Технические характеристики станков металлорежущих: Характеристики металлорежущих станков – Ресурс

alexxlab | 07.03.2023 | 0 | Разное

Техническая характеристика металлорежущих станков » Ремонт Строительство Интерьер

Назначение характеристики

При рассмотрении вопросов целесообразного резания металлов было установлено, что для наиболее полного и выгодного использования режущих свойств инструмента при данных условиях резания необходима определенная скорость резания. Для получения нужной скорости резания требуется определенное число двойных ходов или оборотов в минуту. Резание металлов целесообразно, если действительная скорость резания соответствует расчетной, т. е. если число двойных ходов при прямолинейном движении или число оборотов при вращательном движении совпадает с необходимым. Следовательно, числа двойных ходов или оборотов в минуту являются одной из его характеристик, позволяющих выбрать нужный станок и правильно его настроить.

Было установлено, что для срезания определенного слоя металла при данных условиях резания требуются соответствующая сила резания, крутящий момент и мощность. Это — величины, необходимые для выполнения резания при определенных условиях. Этим величинам должны отвечать такие же величины на станке. Если они меньше потребных, то запроектированные условия резания не могут быть выполнены, так как технические возможности станка меньше предъявляемых к ним требований. Если, наоборот, станок располагает техническими возможностями, превышающими потребность, то его использование делается неполным и выполнение работы на таком станке нецелесообразно. Таким образом передаваемая сила, крутящий момент и мощность являются наряду с числами двойных ходов или оборотов в минуту техническими характеристиками станка.

В соответствии со степенью влияния отдельных параметров резания на тепловые явления, возникающие при резании металлов, следует для целесообразного и выгодного выполнения резания сначала назначать глубину резания, затем подачу и потом скорость резания. Ограничением назначения большой подачи при черновой работе является прочность деталей механизма подачи станка, которая должна противостоять силе резания, действующей в направлении подачи. Следовательно, предельная величина силы, допускаемой прочностью механизма подачи станка, является еще одной его характеристикой.

Перечисленные технические характеристики являются важнейшими в области механики станка. Их записывают в паспорт, который, кроме того, содержит еще ряд других сведений о станке. На основании паспортных данных для каждой работы выбирают соответствующий ей станок.

Передаваемая сила

Сила, передаваемая ремнем, зависит от напряжения, которое допускается материалом ремня, а также от ширины и толщины ремня. Ширину ремня подсчитывают по ширине шкива

где b — ширина ремня, мм;

В — ширина шкива, мм, и затем выбирают из числа стандартных данных. После этого определяют по справочным данным толщину и допускаемое в данных условиях напряжение ремня и подсчитывают силу

где P — сила, передаваемая ремнем, кг;

К — допускаемое напряжение ремня, кг/мм2;

а — толщина ремня, мм.

Коэффициент полезного действия

Передаваемая сила не может быть полностью использована на выполнение полезной работы, так как во время работы станка преодолеваются вредные сопротивления, возникающие в его механизмах, главным образом на трущихся поверхностях. Простой станок с короткими кинематическими цепями рабочего движения и подачи и небольшим количеством деталей в них имеет более высокий коэффициент полезного действия, чем сложный станок с длинными кинематическими цепями и большим количеством деталей и механизмов. Коэффициент полезного действия станка зависит от состава и размера кинематической цепи

где n — количество элементов в кинематической цепи рабочего движения; nст — коэффициент полезного действия станка;

nр — коэффициент полезного действия ременной передачи; nz — коэффициент полезного действия зубчатой передачи;

nск — коэффициент полезного действия подшипника скольжения;

nкач — коэффициент полезного действия подшипника качения;

К — коэффициент, учитывающий потери в кинематической цепи подачи.

Так как состав и размер кинематической цепи рабочего движения на разных ступенях чисел оборотов может меняться, то следовательно, каждому числу оборотов соответствует свой коэффициент полезного действия станка.

Крутящий момент

Величина крутящего момента на шпинделе станка зависит от силы, передаваемой ремнем, или от мощности двигателя и числа оборотов шпинделя, а также от конструкции механизма, рабочего движения и коэффициента полезного действия станка.

Так, станок со ступенчатым шкивом при работе без перебора имеет для каждого положения ремня и, следовательно, для каждого числа оборотов шпинделя свой крутящий момент, который представляет собой произведение силы, передаваемой ремнем ведомому шкиву, на плечо, т. е. половину диаметра шкива:

где M — крутящий момент на шпинделе, кгм;

d —диаметр ведомого шкива, мм;

n — коэффициент полезного действия станка.

Величина крутящего момента пропорциональна диаметру ведомого шкива.

При работе станка с перебором получается столько же крутящих моментов, сколько их при работе без перебора, т. е. свой крутящий момент для каждого положения ремня и числа оборотов шпинделя. При двойном переборе получается еще столько же крутящих моментов

где iпер — передаточное отношение зубчатого перебора.

Коэффициент полезного действия при включении перебора уменьшается, но крутящий момент увеличивается, так как передаточное отношение перебора меньше единицы.

На станке с коробкой скоростей количество крутящих моментов равняется количеству передач

где iск — передаточное отношение коробки скоростей.

Величина крутящего момента зависит от коэффициента полезного действия, который на разных передачах может меняться, и от передаточного отношения каждой передачи. Крутящий момент на станках с фланцевым и встроенным двигателями, где нет ременной передачи, определяют иначе. Для каждого числа оборотов шпинделя крутящий момент имеет свое числовое значение.

где Nдв — мощность двигателя, л. с.;

n — число оборотов шпинделя, об/мин.

Если мощность двигателя выражена не в лошадиных силах, а в киловаттах, то

где Nдв — мощность двигателя, квт.

Крутящий момент может быть определен также и во всех предыдущих случаях, при условии надлежащего напряжения и сечения ремня.

Мощность

Полезная мощность станка, которая может быть использована на резание металлов, определяют на основании силы, передаваемой ремнем, и скорости его движения, которую подсчитывают по формуле

где V — скорость движения ремня, м/мин.

Тогда мощность станка составляет

где N — полезная мощность станка л. с.,

или

где N — полезная мощность станка, квт.

При отсутствии на станке ременной передачи его полезную мощность можно определить другим путем:

где N — полезная мощность станка, л. с.,

или

где N — полезная мощность станка, квт.

В этих уравнениях отсутствует коэффициент полезного действия станка, так как он учтен в крутящем моменте. Если крутящий момент заменить его развернутым значением

где полезная мощность станка и мощность двигателя выражаются одинаковыми единицами измерения.

