Metallskärningsprocessen åtföljs ofta av generering av grader. Förekomsten av grader minskar inte bara bearbetningsnoggrannheten och ytkvaliteten på arbetsstycket, utan påverkar också produktens prestanda och orsakar ibland till och med olyckor. Gradning är en icke-produktiv process, som inte bara ökar produktkostnaderna och förlänger produktproduktionscykeln, utan också leder till att hela produkten skrotas på grund av felaktig gradning, vilket resulterar i ekonomiska förluster.
Eftersom avgradning är så mödosamt är det bättre att hitta ett sätt att kontrollera det från källan. Idag ska vi lära oss hur man minskar genereringen av grader vid pinnfräsning.
Huvudformer av grader vid pinnfräsning
Enligt klassificeringssystemet för skärande rörelse-skärkantsgrader inkluderar de grader som genereras i slutfräsningsprocessen huvudsakligen grader på båda sidor av huvudkanten, grader i skärriktningen för sidoskärning, grader i skärriktningen för bottenskärning, och mata och mata. Det finns fem former av riktade grader (se figur 1).
Generellt sett, jämfört med andra grader, har skärriktningsgraden utskuren från underkanten egenskaperna stor storlek och svår borttagning. Av denna anledning tar denna uppsats skärriktningsgraden utskuren ur underkanten som det huvudsakliga forskningsobjektet för att utföra forskning. Beroende på storleken och formen på graderna i underkantens skärriktning vid ändfräsning kan de delas in i följande tre typer: Typ I grader (större storlek, svåra att ta bort och högre borttagningskostnad), Typ II grader (mindre storlek Small, kan inte tas bort eller tas bort lätt) och grader av typ III är negativa grader (som visas i figur 2).
Figur 2 Typer av grader i skärriktningen utskurna ur underkanten vid fräsning
De viktigaste faktorerna som påverkar bildandet av ändfräsgrader
Gradbildning är en mycket komplex materialdeformationsprocess. Olika faktorer som arbetsstyckets materialegenskaper, geometri, ytbehandling, verktygsgeometri, verktygsskärbana, verktygsslitage, skärparametrar och användning av kylvätska påverkar alla direkt bildningen av grader. Figur 3 är ett blockschema över faktorer som påverkar ändfräsningsgrader. Under specifika fräsförhållanden beror formen och storleken på ändfräsgrader på de kombinerade effekterna av olika påverkande faktorer, men olika faktorer har olika effekter på bildningen av grader.
01 In-/utgång av verktyg
I allmänhet är graden som genereras när verktyget skruvas ut ur arbetsstycket större än graden som genereras när verktyget skruvas in i arbetsstycket. Som visas i figur 4 visar figur 4a verktygets terminalyta som skruvas ut ur arbetsstycket, vilket är benäget att producera större grader av typ I, medan i figur 4b skruvas verktyget in i arbetsstycket och de genererade graderna är vanligtvis typ II grader. Lägg till WeChat: Yuki7557 för att skicka 10G CNC-handledning
Fig.4 Effekt av fräsmetoden på gradbildning
02 Plan utskärningsvinkel
Den plana skärvinkeln har stor inverkan på bildandet av grader i skärriktningen vid skärning av underkanten. Den plana utskärningsvinkeln definieras som riktningen för skärhastigheten (vektorsyntes av verktygshastighet och matningshastighet) och vinkeln mellan orienteringen av arbetsstyckets ändytor. Riktningen på arbetsstyckets ändyta är från verktygets inskruvningspunkt till verktygets urskruvningspunkt. Som visas i figur 5 är Ψ den plana skärvinkeln och dess intervall är 0 grader<>
Figur 5 Plan utskärningsvinkel
Testresultaten visar att borrhöjden ändras med skärdjupet, det vill säga, graderna ändras från typ I-grad till typ II-grad med ökningen av skärdjupet. Det minsta fräsdjup som ger typ II grader brukar kallas för gränssnittsdjupet, uttryckt i dcr. Figur 6 visar effekten av plan blyvinkel och skärdjup på gradhöjden vid bearbetning av en aluminiumlegering.
