поверхность заготовки получается с заданной точностью, даже при напылении поверхности.
На рис.1, RC 62 Твердая часть обрабатывается без охлаждения, и очевидно, что температура обработки очень высока, и на самом деле зона резания без применения охлаждения, как правило, в диапазоне от 925 градусов по Цельсию. Локализованный нагрев, который происходит на вершине инструмента оказывает помощь в режущем действии, так как тепло, генерируемое на вершине инструмента, начинает образовывать отжиг и размягчение материала впереди инструмента, что облегчает обработку. Измерение твердости разрезанных деталей часто показывают значения, которые ниже половины твердости материала основы, тем самым демонстрируя, этот сценарий. Это также объясняет, почему более высокие скорости, как было показано, фактически улучшают срок службы инструмента в некоторых приложениях, поскольку материал отжигают с более низким уровнем твердости. В целом, это механизм, который, кажется, работает в пользу процесса, но не влияет на снижение стоимости. Как отмечалось ранее, высокая температура вершины инструмента имеет тенденцию отжига предварительно срезанного материала, однако, важно отметить, что подавляющее большинство тепла, генерируемого в процессе резания в заготовке. Для типичной отделочной операции удаляемый минимальный слой металла и глубина резания составляет в порядке 0,25 мм. Есть пять важных пунктов, которые необходимо учитывать при выборе для обработки деталей без охлаждения. Во-первых, температура заготовки несколько повышена, и это следует учитывать при процессе резания. Во-вторых, процесс резания без охлаждения будет иметь более высокие температуры на инструменте и несколько более низкую стойкость инструмента по сравнению с резанием при охлаждении. В-третьих, отделка поверхности для операций без охлаждения в процессе резания редко удовлетворяет требуемым значениям шероховатости, и может быть достигнуто с охлаждающей жидкостью. В-четвертых, следует рассмотреть высокую температуры стружки, которая должна быть ограничена от воздействия с оператором, и предотвратить контакта смазки, которая может присутствовать на машине. Наконец, материал инструмента должен быть правильно выбран. Так обстоит дело с керамикой, которая склонна к быстрому выходу из строя под температурным воздействием, поэтому она не применяется при резании без охлаждающей жидкости, и почти всегда ее следует эксплуатировать в сухом состоянии. Одной из эффективных альтернатив для сухой обработки резанием является правильно настроенная струя воздуха, которую рекомендуется применять для охлаждения и контроля стружки. Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить попадание стружи между инструментом и обработанной поверхностью детали. Это особенно верно, при отделочных работах, где может быть легко сокращено количество стружки. При окончательной обработке недостатки обычно можно предотвратить и можно их избежать при правильной настройки воздушной струи. Современная технология инструментов позволяет пользователю выбирать между "влажной или сухой" операцией. Влажные операции относятся к процессам при высоком давлении с водорастворимой охлаждающей жидкостью. Решение на производстве о применении обработки с охлаждением с помощью воды или воздушной струи, как правило, выбирается на индивидуальном заводском уровне. Есть несколько ключевых пунктов при выборе работы с охлаждением при помощью жидкости и первым из них является тип жидкости. Как правило, некоторые масла следует избегать из-за склонности к возгоранию. Это особенно верно, если во время резания поток охлаждающей жидкости нарушается и масло начинает контактировать с поверхностями, нагретыми до высокой температуры. В этих условиях, масло с низкой температурой воспламеняется и может привести к пожару.
Еще один момент для операций с применением охлаждающей жидкости является правильно направленный поток охлаждающей жидкости с применением жидкости в верхней и нижней части вершины инструмента одновременно. В результате теплового воздействия происходит деформация режущей кромки инструмента. Обойти это можно при установлении в нужном месте сопла для подачи СОЖ. СОЖ подается под высоким давлением при давлении примерно 68-95 атмосфер. В результате снижается тепловое воздействие на режущую кромку. Другой проблемой при обработке резанием с применением охлаждающей жидкости, может быть неадекватная смесь охлаждающей жидкости. Концентрация, чистота и уровень рН, не могут быть проигнорированы при правильном применении. Тут, возможно исключение из процесса резания охлаждающей жидкости на прерывистых поверхностях, которые обрабатываются лучше в сухой среде. Если бы нужно было перечислить место применения тонкого точения это, несомненно, будет длинный документ. Применяется ежедневно в следующих отраслях: авиационной, тракторной и автомобильной, аэрокосмической. В то время как эти отрасли являются репрезентативными, этот список, конечно, не является окончательным и постоянно расширяется.
Типы материалов для токарной обработки столь же разнообразны, как инструментов, это также может свидетельствовать о довольно большом разнообразии. Обычно обрабатываемый материал может обрабатываться закалкой стальных сплавов, таких как подшипниковых сталей, горячей и холодной ковкой, цементацией, некоторыми покрытиями, с высоким содержанием хрома.
Некоторые переменные, которые могут значительно повлиять на хорошо отлаженный процесс резания различаются по твердости материала и глубины резания.