Из рассмотрения уравнений мощности следует, что переменными величинами в них являются скорость движения ремня и коэффициент полезного действия станка. Поэтому на станках со ступенчатым шкивом и зубчатым перебором при изменении положения ремня на ступенчатом шкиве и изменении при этом числа оборотов шпинделя меняется мощность станка. Ho передаточное отношение не входит в уравнение. Это значит, что мощность при работе с зубчатым перебором и без него меняется только в связи с небольшим изменением коэффициента полезного действия станка. На станках с коробкой скоростей скорость движения ремня постоянна. Мощность станка, очень незначительно меняясь при небольших изменениях коэффициента полезного действия станка, остается почти постоянной. На станках с фланцевым и встроенным двигателями, не имеющими ременной передачи, полезная мощность станка также находится в зависимости только от небольших изменений коэффициента полезного действия станка и, следовательно, почти постоянна.

Прочность

Использование крутящего момента и мощности, подсчитанных по приводу, может быть ограничено прочностью некоторых деталей в механизме рабочего движения станка. Для этого требуется расчет прочности деталей. В других случаях прочность рассчитывают для определения наибольшей допускаемой силы резания, действующей в направлении подачи, и определяют наименее прочные детали в механизме подачи станка.

В реечной передаче рассчитывают прочность реечного зубчатого колеса. Сначала определяют допускаемую тяговую силу

где Pт — допускаемая тяговая сила, кг;

у — коэффициент формы зуба;

оизг — допускаемое напряжение при изгибе, кг/мм2;

b — ширина зубчатого колеса, мм;

m — модуль, мм.

На основании подсчета тяговой силы определяют наибольшую допускаемую силу подачи

где Ps — допускаемая сила подачи, кг;

К — коэффициент, учитывающий потери тягового усилия. В винтовой передаче после определения среднего диаметра резьбы

где dср — средний диаметр резьбы, мм;

dн — наружный диаметр резьбы, мм;

dвн — внутренний диаметр резьбы, мм

и после определения рабочей высоты витка

где i — рабочая высота витка, мм, подсчитывают допускаемую тяговую силу

где Pт — допускаемое среднее удельное давление на витках винта и гайки, кг/мм2;

Z — число полных витков на длине гайки.

После подсчета тяговой силы определяют наибольшую допускаемую силу подачи

ЧПУ станок по металлу

В последнее время на предприятиях и в мастерских занимающихся металлообработкой, станок ЧПУ по металлу пользуется особой популярностью. Это связано с тем, что на одном станке с программным обеспечением можно обработать широкий спектр деталей, как простой конфигурации, так деталей со сложной геометрией.

Станки с ЧПУ стремительно развиваются и существенно превосходят универсальное оборудование с ручным управлением по важнейшим техническим, технологическим и экономическим показателям. Их высокая точность, минимальные погрешности обработки, производительность и многофункциональность позволяют полностью изготовить качественную деталь за одну установку.

Еще одно важное преимущество – это то, что ЧПУ станок даёт возможность автоматизировать производство, он может работать практически автономно, день за днем, неделю за неделей, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством.

Например, современный многофункциональный фрезерный станок с ЧПУ  – это новый высокоэффективный вид оборудования, на котором можно выпускать самые сложные изделия, при этом он характеризуется производственной гибкостью, т. е. способностью быстро переналаживаться на обработку различных деталей. Такой станок может выполнять не только фрезерные работы, но и множество других операций (токарная обработка, гравировка, шлифовка, отрезные работы и многое др.).

ЧПУ станок обеспечивает более высокую геометрическую точность обработанных деталей. Повышение и стабильность качества обработки, обеспечение идентичности деталей всей партии – одни из главных преимуществ станков с ЧПУ по металлу.

Вместе с этим такой станок достаточно дорогое удовольствие и требуют затрат на установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее его высокая производительность, точность обработки может окупить все затраты при грамотном выборе соответствующего станка и правильном его использовании.

Для успешного применения станков с программным обеспечением на производстве необходимы как практические, так и теоретические знания, которые мы и предлагаем в данном разделе.

Если же Вы решили купить станок ЧПУ по металлу, но сомневаетесь в выборе наши инженеры с удовольствием ответят на Ваши вопросы и помогут с подбором оборудования. Вы можете связаться со специалистами нашей компании по телефону +7 952 043 14 60 или отправить сообщение через форму обратной связи.

Состав чпу станков по металлу

Металлорежущий станок c ЧПУ является основным видом технологического оборудования для размерной обработки деталей. Он представляет собой машину, обеспечивающую относительные перемещения металлорежущего инструмента и обрабатываемого изделия для придания изделию требуемой согласно чертежу формы с заданными производительностью и точностью.

Современный станок с ЧПУ по металлу – это автоматизированный комплекс, состоящий из различных подсистем, взаимодействующих между собой в процессе работы. Основными в составе чпу станков являются:

• механическая система – несущая система, направляющие, исполнительные механизмы приводов, вспомогательные устройства;
• электрическая система – устройство ЧПУ, приводы, устройства электроавтоматики, датчики обратной связи, преобразователи и т. д.;
• гидравлическая система – приводы, системы уравновешивания, натяга, смазки, охлаждения, стабилизации температурных дөформаций, гидростатические опоры и т.д.;
• оптическая (оптоэлектронная система для измерения и контроля – датчик, преобразователи;
• система резания – инструмент, заготовка и процесс их взаимодействия,

Металлорежущий станок с ЧПУ – сложная динамическая система с большим количеством внутренних связей как между подсистемами, так и внутри самих подсистем. Поэтому рациональное проектирование металлообрабатывающего станка с ЧПУ возможно только при системном подходе, учитывающем основные свойства различных подсистем и их взаимное влияние друг на друга.

Структурная схема станка с ЧПУ по металлу как замкнутой многосвязной системы (для случая многокоординатной обработки) приведена на рис. 1.

 

Рис. 1. Структурная схема станка с ЧПУ по металлу

Комплекс состоит из устройства ЧПУ (УЧТУ), главного привода, приводов подач по координатам ППX.

..ППY и т.д., приводов вспомогательных устройств ПВУ, исполнительных механизмов ИМ приводов и вспомогательных устройств ПВУ, несущей системы НС, а также информационно-измерительной системы с датчиками обратной связи ДОС, обеспечивающей формирование координат обратных связей. Обрабатываемое в процессе резания изделие также входит в состав станка.

Станок с ЧПУ при получении задающей информации от управляющей программы с помощью УЧПУ формирует управляющие воздействия на приводы. Приводы воздействуют на соответствующие исполнительные механизмы ИМ, перемещения которых замыкаются на процессе обработки и формируют требуемую поверхность изделия. При этом в замкнутой системе возникают обратные воздействия как внутри подсистем, так и между ними (на схеме условно показаны пунктирными линиями). В частности, процесс резания оказывает силовое воздействие на исполнительные механизмы и станину станка. А исполнительные механизмы влияют на соответствующие приводы (главный привод, приводы подач и т.

д.). Информация о фактических значениях координат рабочих органов, скоростях перемещений и других параметрах через датчики обратной связи передается в УЧПУ, где используется для обеспечения процесса обработки в соответствии с заданными управляющей программой параметрами.

