Pamatojoties uz daudzu gadu praktisko atkļūdošanas pieredzi uz vietas, sākot no metāla instrumentu griešanas principiem, apvienojumā ar tādiem faktoriem kā instrumenta materiāls, griešanas parametri, tīrītāja mala, priekšgala leņķis, apstrādes metode un kompozītmateriālu instruments, tiek ieviestas sešas optimizācijas metodes. samazināt griešanas izmaksas. Ražošanas efektivitātes uzlabošanas mērķis.
01
Priekšvārds
Manas valsts apstrādes rūpniecības straujā attīstība ir radījusi milzīgus ekonomiskos ieguvumus mūsu valstij un pat pasaulei. Tirgus konkurencei kļūstot arvien sīvākai, izmaksu samazināšana un efektivitātes uzlabošana ir kļuvušas par problēmām, ar kurām jāsaskaras ikvienam uzņēmumam. Lai efektīvi samazinātu izmaksas un palielinātu efektivitāti, ir nepieciešams analizēt ražošanas izmaksu sastāvu. Ražošanas izmaksas sastāv no trim daļām: tiešie materiāli, tiešā darbaspēka un ražošanas pieskaitāmās izmaksas. Tiešie materiāli attiecas uz darba objektiem ražošanas procesā, kas tiek pārstrādāti pusfabrikātos vai gatavos izstrādājumos, un to lietošanas vērtība pēc tam kļūst par citu lietošanas vērtību. Tiešais darbaspēks attiecas uz ražošanas procesā patērētajiem cilvēkresursiem, kurus var aprēķināt pēc algas, labklājības izdevumiem utt. Ražošanas izdevumi attiecas uz tādām iekārtām kā rūpnīcas, mašīnas, transportlīdzekļi un iekārtas, ražošanas procesā izmantotie materiāli un palīgmateriāli. Daļa to patēriņa tiek iekļauta izmaksās, izmantojot nolietojumu, bet otra daļa ir uzturēšana, fiksētie izdevumi, mašīnu materiālu patēriņš un palīgmateriālu patēriņš ir iekļauts izmaksās. Šajā rakstā ir optimizētas vairākas instrumentu lietošanas metodes, lai samazinātu instrumentu patēriņa izmaksas un uzlabotu apstrādes efektivitāti, tādējādi panākot darbgaldu lietošanas izmaksu ietaupījumu.
02
Mainiet instrumenta materiālu, lai uzlabotu apstrādes efektivitāti
Parasti izmantotie instrumentu materiāli ir: ātrgaitas tērauds, karbīds, keramika, CBN un PCD. CBN un PCD ir augstāka cietība, visaugstākā nodilumizturība, un to materiāli ir salīdzinoši trausli. Ātrgaitas tēraudam ir vislabākā izturība, taču tā cietība ir ļoti zema un nodilumizturība ir slikta.
Ātrgaitas tērauds ir leģēts tērauds ar augstu oglekļa saturu. Galvenie sakausējuma elementi ir volframs, hroms, molibdēns, kobalts, vanādijs un alumīnijs utt., un tie satur lielu daudzumu karbīdu. Ātrgaitas tērauda griezējinstrumentiem ir augsta stingrība un salīdzinoši zema cietība. Priekšrocības ir tādas, ka tie ir lēti, tiem ir augsta plastika un var apstrādāt gandrīz visus materiālus. Tie bija galvenie materiāli, ko izmantoja agrīnajos griezējinstrumentos. Trūkumi ir tādi, ka tiem ir nepieciešamas augstākas prasības operatoriem un nepieciešams roku darbs. Asināšana un griešanas ātrums, ko var izturēt ātrgaitas tērauda materiāli, ir ļoti zems. Piemēram, sagataves materiāls ir 45 tērauds, cietība ir 250 HBW, griešanas ātrums ir 30 ~ 60 m / min, un griešanas efektivitāte ir zema.
Pašlaik visbiežāk izmantotais instrumentu materiāls ir pārklāts karbīds. Pārklāto karbīda instrumentu cietība un karstumizturība ir labāka nekā ātrgaitas tērauda instrumentiem. Tas var izturēt lielāku griešanas ātrumu ar griešanas ātrumu no 100 līdz 300 m/min[1].
