3 geheimen over metaalbewerking die niemand u zal vertellen

Metaalsnijden is een materiaalverwijderings- en vormmethode in het metaalvormingsproces en neemt nog steeds een groot deel in van de hedendaagse mechanische productie.De metaal snijden proces is een proces waarin het werkstuk en het gereedschap op elkaar inwerken.Het gereedschap snijdt het overtollige metaal van het te bewerken werkstuk, en onder de premisse van het beheersen van de productiviteit en kosten, kan het werkstuk de geometrische nauwkeurigheid, maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit verkrijgen die voldoen aan de ontwerp- en procesvereisten.Om dit proces te bereiken, moet er een relatieve beweging zijn tussen het werkstuk en het gereedschap, dat wil zeggen de snijbeweging, die wordt geleverd door de metalen snijmachine.Werktuigmachines, armaturen, gereedschappen en werkstukken vormen een bewerkingsprocessysteem.Verschillende fenomenen en wetten van het verspaningsproces van metaal zullen bestudeerd worden in de bewegingstoestand van dit systeem.

●Inleiding tot het snijden van metaal

Metaalsnijden is een proces waarbij snijgereedschappen worden gebruikt om overtollig materiaal van een werkstuk te verwijderen, om onderdelen te verkrijgen die voldoen aan eisen zoals vorm, maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit.Er moet aan drie voorwaarden worden voldaan om dit snijproces te realiseren: er moet een relatieve beweging zijn tussen het werkstuk en het gereedschap, dat wil zeggen een snijbeweging;het gereedschapsmateriaal moet een bepaalde snijprestatie hebben;het gereedschap moet de juiste geometrische parameters hebben, dat wil zeggen de snijhoek.Het metaalsnijproces wordt uitgevoerd door werktuigmachines of handgereedschap.De belangrijkste methoden zijn draaien, frezen, schaven, slijpen, boren, kotteren, tandwielbewerking, krassen, zagen, vijlen, schrapen, slijpen, ruimen, tapdraad, hulsdraad, enz. Hoewel er verschillende vormen zijn, hebben ze gemeenschappelijke verschijnselen en wetten in veel opzichten.Deze verschijnselen en wetten vormen de gemeenschappelijke basis voor het leren van verschillende snijmethoden.

●Onderwerp Inhoud

Overzicht

De belangrijkste inhoud omvat spaanvorming en vervorming bij het verspanen van metaal, snijkracht en snijwerk, snijwarmte en snijtemperatuur, gereedschapsslijtagemechanisme en standtijd, snijtrilling en bewerkingsoppervlakkwaliteit.

Chipvormingsmechanisme

Vanuit mechanisch oogpunt is het vormingsproces van metalen chips volgens het vereenvoudigde model vergelijkbaar met het naar andere posities duwen van een stapel kaarten met een stuk gereedschap.Door de onderlinge slip tussen de kaarten gaat de afschuifvervorming van het metaalsnijgebied hier doorheen.Na dit soort vervorming, wanneer de spanen van de voorkant van het gereedschap stromen, vindt verdere wrijvingsvervorming plaats op het raakvlak tussen het gereedschap en de chip.Over het algemeen is de dikte van de chip groter dan de snijdikte en is de lengte van de chip korter dan de snijlengte.Dit fenomeen wordt chipvervorming genoemd.De afschuifvervorming die wordt veroorzaakt doordat het metaal door de voorkant van het gereedschap wordt samengedrukt, is een kenmerk van het metaalsnijproces.Vanwege verschillende werkstukmaterialen, gereedschappen en snijomstandigheden is ook de mate van spaanvervorming verschillend, zodat verschillende soorten spanen kunnen worden verkregen.