Проектирование чпу станка

В идеале при проектировании нового станка с ЧПУ следует иметь его полную динамическую модель в электронном виде, где варьируя рядом параметров различных подсистем, оценивать влияние их изменения на Основные выходные характеристики станка (т.е. точность и производительность). Однако ввиду сложности задачи и ограниченности ресурсов пока такая полная модель отсутствует, имеются только модели отдельных подсистем и некоторых в сочетаний.

Характерным примером влияния одной подсистемы на другую и необходимости учета этого влияния при проектировании является электромеханическая следящая система привода подачи станка с ЧПУ.

Ее динамическая точность во многом определяется параметрами исполнительных механизмов станка.

На рис. 2 показана зависимость динамической ошибки при “подходе в упор” на скорости подачи 1000 мм/мин от частоты исполнительных механизмов f_М (для системы с тиристорным приводом при добротности 170c^-1). Из рисунка видно, что при f_М≥ 60 Гц ( “идеальный” механизм) удается получить высокую динамическую точность Em≤0,08 мм; снижение f_М до 40 Гц приводят к потере точности в два раза, а при f_М=20 Гц ошибка составляет 0,4 мм.

Рис. 2. Зависимость динамической ошибки от fМ

Снижение динамической точности замкнутой системы при изменении параметров исполнительных механизмов (как звена системы) объясняется необходимостью изменения параметров корректирующих устройств для обеспечения устойчивости работы системы.

Техническая информация о станках с ЧПУ

Эффективность фрезерных станков с ЧПУ

Процесс обработки с учетом возможностей современного программного обеспечения

Металлорежущий станок с ЧПУ

Способен выполнять комплексную механическую обработку с применением различных операций

Класс точности, основные параметры станков

Важно точно понимать назначение, для каких целей будет использован ЧПУ станок

По числу потоков информации, способу реализации и пр.

ЧПУ – это управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе

Ступенчатый, бесступенчатый, комбинированный

Приводы предназначены для обеспечения процесса съема металла с максимальной производительностью

Устройство и особенности работы

Привод подач – один из основных узлов, определяющих производительность и точность станка с ЧПУ

Процесс изготовления цилиндрических отверстий

На фрезерном и сверлильном оборудовании с числовым программным управлением

Ряд выполняемых технологических операций

Перемещения инструмента при обработке отверстий на сверлильных станках с ЧПУ

Высокоточная обработка на станках с ЧПУ

Благодаря уровню автоматизации, обработка отверстий на станках с ЧПУ является конкурентоспособной

Создание комплекса команд для станков ЧПУ

Управляющая программа обеспечивает изготовление качественной и точной детали сложной формы

OMV технологии в производственном процессе

Контроль точности обрабатываемой детали непосредственно на оборудовании с ЧПУ

Повышение производительности труда

Как увеличить прибыль Вашего предприятия и удовлетворить спрос на производимую продукцию

Альтернатива многоцелевым станкам

Подобные станки в целом значительно проще, легче и жестче станков классической компоновки

Повышенная точность и грузоподъемность

Машины с параллельной кинематикой появились в 40-е годы прошлого столетия

6-ти осевая система позиционирования

Отлично подходят для выполнения работ, где требуется высокая скорость и точность перемещения

Повысить эффективность производства

Достижение технико-экономических и качественных показателей продукции, продвижение товара

Процесс выполнения разработок

Выбор типа и конструкции инструмента, материалов его режущей и крепежной частей и др.

Современные технологии обработки

Эффективность, точность и качество, в сравнении с обычными способами металлообработки

Рациональный подход к фрезерованию

Является актуальным при обработке деталей сложной формы малых и больших габаритов

Возможность точной и быстрой остановки

Предназначен обеспечивать процесс съема металла с максимальной производительностью

Управляющая программа для станков с ЧПУ

На первом этапе создания управляющей программы строится цифровая модель изделия

Схемы устройства передачи винт гайка

Узел для преобразования вращательного движения одного из звеньев в поступательное

Минимизации трения деталей станка с ЧПУ

Обработка узла специальным маслом и качественными смазочными материалами

Приспособления, средства для защиты ШВП

Приспособления в виде гофры, имеющие круглую форму и оснащенные специальными кольцами и пружинами

Уменьшение тепловыделения в передаче

Трение в шариковинтовом механизме и опорах винта является причиной повышения температуры винта

Воспринимают осевую и радиальную нагрузки

Должны быть точными, жесткими при умеренном предварительном натяге, иметь низкий момент холостого хода

Исходные данные для выбора ШВП

Размеры шариковинтовой пары, обеспечивающих работоспособность по совокупности критериев

Износ, деформация деталей ШВП

Остаточная деформация шарика и дорожек качения в точке контакта равна 0,0001 диаметра шарика

Осевая нагрузка, действующая на винт

Динамическая грузоподъемность зависит от размеров передачи и качества ее элементов

Влияние на точность привода подачи

Способность сопротивляться появлению упругих перемещений под действием осевой нагрузки

Характеристика шариквинтовой пары

ШВП перемещает режущий инструмент вдоль заготовки, преобразуя мощность двигателя в силу резания

Линейные направляющие для восприятия сил

Служат для направления и позиционирования при применении в оборудовании и станках ЧПУ

Введение специально подобранной смазки

В процессе эксплуатации направляющие смазываются пластичным или жидким смазочным материалом

Грузоподъемные линейные направляющие

Состоят из прокатанного стального рельса сложного профиля и установленными на нем каретками

Составление расчетной схемы направляющих

При составлении схемы каретку качения считают точечной опорой, находящейся в центре каретки

Узел, служащий для передачи вращения

Самый простой тип муфт – это жесткие, они выдерживают большие нагрузки, просты по своей конструкции

Схема последовательности выбора

Главное требование – возможность регулирования скорости в широких пределах, до самых малых значений

На примере обработки фрезой контура детали

Процесс определения кинематических соотношений, а также скоростная и нагрузочная диаграммы

Высокотехнологичные устройства

Гарантируют высокоточные процессы движения и реализуют их хорошую повторяемость

Принцип работы и типы приводов

Рассмотрим варианты исполнения сервоприводов и от каких параметров меняется цена

Повышение эффективности предприятия

Автоматизированные комплексы позволяют снизить время производства каждого изделия

Совокупность определенных методов

Определение качества технологического состояния прибора, станка, узла без какой-либо их разборки

Для промышленных предприятий

Оборудование должно обеспечивать выполнение всех возложенных на него задач

Регулирование частоты вращения

Состоит из электродвигателя, механической части и электронной системы управления

Главный рабочий узел станка с ЧПУ

Отличается от серийных характеристиками и конструкционными особенностями исполнения

Характеристики привода станка

Номинальная мощность двигателя указывается в его технической характеристике

Определение нагрузки на главный привод

Приводы многоцелевых сверлильно фрезерно расточных и токарных типов оборудования

Характеристики прямого привода станка

Силовая характеристика привода почти такая же, как и характеристика электродвигателя

Привод шпинделя встроенного типа

Состоит из статора и ротора, от размеров которого зависят параметры технической характеристики двигателя

Формулы для регулирования частоты

Рассмотрим именно привод с редуктором, в состав которого входит широкое зубчатое колесо

Вместе с редуктором для станка с ЧПУ

Наибольшие требуемые уровни мощности и момента на шпинделе с учётом режима работы

Является мехатронным модулем

Состоит из шпинделя с опорами, встроенного электродвигателя, механизма зажима и т. д.