Ņemot par piemēru tērauda virpošanas detaļu ārējo apli, ja karbīda virpošanas instrumentus izmanto, lai aizstātu ātrgaitas tērauda virpošanas instrumentus, griešanas ātrumu var palielināt no 50 m/min līdz 180 m/min, un efektivitāte palielinās par vairāk nekā 3 reizes, un karbīda instrumentiem ir arī augstāki griezējinstrumenti. dzīvi. Karbīda virpošanas instrumenti ar maināmiem asmeņiem nav jāasina, vienkārši nomainiet asmeni, un operatoram nav nepieciešamas asināšanas prasmes.
Papildus ātrgaitas tērauda un karbīda griešanas instrumentiem ir arī keramika, CBN un PCD. Šiem trim materiāliem ir lielāks griešanas ātrums – vairāk nekā 1000m/min, taču to pielietojuma diapazons ir ierobežots. Keramiku un CBN parasti izmanto, lai apstrādātu čuguna sagataves un tērauda sagataves ar augstu cietību virs 50 HRC. PCD parasti izmanto alumīnija, plastmasas, koka un karbīda apstrādei, bet nevar apstrādāt čuguna detaļas [2].
Kā piemēru ņemot alumīnija sakausējuma frēzes, ātrgaitas tērauda frēžu griešanas ātrums ir 120–300 m/min. Mapal zīmola karbīda frēžu HP615 materiāla ieteicamais griešanas ātrums ir 700m/min, savukārt var izmantot frēzes, kas izgatavotas no PCD materiāla. Griešanas ātrums ir 1500 ~ 2000 m/min.
03
Griešanas parametru ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku un ražošanas efektivitāti
Lai uzlabotu apstrādes efektivitāti un instrumenta kalpošanas laiku, ir jānosaka, vai griešanas parametri ir saprātīgi, un jāanalizē katra griešanas parametra ietekme uz instrumenta kalpošanas laiku un efektivitāti. Griešanas parametri ietver griešanas ātrumu (lineāro ātrumu), padeves ātrumu un atpakaļgriešanas apjomu, ko sauc arī par trim griešanas elementiem.
3.1 Griešanas ātrums vc
Attiecība starp griešanas ātrumu vc un vārpstas ātrumu ir vc=πDn/1000, kur D ir instrumenta/sagataves efektīvais diametrs (vienība: mm), un n ir darbgalda ātrums (vienība: r/min ). Ja griešanas ātrums ir pārāk liels, palielinās sānu nodilums un pasliktināsies sagataves virsmas kvalitāte. Ja griešanas ātrums ir ārkārtīgi liels, ieliktnis tiks pakļauts arī plastiskai deformācijai. Griešanas ātruma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku ir parādīta 1. attēlā.
bilde
1. attēls. Griešanas ātruma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku
3.2 Padeves ātrums vf
Padeves ātruma aprēķina formula ir vf{0}}fZZnn, fZ ir instrumenta padeve (vienība ir mm/z), Zn ir efektīvo griešanas šķautņu skaits (vienība ir vienības), n ir darbgalda ātrums (vienība ir r/min). Ja padeves ātrums ir pārāk liels, skaidas tiks nekontrolētas, un apstrādātās virsmas kvalitāte pasliktināsies. Griešanas jauda ir liela, un šķembas ietekmēs instrumentu vai apstrādāto virsmu. Padeves ātruma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku ir parādīta 2. attēlā.
bilde
2. attēls. Padeves ātruma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku
3.3 Aizmugurējā naža daudzums ap
Aizmugures griešanas apjoms attiecas uz starpību starp negriezto virsmu un griezto virsmu. Atpakaļgriešanas apjoma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku ir parādīta 3. attēlā.
bilde
3. attēls Atpakaļgriešanas apjoma ietekmes līkne uz instrumenta kalpošanas laiku
Starp trim griešanas faktoriem instrumenta kalpošanas laiku ietekmē griešanas ātrums, padeves ātrums un atpakaļsaistes apjoms. Aizmugures griešanas daudzuma ietekme ir vismazākā, padeves ātrumam ir lielāka ietekme nekā aizmugurējā griešanas daudzumam, un griešanas ātrumam ir vislielākā ietekme uz asmens kalpošanas laiku.