Fig.6 Gradform och plan skärvinkel och skärdjup
Det kan ses av figur 6 att ju större plan utskärningsvinkel är, desto större är gränssnittsdjupet; när den plana utskärningsvinkeln är större än 120 grader är storleken på typ I-graden större och gränssnittsdjupet för övergången till typ II-graden är också stort. Därför är en liten plan skärvinkel gynnsam för generering av grader av typ II, eftersom ju mindre Ψ är, är den stödjande styvheten hos terminalytan relativt förbättrad, och graderna är mindre benägna att bildas.
Det framgår av figur 5 att storleken och riktningen av matningshastigheten kommer att ha en viss inverkan på storleken och riktningen av komposithastigheten v, och sedan påverka den plana skärvinkeln och bildandet av grader. Därför, ju större matningshastigheten och utgångskantens förskjutningsvinkel, desto mindre Ψ, desto mer gynnsamt för att undertrycka bildningen av större grader (som visas i figur 7).
Fig.7 Effekt av matningsriktning på gradbildning
03 Verktygsnäsutgångssekvens EOS
Vid pinnfräsning bestäms gradstorleken till stor del av verktygsspetsarnas utgångssekvens. Som visas i figur 8: punkt A är punkten på den mindre skäreggen, punkt C är punkten på huvudskäreggen och punkt B är spetsen på verktygets nos. Det antas att verktygsnosen är skarp, det vill säga radien för verktygsnosbågen beaktas inte. Om BC-kanten lämnar arbetsstycket först, och AB-kanten lämnar arbetsstycket senare, hängs spånen på den bearbetade ytan, och när fräsningen fortskrider skjuts spånen ut ur arbetsstycket och bildar en större underkant och skär ut skärriktningen grader. Om AB-kanten lämnar arbetsstycket först, och BC-kanten lämnar arbetsstycket senare, hänger spånan på övergångsytan och skärs ut ur arbetsstycket och bildar en mindre underkant som skär ut skärriktningsgraden.
Testet visar att: ①Utgångssekvensen för verktygsnosen som ökar gradens storlek är: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Resultaten som produceras av EOS är desamma, men under samma utgångssekvens är gradstorleken som produceras av plastmaterial större än den som produceras av spröda material.
Verktygsnosens utgångssekvens är inte bara relaterad till verktygets geometriska form, utan också relaterad till faktorer som matningshastighet, fräsdjup, arbetsstyckets geometriska storlek och skärförhållanden. Det är en kombination av olika faktorer som påverkar bildandet av grader.
Figur 8 Utgångssekvensen för verktygets nos och bildandet av grader
04 Andra faktorer
① Fräsparametrar, frästemperatur, skärmiljö etc. kommer också att ha en viss inverkan på bildandet av grader. Effekten av några huvudfaktorer såsom matningshastighet, fräsdjup, etc. återspeglas av teorin om plan skärvinkel och EOS-teorin för verktygets nosutgångssekvens. Jag går inte in på detaljer här.
②Ju bättre plasticitet arbetsstyckets material är, desto lättare är det att bilda grader av I-typ. Vid ändfräsning av spröda material, om matningshastigheten eller den plana skärvinkeln är stor, bidrar det till bildandet av typ III grader (brister).
③När vinkeln mellan arbetsstyckets terminalyta och det bearbetade planet är större än en rät vinkel, kan bildningen av grader undertryckas på grund av den förbättrade stödstyvheten hos terminalytan.
④Användningen av fräsvätska bidrar till att förlänga verktygets livslängd, reducera verktygsslitage, smörja fräsningsprocessen och minska gradstorleken.
⑤ Verktygsslitage har stor inverkan på bildningen av grader. När verktyget slits i viss utsträckning ökar verktygsspetsens båge, inte bara storleken på graden i riktning mot verktygets utträde ökar, utan också storleken på graderna i verktygsskärningsriktningen. Mekanismen behöver studeras ytterligare studera på djupet.
⑥ Andra faktorer som verktygsmaterial har också en viss inverkan på bildningen av grader. Under samma skärförhållanden är diamantverktyg mer gynnsamma för att undertrycka gradbildning än andra verktyg.
Grundläggande sätt att kontrollera gradbildning vid pinnfräsning
Bildandet av ändfräsningsgrader påverkas av många faktorer, det är inte bara relaterat till den specifika fräsningsprocessen, utan också relaterat till arbetsstyckets struktur, verktygsgeometri och andra faktorer. För att minska ändfräsningsgrader måste genereringen av grader kontrolleras och reduceras ur många aspekter.