Для соединения шпинделя и вала

Благодаря упругому элементу, муфта допускает смещения вала двигателя относительно шпинделя

Устройство для зажима оправки

В станках с ЧПУ зажим оправки с инструментом или заготовки выполняется автоматически

Технология быстрого создания опытных образцов

Или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации

Структура, состоящая из трех компонентов

Каждая выполняет свою задачу: управляющая программа (УП), устройство ЧПУ и собственно станок

Показатель технологического процесса

Способность к быстрому и без больших материальных затрат переналаживанию для изготовления других деталей

Выбор компоновки производится в 3 этапа

Является весьма важной и сложной задачей и осуществляется, наиболее опытными конструкторами

Совокупность деталей и узлов станка

Обеспечивающих правильное взаимное расположение инструмента и обрабатываемой детали

Выбор параметров по основным критериям

Нагрузочная способность и жесткость, причем критерий жесткости часто является преобладающим

Основные типы узлов и их конструкции

Наиболее распространены в шпиндельных узлах опоры качения (экономичные и надежные)

Автоматизация процесса обработки

Использование систем АСИ позволяют существенно ускорить процесс металлообработку

Динамические процессы в станках

Возможность расчета колебательных явлений на стадии проектирования и анализа путей

Взаимодействие человека и компьютера

Внедрение средств вычислительной техники и программного обеспечения на этапах проектирования станков

Для использования станков с ЧПУ

Особенности технологической подготовки производства при применении станков с ЧПУ

Новый тип металлорежущего оборудования

Для выполнения большого числа технологических операций при одном закреплении детали

Автоматизация оборудования с ЧПУ

Перспектива совершенствования оборудования с числовым программным управлением

Принцип действия двигателя станка

Двигатели для привода исполнительных органов металлообрабатывающих станков

Варианты и требования к оснастке

Основными элементами системы инструментальной оснастки являются оправки, патроны и втулки, хвостовики

Основные термины и определения

Взаимозаменяемость – способность тождественных деталей равноценно заменять друг друга в изделиях

Последовательность избранных действий

Совокупность управляющих воздействий и перемещений рабочих органов (РО) станка

Назначение и возможности данной опции

Технология подачи СОЖ под давлением технологий достаточно молодая, но стремительно развивающаяся

Обзор опций данного оборудования

Некоторые опции, циклы, которые вы сможете дополнительно установить на стойку сименс синумерик 828

Датчики для контроля инструмента

Необходимы для измерения геометрии, контроля износа инструмента и обнаружения поломки режущей кромки

Упрощение начальной привязки заготовки

Датчики для привязки и контроля детали существенно сокращают время проверки готового изделия

Технические условия на фундамент

Марка бетона, прочность, план заливки, методы крепления станка к фундаменту и о его выверке по уровню

Симуляция технологического процесса

Процессы отладки, тестирования и обучение новых операторов значительно упростились

Вытяжка масляного тумана (системы аспирации)

Система вытяжки масляного тумана станка с ЧПУ предназначена для удаления конденсата из зоны резания

Детали (звенья) для передачи движения

В передачах движения исполнительным органам в металлорежущих станках участвуют детали (звенья)

Постоянные, сцепные, предохранительные и др.

Устройства, применяемые в механизмах для постоянного или периодического соединения валов

Механизмы передачи вращательного движения

К первому виду передач относятся ременная и цепная, ко второму – зубчатая, червячная и фрикционная

Механизмы, преобразующие движения

К ним относятся реечные и винтовые передачи, кулачковые, кривошипно-шатунные и эксцентриковые

Линии по комплексной обработке металла

Для резки металла, комплексных линий и программным обеспечения для обработки профильного проката

Производство инструмента в России

Высококачественный инструмент позволяет существенно сократить затраты

Технология «безопасный робот» (SRT)

Использование технологии значительно влияет на скорость выполнения технологических задач

Комбинированный метод обработки

При выполнении которой резание осуществляется одновременно с плазменным подогревом

Важнейшее составляющее оборудования

Электрооборудование и кабельно проводниковую продукцию в проектах по модернизации и ремонту

Производители станков на Тайване

Все станины токарных и фрезерных станков с чпу, производимых на Тайване, являются цельнолитыми

Для использования в станкостроении

Инновационные решения помогают повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции

Для использования в станкостроении

Инновационные решения помогают повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции

Явления в процессе образования стружки

Условия высокопроизводительной обработки деталей на металлорежущих станках

Не простой, а многозадачный процесс

Для его автоматизации требуется комплексный подход, который можно обеспечить программными продуктами

Источники образования теплоты

Обработка металлов сопровождается нагревом стружки, фрезы и в меньшей степени обрабатываемой детали

Процесс совершенствования средств труда

Необходимость механизации и автоматизации производства в рамках ранее созданных машин

Стандартные рабочие циклы работы станков

Стандартные циклы при сверлении, растачивании и фрезеровании нескольких одинаковых отверстий

Основные этапы проведения аудита

Обеспечивает высокое качество и точность проверки технических параметров оборудования

Производство, особенности, обслуживание

Модельный ряд оборудования Neway превышает 100 моделей все в семи различных категориях

Станкостроительная промышленность России

Появление и совершенствование станков с ЧПУ открыли возможности автоматизации серийного производства

Современный конструктор-механик должен владеть основами смежных дисциплин и вопросами взаимного влияния и связи различных подсистем станка с ЧПУ по металлу. Системный подход должен присутствовать на всех этапах проектирования – от предпроектных исследований до корректировки на серию по результатам испытаний опытного образца.

Каковы основные характеристики металлорежущих инструментов?

Блог

• 18 марта 2013 г.
• teccarbidetools
• Самые популярные

Инструмент для резки металла представляет собой инструмент, который используется для удаления материала с металлической заготовки в процессе деформации сдвига. Процесс резки может быть достигнут с использованием одноточечного или многоточечного инструмента. Однолезвийные инструменты применяются для снятия материала одной режущей кромкой, при фасонных, токарных, строгальных и других подобных операциях. Многолезвийные инструменты используются при фрезеровании, сверлении и шлифовании.