Opgebouwde tumor

Bij het snijden van algemeen staal of andere plastic materialen bij lage en gemiddelde snelheden, is er wrijving tussen de spaan en de voorkant van het gereedschap.Als de dunne laag op de chip direct voor het gereedschap wordt gescheiden van de chipmatrix onder invloed van hogere druk en temperatuur, maar deze aan de voorkant van het gereedschap wordt gehecht en vervolgens laag voor laag wordt gebonden, en een wig- gevormd spaanmateriaal dat ernstige vervorming heeft ondergaan, heeft de neiging zich op te hopen nabij de punt van het gereedschap, wat een opbouwrand wordt genoemd.De hardheid van de snijkantsopbouw is meer dan twee keer zo hoog als die van het basismateriaal en kan de snijkant vervangen.De onderkant van de opbouwrand is relatief stabiel.Er is geen duidelijke scheidslijn tussen de bovenkant en het werkstuk en de spanen.Het is gemakkelijk te breken en eraf te vallen.Sommige worden met de spanen afgevoerd en sommige blijven op het bewerkingsoppervlak liggen, waardoor het werkstuk ruw wordt.Daarom moeten we proberen de vorming van de opbouwrand tijdens het afwerken te vermijden of te remmen.Het genereren, groeien en afstoten van de snijkantsopbouw is een cyclisch dynamisch proces, dat ervoor zorgt dat de werkelijke spaanhoek en snijdiepte van het gereedschap dienovereenkomstig veranderen, waardoor fluctuaties in de snijkracht ontstaan ​​en de verwerkingsstabiliteit wordt beïnvloed.Wanneer de snijsnelheid erg laag of erg hoog is omdat er geen noodzakelijke voorwaarde is om een ​​snijkantopbouw te produceren, wordt er in het algemeen geen snijkantopbouw gegenereerd.

●Technische punten

Snijkracht

Bij het snijden worden de voor- en achterkant van het gereedschap beide onderworpen aan normaalkracht en wrijvingskracht.Deze krachten vormen een resulterende kracht F. Bij uitwendig draaien wordt de resulterende snijkracht F over het algemeen ontleed in drie onderling loodrechte componentkrachten: Tangentiële kracht F── Het staat loodrecht op het basisoppervlak van het gereedschap in de richting van de snijsnelheid, vaak de belangrijkste snijkracht;radiale kracht F──in een vlak evenwijdig aan het basisoppervlak, loodrecht op de voedingsrichting, ook wel stuwkracht genoemd;axiale kracht F──in In een vlak evenwijdig aan het basisvlak en evenwijdig aan de voedingsrichting wordt dit ook wel voedingskracht genoemd.Over het algemeen is F de grootste en zijn F en F klein.Vanwege de verschillende slijpkwaliteit en slijtagecondities van de geometrische parameters van het gereedschap en de verandering van snijcondities, varieert de verhouding van F en F tot F in een breed bereik.

De werkelijke snijkracht in het snijproces kan worden gemeten met een krachtdynamometer.Er zijn veel soorten dynamometers, weerstandsdraad en piëzo-elektrische kristaldynamometers worden vaker gebruikt.Nadat de dynamometer is gekalibreerd, kan de grootte van elk onderdeel van het snijproces worden gemeten.

Snijdende hitte

Bij het snijden van metaal wordt het werk dat wordt gedaan door de schuifvervorming van de spanen en het werk dat wordt gedaan door de wrijving tussen de voor- en achterkant van het gereedschap allemaal omgezet in warmte.Deze warmte wordt snijwarmte genoemd.Bij gebruik van snijvloeistof wordt de snijwarmte op het gereedschap, het werkstuk en de spanen voornamelijk afgevoerd door de snijvloeistof;wanneer de snijvloeistof niet wordt gebruikt, wordt de snijwarmte voornamelijk afgevoerd of overgedragen door de spanen, werkstuk en gereedschap, waarvan de door de spanen afgevoerde warmte de grootste is, en wordt de warmte afgevoerd.Hoewel de warmte van het gereedschap klein is, beïnvloedt de temperatuur aan de voor- en achterkant het snijproces en de slijtage van het gereedschap, dus het is zeer noodzakelijk om de wet van snijtemperatuurveranderingen te begrijpen.