01 Rimlig konstruktion
Bildandet av grader påverkas till stor del av arbetsstyckets struktur. Arbetsstyckets struktur är annorlunda, och formen och storleken på graderna vid kanterna efter bearbetning är också mycket olika. Om arbetsstyckets material och ytbehandling är förutbestämda, är arbetsstyckets geometri och kant en viktig faktor för att bestämma gradbildning. Figur 9 visar att fasning läggs till ändytan av arbetsstycket för att minska grader.
Figur 9 Lägg till utgångskantens fasningsmetod
02 Lämplig bearbetningssekvens
Bearbetningssekvensen har också ett visst inflytande på formen och storleken på ändfräsningsgraderna. Beroende på gradernas form och storlek är också arbetsbelastningen och relaterade kostnader för gradning olika. Att välja en lämplig bearbetningssekvens är därför ett effektivt sätt att minska kostnaderna för gradning. Figur 10 visar användningen av lämplig bearbetningssekvens för att styra genereringen av större grader.
Figur 10 Välj kontrollmetoden för bearbetningssekvensen
I figur 10a, om hålet borras först och sedan planet fräss, genereras lätt stora utskärnings- och fräsgrader på hålets omkrets; om planet fräss först och sedan borras hålet finns det bara små borr-in-skärningsgrader på hålets omkrets. På liknande sätt, i figur 10b, är storleken på den grad som bildas genom fräsning av den övre ytan först och sedan fräsning av den konkava konturen mindre än den som bildas genom att först bearbeta den konkava konturen och sedan fräsa planet.
03 Undvik verktygsuttag
Att undvika bortdragning av verktyg är ett effektivt sätt att undvika gradbildning, eftersom verktygsbortdragning är huvudfaktorn för gradbildning i skärriktningen. Vanligtvis producerar fräsen större grader när den skruvas loss från arbetsstycket och mindre grader när den skruvas in i arbetsstycket. Därför bör fräsen undvikas att snurra ut så mycket som möjligt under bearbetningen. Liksom i figur 4 är felet som produceras med användning av figur 4b mindre än det som produceras i figur 4a.
04 Välj en lämplig klippväg
Från den tidigare analysen kan man se att när utskärningsvinkeln för planet är mindre än ett visst värde, är storleken på den genererade graden mindre. Den plana skärvinkeln kan ändras genom att ändra fräsbredden, matningshastigheten (storlek och riktning) och rotationshastighet (storlek och riktning). Därför kan generering av typ I grader undvikas genom att välja en lämplig verktygsbana (se figur 11).
Figur 11 Styra verktygsbanan
Figur 11a visar den traditionella sicksackverktygsbanan och den skuggade delen i figuren indikerar den del där stora grader i skärriktningen kan genereras. Figur 11b använder en förbättrad verktygsbana, som kan undvika generering av skärande grader. Även om verktygsbanan i fig. 11b är något längre än den i fig. 11a och tar något längre fräsningstid, eftersom ingen ytterligare gradningsprocess krävs, kräver användning av fig. 11a mycket avgradningstid (även om den skuggade delen i figuren Det vill säga, det finns inte många ställen där graderna genereras, men alla kanter där graderna är belägna måste korsas vid faktisk gradning), så generellt sett är skärvägen som visas i figur 11b bättre än rutten som visas i figuren 11a vad gäller styrning av grader.
05 Välj lämpliga fräsparametrar
Ändfräsningsparametrar (som matning per tand, ändfräsningsbredd, ändfräsdjup och verktygets geometriska vinkel etc.) har ett visst inflytande på bildningen av grader. Tabell 1 listar flera principer för val av ändfräsningsparametrar för att minska gradstorleken.
Tabell 1 Gradtyper och behandlingsmetoder
5 speciella avgradningsmetoder
01 Elektrolytisk gradning
Den så kallade elektrolytiska gradningen är en kemisk gradningsmetod, som kan ta bort grader efter bearbetning, slipning och stansning samt runda eller fasa av metalldelars vassa kanter.