Для производства заготовок высшего качества металлорежущий инструмент должен иметь следующие характеристики:

• Прочность, чтобы инструменты не ломались и не скалывались
• Твердость, позволяющая инструментам выдерживать тепло, выделяющееся в процессе резки металла
• Износостойкость, обеспечивающая длительный срок службы инструмента

Важно, чтобы инструменты для резки металла были изготовлены из материалов, более твердых, чем материал, который предстоит резать, так как это гарантирует, что инструмент выдержит тепло, выделяющееся в процессе резки металла.

Также важно, чтобы режущий инструмент имел определенную геометрию и задний угол, которые позволяют режущей кромке инструмента точно контактировать с заготовкой, чтобы процесс резания выполнялся эффективно.

Другими важными параметрами режущего инструмента являются: угол режущей поверхности, ширина канавки и количество зубьев или канавок. Подачи и скорости, с которыми работает режущий инструмент, также должны быть оптимизированы, чтобы инструмент мог иметь длительный срок службы.

Существует два основных этапа резания металла, различающихся по назначению и условиям резания:

• Черновые резы, целью которых является удаление большого количества материала с заготовки для получения формы, близкой к желаемой формы, но на изделии остается некоторое количество материала для последующей чистовой обработки, и
• Чистовые резы, целью которых является придание заготовке точных размеров, допусков и чистоты поверхности, требуемых для заготовки.

Во время производственной механической обработки, как правило, на заготовке выполняется один или несколько черновых проходов, за которыми следуют один или два чистовых прохода.

Во время механической обработки обычно используется смазочно-охлаждающая жидкость для охлаждения и смазки режущего инструмента. Использование смазочно-охлаждающей жидкости или нет, а также выбор подходящего типа смазочно-охлаждающей жидкости зависят от типа и объема условий резания.

В настоящее время становятся популярными другие виды резки металлов, например, гидроабразивная резка. Это предполагает использование воды под давлением свыше 620 МПа (90 000 psi) для резки металла в готовое изделие. Этот процесс известен как холодная резка и относительно более эффективен по сравнению с плазменной и лазерной резкой.

Компания TecTools имеет более чем тридцатилетний опыт производства и поставки высококачественных инструментов. Мы являемся одним из ведущих производителей режущих, твердосплавных, токарных, резьбонарезных и токарных инструментов. Наше качество на высоте, а цены конкурентоспособны. Мы с нетерпением ждем возможности предоставить вам индивидуальные инструменты, отвечающие вашим требованиям, и исключительное обслуживание клиентов.

резка металлаинструменты для резки металла

Применение режущих инструментов, Глава 3: Обрабатываемость металлов

Состояние и физические свойства обрабатываемого материала напрямую влияют на обрабатываемость обрабатываемого материала. Различные условия и характеристики, описываемые как «состояние обрабатываемого материала», по отдельности и в сочетании напрямую влияют на обрабатываемость и определяют ее. Условия эксплуатации, инструментальный материал и геометрия, а также требования к заготовке оказывают косвенное влияние на обрабатываемость и часто могут использоваться для преодоления сложных условий, связанных с обрабатываемым материалом. С другой стороны, они могут создавать ситуации, которые усложняют обработку, если их игнорировать.

Состояние рабочего материала
Следующие восемь факторов определяют состояние рабочего материала: микроструктура, размер зерна, термическая обработка, химический состав, изготовление, твердость, предел текучести и предел прочности при растяжении.

Микроструктура: Микроструктура металла относится к его кристаллической или зернистой структуре, как показано при исследовании протравленных и полированных поверхностей под микроскопом. Металлы с похожей микроструктурой имеют одинаковые свойства обработки. Но могут быть различия в микроструктуре одной и той же заготовки, что повлияет на обрабатываемость.

Размер зерна: Размер зерна и структура металла служат общими показателями его обрабатываемости. Металл с мелкими недеформированными зернами имеет тенденцию легко резаться и легко обрабатываться. Такой металл пластичен, но и «липкий». Металлы с промежуточной зернистостью представляют собой компромисс, позволяющий обрабатывать как резанием, так и чистовой обработкой. Твердость металла должна быть связана с размером зерна, и обычно используется как показатель обрабатываемости.

Термическая обработка: Для придания металлам желаемых свойств их иногда подвергают серии операций нагрева и охлаждения, когда они находятся в твердом состоянии. Материал можно обработать, чтобы уменьшить хрупкость, снять напряжение, получить пластичность или ударную вязкость, увеличить прочность, получить определенную микроструктуру, изменить твердость или внести другие изменения, влияющие на обрабатываемость.

Химический состав: Химический состав металла является основным фактором, определяющим его обрабатываемость. Однако влияние состава не всегда ясно, потому что элементы, из которых состоит металлический сплав, работают как по отдельности, так и вместе. Можно сделать некоторые обобщения о химическом составе сталей в отношении обрабатываемости, но сплавы цветных металлов слишком многочисленны и разнообразны, чтобы допускать такие обобщения.

Изготовление: Независимо от того, подвергался ли металл горячей прокатке, холодной прокатке, литью методом холодной вытяжки или ковке, это влияет на его размер зерна, пластичность, прочность, твердость, структуру и, следовательно, на обрабатываемость.

Термин «кованый» относится к штамповке или формованию материалов в заранее изготовленные формы, которые легко превращаются в компоненты или продукты с использованием традиционных производственных технологий. Кованые металлы определяются как группа материалов, которые механически формуются в виде стержней, заготовок, рулонов, листов, пластин или труб.

Литье включает заливку расплавленного металла в форму для получения формы, близкой к детали, которая требует минимальной механической обработки или, в некоторых случаях, вообще не требует ее. Формы для этих операций делают из песка, гипса, металлов и множества других материалов.

Твердость: определение твердости в учебниках — это склонность материала сопротивляться деформации. Твердость часто измеряют по шкале Бринелля или Роквелла. Метод, используемый для измерения твердости, включает внедрение индентора определенного размера и формы в поверхность испытуемого материала с использованием заранее определенной нагрузки или веса. Расстояние, на которое индентор проникает в поверхность материала, будет соответствовать определенному показателю твердости по Бринеллю или Роквеллу. Чем больше проникновение индентора в поверхность, тем ниже предельное число Бринелля или Роквелла и, следовательно, ниже соответствующий уровень твердости. Таким образом, высокие числа или показания Бринелля или Роквелла представляют собой минимальное проникновение индентора в заготовку и, таким образом, по определению являются признаком чрезвычайно твердой детали. На рис. 3.1 показано, как измеряется твердость. 600

Испытание на твердость по Бринеллю включает погружение стального шарика определенного диаметра с килограммовой нагрузкой в ​​поверхность образца. Число твердости по Бринеллю (BHN) определяется путем деления нагрузки в килограммах на площадь (в квадратных миллиметрах) круга, образованного на краю углубления или отпечатка, оставленного на поверхности заготовки. Этот стандартизированный подход обеспечивает последовательный метод проведения сравнительных испытаний различных материалов заготовки или одного материала, подвергнутого различным процессам закалки.