Lai iegūtu augstāko instrumenta kalpošanas laiku, optimizācijas parametru virziens ir: maksimizēt aizmuguri, lai samazinātu instrumenta gājienu skaitu; maksimāli palielināt padeves ātrumu, lai saīsinātu griešanas laiku; samaziniet griešanas ātrumu, lai iegūtu vislabāko instrumenta kalpošanas laiku.
Lai uzlabotu rupjās apstrādes efektivitāti, varat sākt, optimizējot atpakaļgriešanas apjomu. Ja instrumenta ceļi ir daudz, palieliniet atpakaļgriešanas apjomu un samaziniet instrumenta ceļu vai palieliniet atpakaļgriešanas apjomu, samaziniet griešanas ātrumu un uzlabojiet instrumenta kalpošanas laiku. , palielināt padeves ātrumu un nodrošināt apstrādes efektivitāti.
3.4. Lietojuma piemēri
Automobiļu detaļu apstrādes rūpnīcā ražotais atloks ir parādīts 4. attēlā. Esošais apstrādes risinājums ir neefektīvs, un ir jāoptimizē dažādi griešanas parametri, lai uzlabotu instrumenta kalpošanas laiku un ražošanas efektivitāti.
bilde
4. attēls Atloka
Optimizējiet apstrādes plānu, palielinot atpakaļgriešanas apjomu, samazinot instrumenta ceļus un samazinot griešanas ātrumu. Pirms optimizācijas instrumentu ceļi bija daudz un haotiski, bet pēc optimizācijas instrumenta ceļi bija skaidri, kā parādīts 5. un 6. attēlā. Parametri pirms un pēc optimizācijas ir parādīti 1. tabulā. Pēc optimizācijas instrumenta kalpošanas laiks ir palielināts no 15 daļām līdz 31 daļai.
bilde
5. attēls Priekšējā instrumenta ceļa optimizēšana
bilde
6. attēls Optimizēts instrumenta ceļš
1. tabula Parametri pirms un pēc optimizācijas
bilde
Faktors, kas mēra asmens griešanas veiktspēju, ir griešanas ātrums. CNC sistēma nolasa vārpstas ātrumu. Daudzi programmētāji, izstrādājot programmas, ņem vērā tikai ātrumu un ignorē diametra koeficientu. Tomēr faktiskajā apstrādē lielāka ietekme ir arī diametra koeficientam. Piemērā ņemot virpošanu, kad sagataves diametrs D ir 50mm un darbgalda ātrums n ir 1000r/min, lineārais ātrums vc=157m/min. Ja sagataves diametrs D ir 100 mm un darbgalda ātrums n ir 1000 r/min, lineārais ātrums vc{5}}m/min.
Saskaņā ar instrumenta paraugu griešanas ātrums 314 m/min ir ļoti augsts, tuvu robežai, ko var izturēt karbīda asmens. Liels griešanas ātrums var paātrināt instrumenta nodiluma procesu un samazināt instrumenta kalpošanas laiku.
No tā var redzēt, ka ar vienu un to pašu darbgalda ātrumu, dažādiem sagataves diametriem un instrumenta griešanas ātrumiem, kad instrumenta kalpošanas laiks ir pārāk mazs, var pārbaudīt, vai to nav izraisījis pārāk liels griešanas ātrums.
04
Stikla tīrītāja malas ietekme uz griešanas efektivitāti
Stikla tīrītāja slotiņas gala leņķis sastāv no 3 līdz 9 lokiem ar dažādiem rādiusiem, un loka rādiuss var sasniegt vairāk nekā 900 mm. Attiecība starp instrumenta uzgaļa fileju, padeves daudzumu un virsmas kvalitāti ir
Rmax＝fn²/8r(1)
Rmax (tīrīšanas mala)=Rmax/² (2)
Formulā fn ir padeves daudzums (mm/r); r ir instrumenta gala filejas rādiuss (mm); Rmax ir augstuma starpība starp griešanas virsmas smaili un iedobi (mm).
