 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( ноябрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Насадка для инструмента - это невращающийся режущий инструмент, используемый в токарных станках по металлу , формовочных станках и строгальных станках . Такие фрезы также часто называют стандартным названием одноточечного режущего инструмента , в отличие от других режущих инструментов, таких как пила или водоструйный резак . Передний край измельчается в соответствии с конкретной обработкой операции и может быть заточен или реконструированные по мере необходимости. Во время резки шлифованная насадка жестко удерживается держателем инструмента.
Геометрия [ править ]
Задний передний гребень помогает контролировать направление стружки, которая естественным образом загибается в работу из-за разницы в длине внешней и внутренней частей реза. Это также помогает противодействовать давлению на инструмент во время работы, втягивая инструмент в работу.
Боковые грабли вместе с задними граблями контролируют поток стружки и частично противодействуют сопротивлению заготовки движению фрезы и могут быть оптимизированы в соответствии с конкретным разрезаемым материалом. Для латуни, например, требуется угол наклона спинки и стороны 0 градусов, а для алюминия - угол наклона спины 35 градусов и боковой угол наклона 15 градусов.
Радиус носа делает окончание пропила более гладким, поскольку он может перекрывать предыдущий рез и устранять пики и впадины, создаваемые заостренным инструментом. Наличие радиуса также укрепляет наконечник, поскольку острие острия довольно хрупкое. Радиус носа варьируется в зависимости от операций обработки, таких как черновая, получистовая или чистовая обработка, а также от обрабатываемого материала детали, такого как сталь, чугун, алюминий и других.
Все остальные углы предназначены для зазора, чтобы никакая часть инструмента, кроме самой режущей кромки, не могла касаться работы. Угол переднего зазора обычно составляет 8 градусов, а угол бокового зазора составляет 10-15 градусов и частично зависит от ожидаемой скорости подачи.
Рекомендуются минимальные углы, необходимые для выполнения требуемой работы, потому что инструмент становится слабее по мере того, как лезвие становится более острым из-за уменьшения опоры за кромкой и меньшей способности поглощать тепло, выделяемое при резке.
Углы граблей на верхней части инструмента не обязательно должны быть точными для резки, но для эффективной резки будет оптимальный угол для заднего и бокового граблей.
Материалы [ править ]
Стали [ править ]
Изначально все долота изготавливались из высокоуглеродистой инструментальной стали с соответствующей закалкой и отпуском . С момента появления быстрорежущей стали (HSS) (первые годы 20-го века), спеченного карбида (1930-е годы), керамических и алмазных фрез эти материалы постепенно вытеснили более ранние виды инструментальной стали почти во всех сферах применения. Большинство современных насадок изготавливается из быстрорежущей стали, кобальтовой стали или карбида.
Карбиды и керамика [ править ]
Карбид , керамика (например, кубический нитрид бора) и алмаз, имеющие более высокую твердость, чем HSS, в большинстве случаев позволяют снимать материал быстрее, чем HSS. Поскольку эти материалы более дорогие и более хрупкие, чем сталь, обычно корпус режущего инструмента изготавливается из стали, и к нему прикрепляется небольшая режущая кромка из более твердого материала. Режущая кромка обычно либо навинчивается, либо зажимается (в этом случае она называется пластиной), либо припаяна к стальному хвостовику (обычно это делается только для твердого сплава).
Вставки [ править ]
Почти во всех высокопроизводительных режущих инструментах используются сменные пластины . На это есть несколько причин. Прежде всего, при очень высоких скоростях резания и подаче, поддерживаемых этими материалами, режущий конец может достигать достаточно высоких температур, чтобы расплавить припой, удерживающий его на хвостовике. Экономика также важна; Пластины сделаны симметрично, так что, когда первая режущая кромка затупится, они могут вращаться, представляя новую режущую кромку. Некоторые пластины даже сделаны так, что их можно переворачивать, что дает до 16 режущих кромок на пластину. Есть много типов пластин: одни для черновой обработки, другие для чистовой обработки. Другие предназначены для специализированных работ, таких как нарезание резьбы или канавок. В отрасли используется стандартизированная номенклатура для описания пластин по форме, материалу, материалу покрытия и размеру.
Инструменты формы [ править ]
Формовочный инструмент прецизионно заточен в узор, напоминающий формируемую деталь. Инструмент формы можно использовать как одну операцию и, следовательно, исключить многие другие операции салазок (передние, задние и / или вертикальные) и револьверную головку, такие как инструменты коробки . Формовочный инструмент поворачивает один или несколько диаметров при подаче в работу. До использования инструментов для формования диаметры подвергались точению с помощью нескольких операций скольжения и револьверной головки, поэтому для изготовления детали требовалось больше работы. Например, формовочный инструмент может обрабатывать многие диаметры и, кроме того, также может отрезать деталь за одну операцию и устранять необходимость в индексации револьверной головки. Для одношпиндельных станков отсутствие необходимости индексировать револьверную головку может значительно увеличить почасовую производительность деталей.