En elektrolytisk bearbetningsmetod som använder elektrolys för att ta bort grader från metalldelar, förkortat ECD på engelska. Fäst verktygskatoden (vanligtvis mässing) nära borrdelen av arbetsstycket, med ett visst mellanrum (vanligtvis 0.3-1mm) mellan de två. Den ledande delen av verktygskatoden är inriktad med gradkanten och den andra ytan är täckt med ett isolerande skikt, så att elektrolysen koncentreras på graddelen. Lägg till WeChat: Yuki7557 för att skicka 10G CNC-handledning
Under bearbetning är verktygets katod ansluten till DC-strömförsörjningens negativa pol och arbetsstycket ansluten till DC-strömförsörjningens positiva pol. En lågtryckselektrolyt (vanligtvis natriumnitrat eller vattenlösning av natriumklorat) med ett tryck på 0.1 till 0.3 MPa strömmar mellan arbetsstycket och katoden. När likströmsförsörjningen slås på, kommer graderna att tas bort genom anodisk upplösning och tas bort av elektrolyten.
bild
Elektrolyten är till viss del frätande och arbetsstycket bör rengöras och rostskyddas efter gradning. Elektrolytisk avgradning är lämplig för att ta bort grader i dolda delar av korsande hål eller delar med komplexa former. Produktionseffektiviteten är hög och avgradningstiden tar i allmänhet bara några sekunder till tiotals sekunder.
Denna metod används ofta för avgradning av kugghjul, splines, vevstakar, ventilkroppar och vevaxelns oljepassagehål, samt rundning av skarpa hörn. Nackdelen är att närheten av delgraden också utsätts för elektrolys, ytan kommer att förlora sin ursprungliga lyster och till och med påverka dimensionsnoggrannheten.
02 Abrasiv flödesgradning
Abrasive Flow Machining (AFM) är en ny finish- och gradningsprocess som utvecklades i slutet av 1970-talet utomlands. Denna process är särskilt lämplig för grader som precis kommit in i efterbehandlingsstadiet, men för små och långa hål och metallformar med orimlig botten etc. är inte lämpliga för bearbetning.
03 Magnetisk slipning och gradning
Under magnetisk slipning placeras arbetsstycket i det magnetiska fältet som bildas av de två magnetiska polerna, och magnetiska slipmedel placeras i gapet mellan arbetsstycket och de magnetiska polerna. Under inverkan av den magnetiska kraften är slipmedlen anordnade prydligt längs den magnetiska kraftlinjens riktning för att bilda en mjuk och styv magnetisk slipmaskin. Borsta, när arbetsstycket roterar och vibrerar axiellt i magnetfältet, kommer arbetsstycket och slipmedlet att röra sig i förhållande till varandra, och slipborsten kommer att slipa arbetsstyckets yta; den magnetiska slipmetoden kan effektivt och snabbt slipa och avgrada delen, vilket är lämpligt för Delar av olika material, olika storlekar och olika strukturer är en efterbehandlingsmetod med låg investering, hög effektivitet, bred applikation och god kvalitet.
För närvarande har främmande länder kunnat slipa och avgrada de inre och yttre ytorna på den roterande kroppen, platta delar, kuggar, komplexa profiler, etc., ta bort oxidskalor på ledningar och rengöra kretskort.
04 Termisk gradning
Termisk avgradning (TED) är att bränna bort graderna genom att använda den höga temperatur som genereras efter deflagreringen av blandningen av väte och syrgas eller syre och naturgas. Det är att passera syre och syre eller naturgas och syre i en sluten behållare och antända den genom ett tändstift, så att blandningen kommer att deflagrera på ett ögonblick och frigöra en stor mängd värmeenergi för att ta bort grader. Men efter att arbetsstycket detonerats och bränts kommer dess oxiderade pulver att fästa på ytan av arbetsstycket, som måste rengöras eller betas.
05 Mirai Kraftfull ultraljudsgradning
Mirai kraftfulla ultraljudsgradningsteknik är en gradningsmetod som har blivit populär de senaste åren. Rengöringseffektiviteten är 10 till 20 gånger högre än för vanliga ultraljudsrengöringsmaskiner. Hålen är jämnt fördelade i vattentanken, så att ultraljudsrengöring inte behöver användas. Doseringen kan genomföras inom 5 till 15 minuter samtidigt.