Snijtemperatuur

Tijdens het snijproces zijn de temperaturen in de snijzone verschillend, waardoor een temperatuurveld ontstaat voor de temperatuurverdeling van de spanen en het werkstuk.Dit temperatuurveld beïnvloedt de vervorming van de spanen, de grootte van de snijkant, de kwaliteit van het bewerkte oppervlak, de bewerkingsnauwkeurigheid en de slijtage van het gereedschap.Beïnvloed de toename van de snijsnelheid.Over het algemeen wordt het metaal in de snijzone spaanders nadat het is geschoren en vervormd, en wrijft dan verder met geweld tegen de voorkant van het gereedschap.Daarom ligt het hoogste punt van de temperatuurverdeling in het temperatuurveld niet aan de rand met de grootste positieve druk, maar aan de voorkant. Het bovenste deel bevindt zich op enige afstand van de snijkant.De temperatuurverdeling in het snijgebied moet worden gemeten met de handmatige thermokoppelmethode of de infraroodtemperatuurmeetmethode.De temperatuur gemeten met de natuurlijke thermokoppelmethode is alleen de gemiddelde temperatuur van de snijzone.

Slijtage van gereedschap

De slijtage van het gereedschap tijdens het snijden is een alomvattend resultaat van de fysische en chemische effecten van snijwarmte en mechanische wrijving.Gereedschapsslijtage manifesteert zich als slijtagebanden, inkepingen en schilfers aan de achterkant van het gereedschap, halvemaanvormige slijtage die vaak aan de voorkant verschijnt, en soms oxidatieputjes en groefachtige slijtage aan de hulprug.Wanneer deze slijtage zich tot op zekere hoogte voortzet, zal het gereedschap defect raken en niet meer gebruikt kunnen worden.De factoren voor de geleidelijke slijtage van gereedschappen omvatten gewoonlijk abrasieve slijtage, adhesieve slijtage, diffusie-slijtage, oxidatieve slijtage, thermische scheurslijtage en plastische vervorming.Onder verschillende snijomstandigheden, vooral bij verschillende snijsnelheden, wordt het gereedschap beïnvloed door een of meer van de bovengenoemde slijtagemechanismen.Bij lagere snijsnelheden worden gereedschappen bijvoorbeeld over het algemeen beschadigd door abrasieve slijtage of adhesieve slijtage;bij hogere snelheden treden diffusieslijtage, oxidatieve slijtage en plastische vervorming op.

Levensduur gereedschap

De snijtijd die verstrijkt voordat het gereedschap begint te snijden en het criterium voor de standtijd bereikt, wordt de standtijd genoemd.Het criterium voor de standtijd gebruikt over het algemeen een vooraf bepaalde waarde voor gereedschapsslijtage.Het optreden van een bepaald fenomeen kan ook als criterium worden gebruikt, zoals trillingsintensivering, de ruwheid van het bewerkte oppervlak wordt verslechterd, spaanbreking en versnippering zijn niet goed.Na het bereiken van de standtijd moet het gereedschap opnieuw worden geslepen, geïndexeerd of weggegooid.De som van de standtijd van het gereedschap voordat het wordt weggegooid, wordt de totale standtijd genoemd.

In de productie worden de standtijd en het voorgestelde arbeidsuurquotum vaak bepaald volgens de verwerkingsomstandigheden volgens het principe van de laagste productiekosten of de hoogste productiviteit.

Bewerkbaarheid

Dit verwijst naar hoe gemakkelijk het is voor een onderdeel om te worden gesneden in gekwalificeerde producten.Volgens de specifieke verwerkingsobjecten en -vereisten kan het worden gebruikt als criteria zoals de lengte van de standtijd, de kwaliteit van het bewerkte oppervlak, het niveau van de metaalverwijderingssnelheid, de grootte van het snijvermogen en de moeilijkheidsgraad van spaan breken.Bij productie en experimenteel onderzoek wordt het vaak gebruikt als indicator voor de bewerkbaarheid van een bepaald materiaal.De betekenis ervan is: wanneer de standtijd minuten is, is de toegestane snijsnelheid voor het snijden van het materiaal.Hoe hoger het is, hoe beter de verwerkbaarheid is, en het duurt meestal 60, 30, 20 of 10 minuten.