При длительных работах обычно используют инструмент для черновой обработки на другом суппорте или револьверной станции, чтобы удалить большую часть материала, чтобы уменьшить износ формовочного инструмента.
Существуют разные типы инструментов форм. Инструменты для формования вставок являются наиболее распространенными для краткосрочных и средних работ (от 50 до 20 000 шт.). Инструменты круглой формы обычно предназначены для более длительных работ, поскольку износ инструмента может многократно стачиваться с режущей кромки инструмента, когда инструмент вращается в держателе. Также имеется инструмент для затачивания, который можно использовать для легкой чистовой обработки. Формовочные инструменты могут быть изготовлены из кобальтовой, твердосплавной или быстрорежущей стали. Карбид требует особого ухода, потому что он очень хрупкий и при возникновении вибрации будет трескаться.
Недостатком использования формующих инструментов является то, что подача в работу обычно медленная, от 0,0005 до 0,0012 дюйма на оборот в зависимости от ширины инструмента. Инструменты широкой формы создают больше тепла и обычно проблематичны для болтовни. Нагрев и вибрация сокращают срок службы инструмента. Кроме того, формовочные инструменты шире, чем в 2,5 раза меньшего диаметра обрабатываемой детали, имеют больший риск поломки детали. [1] При точении большей длины можно использовать опору револьверной головки для увеличения длины точения с 2,5 до 5 раз меньшего диаметра обрабатываемой детали, и это также может помочь уменьшить вибрацию. Несмотря на недостатки, устранение лишних операций часто делает использование инструментов форм наиболее эффективным вариантом.
Державки [ править ]
За счет ограничения дорогостоящего твердого режущего наконечника на детали, выполняющей фактическую резку, стоимость инструмента снижается. Затем опорный держатель инструмента может быть изготовлен из более прочной стали, которая помимо более дешевой, также обычно лучше подходит для решения этой задачи, поскольку она менее хрупкая, чем самые современные материалы.
Держатели инструмента также могут быть спроектированы так, чтобы придавать дополнительные свойства режущему действию, например:
- угловой подход - направление движения инструмента.
- пружины нагрузка - прогиб инструмента бит прочь из материала при применении чрезмерной нагрузки.
- переменный вылет - насадка может быть выдвинута или отведена в зависимости от задания.
- жесткость - размер держателя инструмента может быть изменен в зависимости от выполняемой работы.
- направлять смазочно- охлаждающую жидкость или охлаждающую жидкость в рабочую зону.
Обратите внимание, что, поскольку жесткость (а не прочность) обычно является определяющим фактором конструкции держателя инструмента, используемая сталь не должна быть особенно твердой или прочной, поскольку существует относительно небольшая разница между жесткостью большинства стальных сплавов.
Держатели, используемые на токарных станках [ править ]
Держатель бит и резцедержатель [ править ]
Стойка для инструмента - это часть токарного станка по металлу, которая либо удерживает насадку непосредственно, либо удерживает оправку, в которой находится насадка . Существует большое разнообразие конструкций инструментальных стоек (включая базовые инструментальные стойки, рокеры, быстросменные инструментальные стойки и револьверные головки) и державок (с различной геометрией и функциями).
Инструмент "Коробка" [ править ]
Коробчатый инструмент устанавливается на револьверной головке токарного или винтового станка . По сути, это инструментальный стол, который приносит с собой отдых для своих последователей. Насадка для инструмента (или несколько насадок) и компактная опора следящего механизма (обычно V-образная или с двумя роликами [2]) устанавливаются друг напротив друга в корпусе, который окружает заготовку (образует вокруг нее «коробку»). Поскольку резец прикладывает к заготовке боковую отклоняющую силу, опора толкателя противодействует ей, обеспечивая жесткость. Другой и популярный тип ящичного инструмента использует два ролика, а не опору. Один валик называется калибровочным валиком, а другой валиком - полировальным валиком. Ролики вращаются вместе с прикладом, чтобы уменьшить образование рубцов на готовом повороте. Противоположные насадки могут использоваться (вместо упора) для компенсации отклоняющих сил друг друга (так называемый «сбалансированный токарный инструмент»), и в этом случае прямоугольный инструмент начинает перекрываться по форме, функциям и идентичности с полой фрезой .
Держатели, используемые на формирователях, долбежных станках и строгальных станках [ править ]
Коробка с хлопушкой [ править ]
Формирователи , высекальные станки и рубанки часто используют свой род державку называется окно колотушки , что колебания свободно на обратном ходе ползуна или кровати. На следующем ходу резания он «хлопает» обратно в положение резания. Его движение аналогично обратному клапану типа « бабочка» .
Держатели, используемые на фрезерных станках [ править ]
Мухорезы [ править ]
Фрезы Fly - это тип фрезы, в которой установлены одна или две насадки. Биты вращаются вместе с вращением шпинделя, выполняя торцевые надрезы. Фрезы - это применение насадок, в которых биты являются частью вращающегося блока (тогда как большинство других инструментов используются линейно).