Šī metode ir piemērota apdares virpošanai vai urbšanai. Pati tīrītāja instrumentam nav ātrās padeves funkcijas. Taču pēc iepriekšējās formulas var secināt, ka tīrītāja instrumenta raksturlielumi ir šādi: ja apstrādes parametri ir vienādi, tīrītāja instrumenta virsmas kvalitāti var palielināt 1 reizi; ja virsmas kvalitāte ir vienāda, tīrītāja instrumenta padeves ātrumu var palielināt par 1 reizi. .
Ja nepieciešama vienāda virsmas kvalitāte, izmantojot tīrītāju instrumentus, var izmantot lielāku padeves ātrumu.
Ņemot vērā izvades apvalka gala virsmas apstrādi kā efektivitātes uzlabošanas piemēru, sagataves materiāls ir QT500 un virsmas raupjuma vērtība Ra Nepieciešama mazāka vai vienāda ar 1,6 μm. Lai uzlabotu cikla laiku, tika izmantota tīrītāja slotiņa. Pamatojoties uz to pašu virsmas raupjuma prasību izpildi, padeves ātrums tika palielināts no 0,36 mm/r līdz 0,5 mm/r. Izmērītā virsmas raupjuma vērtība Ra=1,33 μm, un asmens kalpošanas laiks bija tāds pats. Dažādi apstrādes parametri, izmantojot parastos virpošanas ieliktņus un tīrītāju ieliktņus, ir parādīti 2. tabulā. Izvades apvalka gala virsma pēc optimizācijas ir parādīta 7. attēlā.
2. tabula Parasto virpošanas ieliktņu un tīrītāju ieliktņu dažādi apstrādes parametri
bilde
bilde
7. attēls Optimizēta izvades apvalka gala virsma
05
Galvenā novirzes leņķa ietekme uz griešanas efektivitāti
Barība uz vienu zobu tika minēta iepriekšējā īsajā ievadā padeves ātruma jēdzienam. Dažu zīmolu instrumentu paraugos kā griešanas parametrs ir ieteikts maksimālais skaidu biezuma sešskaldnis, nevis padeve uz vienu zobu. Jo tas, kas nosaka padeves daudzumu, ir maksimālais skaidas biezuma sešskaldnis un instrumenta virziena leņķis Kr. Reklāmguvuma formula ir hex=fzsinKr.
Ja galvenais novirzes leņķis ir 90 grādi, fz=hex, instrumenta maksimālais skaidas biezums ir tāds pats kā padeve uz vienu zobu. Samazinoties galvenajam novirzes leņķim, padeves ātrumu var palielināt.
Kā piemēru ņemot kvadrātveida plecu frēzi (skat. 8. attēlu), 90 grādu kvadrātveida plecu frēzes zobu skaits ZN ir 5 rievas, n=1000r/min, hex=0.2mm , fz=0.2mm/z, darbgalda padeves ātrums vf =0.2×5×1000=1000 (mm/min).
bilde
a) Kvadrātveida plecu frēzes struktūras diagramma
bilde
b) Fiziski objekti
Attēls 8 90 grādu kvadrātveida plecu frēze
45 grādu priekšējā leņķa sejas frēze (sk. 9. att.) ZN ir 5 rievas, n=1000r/min, hex=0.2mm, fz=hex /sin45 grādi {{8} },282 mm/z, tad darbgalda padeves ātrums vf=0,282×5×1000=1410 (mm/min).
bilde
a) Slīpfrēzes struktūras diagramma
bilde
b) Fiziski objekti
Attēls 9 45 grādu kvadrātveida plecu frēze
10 grādu priekšējā leņķa sejas frēze (sk. 10. att.) ZN ir 5 malas, n=1000r/min, hex=0.2mm, fz= hex/sin10 grādi {{8} },156 mm/z, pēc tam darbgalda padeves ātrums vf=1,156×5×1000=5780 (mm/min).