Испытание Роквелла можно проводить с инденторами различных размеров и нагрузок. Для метода Роквелла или определения твердости существует несколько различных шкал. Три наиболее популярных из них описаны ниже с точки зрения фактического применения, для которого предназначен тест:

Предел текучести: Испытание на растяжение используется как средство сравнения состояния металлических материалов. Эти испытания могут установить предел текучести, предел прочности при растяжении и многие другие параметры материала на основе его термической обработки. Кроме того, эти тесты используются для сравнения различных материалов заготовки. Испытание на растяжение включает в себя взятие цилиндрического стержня или вала и вытягивание его с противоположных концов с постепенно увеличивающимся усилием в гидравлической машине. Перед началом испытания на стержне или валу делаются две отметки на расстоянии двух или восьми дюймов друг от друга. Поскольку стержень систематически подвергается повышенным нагрузкам, метки начинают отдаляться друг от друга. Материал находится в так называемой «упругой зоне», когда нагрузка может быть снята со стержня, а метки возвращаются на исходное расстояние в два или восемь дюймов. Если испытание продолжается, достигается точка, в которой после снятия нагрузки отметки не вернутся на исходное расстояние друг от друга. В этот момент произошла необратимая деформация или деформация испытуемого образца.

Предел текучести измеряется непосредственно перед точкой, после которой происходит остаточная деформация. Предел текучести указывается в фунтах на квадратный дюйм (PSI) и определяется путем деления нагрузки непосредственно перед остаточной деформацией на площадь поперечного сечения образца для испытаний. Это свойство материала было названо состоянием, поскольку оно может быть изменено во время термической обработки. Повышенная твердость детали приводит к увеличению предела текучести, и, следовательно, по мере того, как деталь становится более твердой, требуется большее усилие для создания необратимой деформации детали. Предел текучести не следует путать с сопротивлением разрушению, растрескиванию или фактическому разрушению материала на куски, поскольку эти свойства совершенно разные и не имеют отношения к текущему предмету.

Прочность на растяжение: Прочность материала на растяжение увеличивается вместе с пределом текучести, поскольку он подвергается термообработке до более высоких уровней твердости. Это состояние материала также устанавливается с помощью испытания на растяжение. Прочность на растяжение (или предел прочности) определяется как максимальная нагрузка, возникающая во время испытания на растяжение, деленная на площадь поперечного сечения образца для испытаний. Следовательно, предел прочности при растяжении, как и предел текучести, выражается в фунтах на квадратный дюйм. Это значение называют состоянием материала, а не свойством, поскольку его уровень, так же как предел текучести и твердость, может быть изменен термической обработкой. Таким образом, в зависимости от выбранного материала для каждого показания твердости существуют разные уровни предела прочности при растяжении и пределе текучести.

Физические свойства рабочих материалов
Физические свойства включают характеристики, включенные в отдельные группы материалов, такие как модуль упругости, теплопроводность, тепловое расширение и деформационное упрочнение.

Модуль упругости: Модуль упругости можно определить во время испытания на растяжение таким же образом, как и в ранее упомянутых условиях.

Однако, в отличие от твердости, предела текучести или предела прочности при растяжении, модуль упругости является постоянным свойством материала и, следовательно, не зависит от термической обработки. Это конкретное свойство является показателем скорости, с которой материал будет отклоняться при воздействии внешней силы. Это свойство указывается в фунтах на квадратный дюйм, и типичные значения для металлов составляют несколько миллионов фунтов на квадратный дюйм.

Твердость измеряется глубиной сделанных углублений.

Теплопроводность: Материалы часто маркируются как проводники тепла или изоляторы. Проводники имеют тенденцию передавать тепло от горячего или холодного объекта с высокой скоростью, в то время как изоляторы препятствуют потоку тепла. Теплопроводность является мерой того, насколько эффективно материал передает тепло. Следовательно, материал с относительно высокой теплопроводностью будет считаться проводником, а материал с относительно низким уровнем теплопроводности будет рассматриваться как изолятор.

Тепловое расширение: Многие материалы, особенно металлы, имеют тенденцию увеличиваться в размерах при повышении их температуры. Это физическое свойство называется тепловым расширением. Скорость расширения металлов варьируется в зависимости от типа или сплава рассматриваемого материала. Скорость расширения металла можно определить с помощью коэффициента расширения материала. Чем больше значение этого коэффициента, тем больше материал будет расширяться при повышении температуры или сжиматься при понижении температуры. Например, 100-бар стали, которая подвергается повышению температуры на 100 F, будет измерять 100,065-.

Нагартовка: Многие металлы обладают физическими характеристиками, которые приводят к резкому повышению твердости в результате холодной обработки. Холодная обработка включает в себя изменение формы металлического предмета путем сгибания, придания формы, прокатки или формовки. По мере формирования металла возникают внутренние напряжения, которые упрочняют деталь. Скорость и величина этого внутреннего отверждения широко варьируются от одного материала к другому. Тепло также играет важную роль в деформационном упрочнении материала. Когда материалы, которые проявляют склонность к деформационному упрочнению, подвергаются повышенной температуре, это действует как катализатор для повышения уровня твердости в заготовке.

Металлообработка
Термин «обрабатываемость» является относительной мерой того, насколько легко материал может быть подвергнут механической обработке по сравнению с 160 Brinell AISI B 1112 свободной механической обработкой низкоуглеродистой стали. Американский институт чугуна и стали (AISI) провел испытания этого материала на токарной обработке на глубине 180 футов и сравнил свои результаты для B 1112 с некоторыми другими материалами. Если B 1112 представляет рейтинг 100%, то материалы с рейтингом ниже этого уровня будут значительно труднее обрабатывать, а те, которые превышают 100%, обрабатывать легче.

Класс обрабатываемости металла принимает во внимание нормальную скорость резания, чистоту поверхности и стойкость инструмента. Эти факторы взвешиваются и объединяются, чтобы получить окончательный рейтинг обрабатываемости. В следующей таблице показаны различные материалы и их конкретные рейтинги обрабатываемости:

Чугун
Все металлы, содержащие железо (Fe), известны как железосодержащие материалы. Слово «железный» по определению означает «относящийся к железу или содержащий его». Черные материалы включают чугун, передельный чугун, кованое железо, а также низкоуглеродистую и легированную сталь. Широкое использование чугунных и стальных заготовок можно объяснить тем фактом, что железо является одним из наиболее часто встречающихся элементов в природе.