История [ править ]
Инструментальные насадки использовались веками, но их дальнейшее технологическое развитие продолжается и сегодня. Примерно до 1900 года почти все насадки для инструментов изготавливались их пользователями, и многие механические мастерские имели кузницы . Фактически, от хороших машинистов требовалось обладать знаниями в области кузнечного дела , и хотя химия и физика термической обработки стали не были хорошо изучены (по сравнению с сегодняшними науками), практическое искусство термообработки было довольно продвинутым, и это было очень важно. с умелыми мастерами по металлу было удобно познакомиться. Инструментальные насадки изготавливались из углеродистой инструментальной стали., которые имеют достаточно высокое содержание углерода, чтобы хорошо выдерживать закалку. Каждое сверло было выковано молотком, закалено, а затем отшлифовано точильным камнем . Точные детали термообработки и геометрии наконечника были вопросом индивидуального опыта и предпочтений.
Существенный технологический прогресс произошел в период 1890–1910 годов, когда Фредерик Уинслоу Тейлор применил научные методы к изучению коронок и их режущих характеристик (включая их геометрию, металлургию и термообработку, а также полученные скорости и подачи , глубину резания). , скорость съема металла и стойкость инструмента). Вместе с Мунселем Уайтом и различными помощниками он разработал быстрорежущие стали (свойства которых зависят как от их смесей легирующих элементов, так и от их методов термообработки). Его эксперименты по резке пережевывали тонны материала заготовки, израсходовали тысячи режущих инструментов и генерировали горы стружки. Их спонсировал в значительной степени Уильям Селлерс (руководитель Midvale Steelи верфь Крампа), а позже - Bethlehem Steel . [3] Тейлор не только разработал новые материалы для изготовления одноточечных фрез, но также определил оптимальную геометрию (передние углы, задние углы, радиусы при вершине и т. Д.). Он разработал уравнение Тейлора для ожидаемого срока службы инструмента . После Тейлора больше не считалось само собой разумеющимся, что черное искусство отдельных мастеров представляет собой высший уровень технологии обработки металла. Это было частью более широкой тенденции XIX и XX веков, когда наука смешивалась с искусством в материальной культуре повседневной жизни ( прикладная наука ).
Вскоре стеллит присоединился к быстрорежущей стали в качестве материала для однонаправленных фрез. Хотя алмазная токарная обработка существует уже давно, только после появления этих новых дорогих металлов возникла идея режущих пластин.стали широко применяться в механической обработке. До этого большинство одноточечных фрез выковывали полностью из инструментальной стали (затем шлифовали по кончику). Теперь стало более обычным прикреплять отдельный наконечник (из одного материала) к держателю (из другого). С появлением коммерчески доступных твердосплавных пластин (1920-е годы) и керамических пластин (после Второй мировой войны) эта тенденция усилилась, поскольку карбид и керамика стали еще более дорогими и даже менее пригодными для использования в качестве хвостовика. Однако технологическое развитие не сразу вытеснило старые способы. В период с 1900 по 1950 год для машиниста все еще было обычным делом выковывать инструмент из углеродистой инструментальной стали.
Сегодня среди однонаправленных фрез, используемых в массовом производстве (например, автомобильных запчастей), инструментов с твердосплавными и керамическими пластинами намного больше, чем инструментов из быстрорежущей стали или кобальтовой стали. В других контекстах обработки (например, в мастерских, инструментальных цехах и на практике для любителей) последние по-прежнему широко представлены. Для обозначения каждого типа геометрии пластины была разработана целая система обозначений отраслевого стандарта. Число карбидных и керамических составов продолжает расти, и алмаз используется больше, чем когда-либо прежде. Скорость, подача, глубина резания и температура на границе раздела резания продолжают расти (последнее уравновешивается обильным охлаждением жидкостью, воздухом или аэрозолями.), а время цикла продолжает сокращаться. Конкуренция между производителями продукции за снижение себестоимости единицы продукции постоянно стимулирует технологическое развитие производителей инструментов, пока затраты на НИОКР и амортизация приобретения инструментов ниже суммы денег, сэкономленных за счет увеличения производительности (например, сокращения расходов на заработную плату).
См. Также [ править ]
- Износ инструмента
- Алмазные инструменты
- Балансировочная машина
- Управление инструментами
Ссылки [ править ]
- ^ Браун и Шарп, Справочник по автоматическим винтовертам, стр. 122
- ^ Hartness, Джеймс (1910), Hartness Плоский револьверный станок ручной , Спрингфилд, штат Вермонт, США: Джонс и Lamson Machine Company, стр. 89
- ^ Kanigel, Роберт (1997), The One Best Way: Тейлор и Энигма эффективности , Viking Penguin, ISBN 0-670-86402-1