bilde
a) Signāls
bilde
b) Fiziski objekti
Attēls 10 10 grādu kvadrātveida plecu frēze
Rezumējot, pie tāda paša veida asmeņa griešanās ātruma, jo mazāks ir galvenais novirzes leņķis, jo lielāku padeves ātrumu var izmantot. Ir vērts atzīmēt, ka 90 grādu kvadrātveida plecu frēze galvenokārt iztur radiālo spēku, un aksiālais spēks tuvojas nullei. Tā kā galvenais novirzes leņķis samazinās, ņemot par piemēru 10 grādu galvenā novirzes leņķa frēzi, tas galvenokārt iztur aksiālo spēku. Radiālais spēks ir ļoti mazs. Jo mazāks ir galvenais novirzes leņķis, jo lielāka ir vibrācijas tendence un lielāka patērētā jauda.
06
Apstrādes metožu ietekme uz griešanas efektivitāti
Griešanas instrumenta ceļam ir arī liela ietekme uz apstrādes efektivitāti. Piemēram, pēdējā laikā populārā dinamiskā frēzēšanas metode ir efektīva trochoidālā frēzēšanas metode ar lielu atpakaļgriešanas apjomu un mazu griešanas platumu. Atšķirība no parastās trochoidālās frēzēšanas ir tāda, ka dinamiskais frēzēšanas process stingri ievēro nemainīgu skaidu biezuma sešskaldījumu. Ir augsts metāla noņemšanas ātrums. Tā kā dinamiskā frēzēšana var nodrošināt pastāvīgu griešanas spēku instrumenta griešanas laikā, apstrādes ātrums ir ātrs un stabils.
Kā piemēru var ņemt vārsta korpusa ārējās kontūras frēzēšanu, lai ilustrētu apstrādes metožu ietekmi uz griešanas efektivitāti. Apstrādājamā detaļa ir izgatavota no nerūsējošā tērauda. Grūtības ir tādas, ka instrumenta garuma un diametra attiecība sasniedz 4 reizes lielāku diametru, kas apstrādes laikā izraisa vibrāciju. Sākotnējā plānā tika izmantoti nomaināmi ieliktņa kvadrātveida plecu frēzes, kas radīja lielu griešanas vibrāciju lielās malu attiecības dēļ. Nevar normāli apstrādāt. Optimizēta karbīda gala frēžu izmantošanai, liela atpakaļgriešanas jauda, mazs griešanas platums un dinamiska frēzēšanas metode. Dinamiskā frēzēšanas instrumenta trajektorijas simulācija ir parādīta 11. attēlā, bet salīdzināšanas parametri ir parādīti 3. tabulā.
bilde
11. attēls Dinamiskā frēzēšanas instrumenta trajektorijas simulācija
3. tabula Parametru salīdzinājums
bilde
07
Uzlabojiet apstrādes efektivitāti ar kompozītmateriālu instrumentiem
Liela apjoma izstrādājumiem ražošanas efektivitātes uzlabošanai parasti izmanto kompozītmateriālu instrumentus, piemēram, slīpurbjus, kompozītmateriālu urbšanas instrumentus (skat. 12. attēlu) u.c.
bilde
12. attēls Salikto urbšanas rīks
Saliktie rīki izmanto vienu rīku, lai apstrādātu vairākas darba darbības, kas uzlabo apstrādes efektivitāti un ietaupa vairāku instrumentu instrumenta maiņas laiku. Kompozītmateriālu griešanas instrumentiem ir arī daudz trūkumu. Lielākais trūkums ir tas, ka tie nav universāli. Griešanas instrumenti ir paredzēti tikai noteiktai sagatavei, un tos nevar izmantot universāli kopā ar citām sagatavēm [3].
08
Secinājums
Šajā rakstā ir sniegti seši veidi, kā optimizēt griezējinstrumentus, kas var sniegt norādījumus, kā uzlabot ražošanas efektivitāti un samazināt izmaksas. Rīka optimizācijas metodei jābūt elastīgai, un tā ir jāveic praktiski. Pirms optimizācijas ir jāanalizē vājās vietas process, mērķtiecīgi jāoptimizē rīks un jāsaprot galvenie punkti, lai atrisinātu problēmu atbilstoši konkrētajiem ražošanas apstākļiem.