При металлургическом смешивании железной руды и углерода получается широкий спектр материалов для изготовления изделий с довольно уникальным набором физических свойств. Содержание углерода изменяется в чугунах и сталях, чтобы обеспечить изменения твердости, предела текучести и прочности на растяжение. Физические свойства чугунов и сталей можно изменить, изменив количество смесей железа и углерода в этих материалах, а также процесс их производства.

Чугун производится после смешивания железной руды с углеродом в нескольких печах. Этот материал может быть преобразован в чугун, сталь или кованое железо в зависимости от выбранного производственного процесса.

Чугун представляет собой смесь железа с углеродом, которая обычно используется для заливки песчаных отливок, а не для изготовления заготовок или сортового проката. Он обладает превосходными свойствами текучести и поэтому при нагреве до экстремальных температур является идеальным материалом для отливок сложной формы и замысловатых форм. Этот материал часто используется для автомобильных блоков двигателей, головок цилиндров, корпусов клапанов, коллекторов, масляных поддонов тяжелой техники и оснований машин.

Серый чугун: Серый чугун является чрезвычайно универсальным, легко поддающимся механической обработке чугуном с относительно низкой прочностью, используемым для изготовления труб, блоков автомобильных двигателей, сельскохозяйственных орудий и фитингов. Этот материал получил свой темно-серый цвет из-за избыточного углерода в виде чешуек графита, которые и дали ему название.

Белый чугун: Белый чугун получается, когда весь углерод в отливке соединяется с железом с образованием цементита. Это чрезвычайно твердое вещество, образующееся в результате быстрого охлаждения отливки после ее заливки. Поскольку углерод в этом материале трансформируется в цементит, полученный цвет материала после сколов или трещин становится серебристо-белым. Отсюда и название белый чугун. Однако белый чугун почти не обладает пластичностью, и поэтому при любых нагрузках на изгиб или скручивание он разрушается. Твердая хрупкая поверхность из белого чугуна желательна в тех случаях, когда требуется материал с чрезвычайной стойкостью к истиранию. Применение этого материала может включать валки пластин в мельницах или камнедробилках.

Предел текучести измеряется путем вытягивания испытательного образца, как показано на рисунке.

Ковкий чугун: при отжиге отливок из белого чугуна (размягчении путем нагревания до контролируемой температуры в течение определенного периода времени) образуются отливки из ковкого чугуна. Отливки из ковкого чугуна получаются, когда твердый, хрупкий цементит в отливках из белого чугуна превращается в закаленный углерод или графит в виде округлых узелков или агрегатов. Полученный материал представляет собой прочный, пластичный, жесткий и хорошо поддающийся обработке продукт, который используется в самых разных областях.

Чугун с шаровидным графитом: Чугун с шаровидным графитом или «ковкий» чугун используется для изготовления широкого спектра компонентов автомобильных двигателей, включая кулачковые валы, коленчатые валы, крышки подшипников и головки цилиндров. Этот материал также часто используется для изготовления литых деталей тяжелого оборудования, а также лицевых панелей и направляющих тяжелого оборудования. Узкое железо прочное, пластичное, жесткое и чрезвычайно ударопрочное.

Сталь
Стальные материалы состоят в основном из железа и углерода, часто с небольшой примесью легирующих элементов. Самая большая разница между чугунными материалами и сталью заключается в содержании углерода. Чугунные материалы представляют собой композиции железа и углерода с минимальным содержанием углерода от 1,7% до 4,5%. Типичное содержание углерода в стали составляет от 0,05 до 1,5 процента.

Промышленное производство значительного количества марок стали является еще одним свидетельством спроса на этот универсальный материал. Очень мягкие стали используются для волочения автомобильных крыльев, капотов и масляных поддонов, а высокопрочные стали высшего сорта используются для режущих инструментов. Стали часто выбирают по их электрическим свойствам или устойчивости к коррозии. В других случаях немагнитные стали выбирают для наручных часов и тральщиков.

Обычная углеродистая сталь: Эта категория сталей включает те материалы, которые представляют собой комбинацию железа и углерода без легирующих элементов. По мере увеличения содержания углерода в этих материалах пластичность (способность растягиваться или удлиняться без разрыва) материала снижается. Простые углеродистые стали нумеруются четырехзначным кодом по системе AISI или SAE (например, 10XX). Последние две цифры кода указывают на содержание углерода в материале в сотых долях процента. Например, сталь 10 18 имеет содержание углерода 0,18%.

Легированные стали: Простые углеродистые стали состоят в основном из железа и углерода, в то время как легированные стали включают те же самые элементы со многими другими добавками. Целью легирования стали является либо улучшение физических свойств материала, либо его предельная технологичность. Улучшения физических свойств включают улучшенную ударную вязкость, предел прочности при растяжении, прокаливаемость (относительная легкость, с которой может быть достигнут более высокий уровень твердости), пластичность и износостойкость. Использование легирующих элементов может изменить конечный размер зерна термообработанной стали, что часто приводит к снижению обрабатываемости конечного продукта. Основные типы легированной стали: никель, хром, марганец, ванадий, молибден, хром-никель, хром-ванадиевая, хром-молибден и никель-молибден.

Инструментальные стали: Эта группа высокопрочных сталей часто используется в производстве режущих инструментов для обработки металлов, дерева и других материалов. Кроме того, эти высокопрочные материалы используются в качестве материалов для штампов и штампов из-за их чрезвычайной твердости и износостойкости после термической обработки. Ключом к достижению желаемой твердости, прочности и износостойкости любой инструментальной стали обычно является тщательная термическая обработка. Эти материалы доступны в широком ассортименте марок со значительным количеством химических составов, предназначенных для удовлетворения конкретных, а также общих критериев применения.

Нержавеющая сталь: как следует из названия, эта группа материалов предназначена для защиты от окисления и других форм коррозии, а в некоторых случаях также от нагревания. Эти материалы, как правило, обладают значительно большей коррозионной стойкостью, чем их аналоги из простой или легированной стали, благодаря значительным добавкам хрома в качестве легирующего элемента. Нержавеющие стали широко используются в пищевой, химической и нефтяной промышленности для передачи агрессивных жидкостей между производственными и складскими помещениями. Нержавеющие стали могут подвергаться холодной штамповке, ковке, механической обработке, сварке или экструдированию. Эта группа материалов может достигать относительно высоких уровней прочности по сравнению с простыми углеродистыми и легированными сталями. Нержавеющие стали доступны в 150 различных химических составах. Широкий выбор этих материалов предназначен для удовлетворения широкого спектра физических свойств, требуемых потенциальными клиентами и отраслями. Нержавеющие стали делятся на четыре отдельные металлургические категории. Эти категории включают: аустенитный, ферритный, мартенситный и дисперсионно-твердеющий.

Цветные металлы и сплавы
Цветные металлы и сплавы охватывают широкий спектр материалов от более распространенных металлов, таких как алюминий, медь и магний, до высокопрочных жаропрочных сплавов, таких как вольфрам, тантал и молибден. Хотя цветные металлы и сплавы дороже черных металлов, они имеют важное применение благодаря своим многочисленным свойствам, таким как коррозионная стойкость, высокая тепло- и электропроводность, низкая плотность и простота изготовления. Инструменты.