Verwerking oppervlakte Kwaliteit

Meestal omvatten oppervlakteruwheid, verhardende restspanning, oppervlaktescheuren en veranderingen in de metallografische microstructuur.Er zijn veel factoren die de kwaliteit van het bewerkte oppervlak bij het snijden beïnvloeden.De snijkantradius van het gereedschap en de snijkantsopbouw zijn bijvoorbeeld de belangrijkste factoren die de oppervlakteruwheid beïnvloeden;de snijkant stompe radius van het gereedschap en de slijtage en snijomstandigheden zijn de factoren die de oppervlakteruwheid beïnvloeden.De belangrijkste factoren van werkverharding en restspanning.Daarom wordt tijdens de productie de kwaliteit van het bewerkte oppervlak vaak verbeterd door de geometrie van het gereedschap te wijzigen en redelijke snijomstandigheden te selecteren.

Scherpe trillingen

Tijdens het snijproces worden vaak mechanische trillingen zoals vrije trillingen, geforceerde trillingen of zelfopgewekte trillingen gegenereerd tussen het gereedschap en het werkstuk.Vrije trillingen worden veroorzaakt door enkele plotselinge schokken op de onderdelen van de werktuigmachine en zullen geleidelijk afnemen.Geforceerde trillingen worden veroorzaakt door de continu wisselende interferentiekracht binnen of buiten de werktuigmachine, en de invloed ervan op het snijden hangt af van de grootte en frequentie van de interferentiekracht.Zelfopgewekte trilling is de initiële trilling veroorzaakt door de plotselinge interferentiekracht tussen het gereedschap en het werkstuk, die de spaanhoek, vrijloophoek en snijsnelheid van het gereedschap verandert, evenals trillingskoppeling, enz., en verkrijgt de periode van de stationaire energie.De energie van seksuele actie bevordert en onderhoudt vibratie.Over het algemeen kunnen verschillende primitieve zelfopgewekte trillingen worden gegenereerd, afhankelijk van de snijomstandigheden, en de klappersporen die op het bewerkte oppervlak achterblijven, zullen meer gebruikelijke regeneratieve zelfopgewekte trillingen produceren.De bovengenoemde verschillende trillingen hebben gewoonlijk invloed op de oppervlaktekwaliteit van het toegevoegde gereedschap, verkorten de levensduur van de werktuigmachine en het gereedschap, verminderen de productiviteit en veroorzaken geluid, dat uiterst schadelijk is en moet worden geëlimineerd of verminderd.

Chip controle

Verwijst naar het beheersen van de vorm en lengte van chips.Door de krulradius en de afvoerrichting van de spanen te regelen, komen de spanen in botsing met het werkstuk of het gereedschap en wordt de krulradius van de spanen gedwongen te vergroten en wordt de spanning in de spanen geleidelijk verhoogd totdat de krulradius van de gebroken chips kunnen worden gewijzigd door de krulradius van de chip te wijzigen.Dikte, spaangroeven of spaanbrekers worden aan de voorkant van het gereedschap geslepen om te regelen, en de afvoerrichting wordt voornamelijk geregeld door een redelijke intredehoek en bladhelling te selecteren.Moderne mensen zijn in staat geweest om twee- of driecijferige codering te gebruiken om de vorm van verschillende chips weer te geven, en algemeen wordt aangenomen dat kortgebogen chips redelijke chipbrekende vormen zijn.

Snijvloeistof

Wordt ook koelsmeervloeistof genoemd en wordt gebruikt om wrijving tijdens het snijproces te verminderen en de snijtemperatuur te verlagen om de standtijd, de verwerkingskwaliteit en de productie-efficiëntie te verbeteren.Veelgebruikte snijvloeistoffen zijn snijolie, emulsie en chemische snijvloeistof.