Оценка обрабатываемости
Были объяснены факторы, влияющие на обрабатываемость; четыре метода, используемые для оценки обрабатываемости, обсуждаются ниже:

Стойкость инструмента: Металлы, которые можно резать без быстрого износа инструмента, обычно считаются вполне обрабатываемыми, и наоборот. Материал заготовки с множеством мелких твердых включений может иметь те же механические свойства, что и менее абразивный металл. При резке может не потребоваться повышенного энергопотребления. Тем не менее, обрабатываемость этого материала будет ниже, поскольку его абразивные свойства вызывают быстрый износ инструмента, что приводит к более высоким затратам на обработку.

Одной из проблем, возникающих при использовании стойкости инструмента в качестве показателя обрабатываемости, является его чувствительность к другим параметрам обработки. Особое значение имеет влияние материала инструмента. Оценки обрабатываемости, основанные на сроке службы инструмента, нельзя сравнивать, если в одном случае используется инструмент из быстрорежущей стали, а в другом — инструмент из спеченного карбида. Превосходный срок службы твердосплавного инструмента приведет к тому, что обрабатываемость металла, срезаемого стальным инструментом, окажется неблагоприятной. Даже если при оценке материалов заготовки используются идентичные типы инструментальных материалов, все равно могут быть получены бессмысленные оценки. Например, твердосплавные сплавы для резки чугуна не выдерживают резки стали из-за чрезмерного образования кратеров, а твердосплавные сплавы для резки стали недостаточно тверды, чтобы обеспечить достаточную стойкость к истиранию при резке чугуна.

Стойкость инструмента можно определить как период времени, в течение которого режущий инструмент работает эффективно. Многие переменные, такие как обрабатываемый материал, материал режущего инструмента, геометрия режущего инструмента, состояние станка, зажим режущего инструмента, скорость резания, подача и глубина резания, делают определение срока службы режущего инструмента очень сложным.

Компания EW опубликовала первые полные данные о стойкости инструмента. Тейлором в 1907 году, и его работа легла в основу более поздних исследований. Тейлор показал, что взаимосвязь между скоростью резания и стойкостью инструмента может быть эмпирически выражена как: VT = C
где: V = скорость резания в футах в минуту
T = стойкость инструмента в минутах
C= постоянная величина, зависящая от обрабатываемого материала и других переменных станка.

Численно это скорость резания, которая дает 1 минуту стойкости инструмента.
n = константа, зависящая от материала работы и инструмента.

Это уравнение предсказывает, что при построении графика в логарифмическом масштабе существует линейная зависимость между сроком службы инструмента и скоростью резания. Показатель степени n имеет значения от 0,125 для инструментов из быстрорежущей стали (HSS) до 0,70 для инструментов из керамики.

Сила инструмента и потребляемая мощность: Использование силы инструмента или потребляемой мощности в качестве критерия обрабатываемости материала заготовки возникает по двум причинам. Во-первых, понятие обрабатываемости как легкости, с которой металл режется, подразумевает, что металл, через который легко проталкивается инструмент, должен иметь хорошую степень обрабатываемости. Во-вторых, более практичная концепция обрабатываемости с точки зрения минимальной стоимости обрабатываемой детали связана с потребляемой силой и мощностью, а также с накладными расходами на машину надлежащей мощности.

При использовании силы инструмента в качестве показателя обрабатываемости может использоваться либо сила резания, либо осевая сила (усилие подачи). Сила резания является более популярной из двух, поскольку это сила, которая проталкивает инструмент через заготовку и определяет потребляемую мощность. Хотя рейтинги обрабатываемости могут быть перечислены в соответствии с силами резания при наборе стандартных условий обработки, данные обычно представлены в единицах удельной энергии. Материалы заготовки, имеющие высокую удельную энергию съема металла, считаются менее поддающимися механической обработке, чем материалы с более низкой удельной энергией.

Использование чистого энергопотребления при обработке в качестве показателя обрабатываемости заготовки аналогично использованию силы резания. Опять же, данные наиболее полезны с точки зрения удельной энергии. Одним из преимуществ использования удельной энергии съема металла в качестве показателя обрабатываемости является то, что она в основном является свойством самого материала заготовки и совершенно нечувствительна к материалу инструмента. Напротив, срок службы инструмента сильно зависит от материала инструмента.

Коэффициент съема металла является величиной, обратной величине удельной энергии, и может использоваться непосредственно в качестве показателя обрабатываемости, если для определения обрабатываемости используются силы или потребляемая мощность. То есть можно сказать, что металлы с высоким коэффициентом удаления металла обладают высокой обрабатываемостью.

Усилия режущего инструмента обсуждались в главе 2. Формулы и расчеты усилия инструмента и потребляемой мощности выходят за рамки этой статьи; они обсуждаются в книгах, которые носят более теоретический подход к обсуждению обрабатываемости металлов.

Обработка поверхности: Качество обработки поверхности, оставшееся на заготовке во время операции резания, иногда полезно для определения класса обрабатываемости металла. Некоторые заготовки не будут “принимать хорошую отделку” так же хорошо, как другие. Основной причиной шероховатости поверхности является образование и отслаивание частей нароста на инструменте. Мягкие, пластичные материалы имеют тенденцию довольно легко образовывать наросты. Нержавеющие стали, сплавы для газовых турбин и другие металлы с высокой способностью к деформационному упрочнению также имеют тенденцию к обработке с наростами на кромках. Материалы, которые обрабатываются с большими углами зоны сдвига, как правило, минимизируют краевые эффекты. К ним относятся алюминиевые сплавы, холоднодеформированные стали, легкообрабатываемые стали, латунные и титановые сплавы. Если бы выбранным показателем обрабатываемости была только чистота поверхности, эти последние металлы оценивались бы выше, чем металлы из первой группы.

Во многих случаях чистота поверхности является бессмысленным критерием обрабатываемости заготовки. Например, при черновой обработке не требуется никакого внимания к чистовой обработке. Во многих чистовых проходах условия, обеспечивающие желаемый размер детали, по своей сути обеспечивают хорошую чистовую обработку в рамках инженерной спецификации.

Показатели обрабатываемости, основанные на измерениях шероховатости поверхности, не всегда согласуются с показателями, полученными при определении силы или стойкости инструмента. Нержавеющая сталь будет иметь низкий рейтинг по любому из этих стандартов, в то время как алюминиевые сплавы будут иметь высокий рейтинг. Титановые сплавы будут иметь высокий рейтинг по окончательным измерениям, низкий по испытаниям на стойкость инструмента и промежуточный по показаниям силы.

Класс обрабатываемости различных материалов по качеству поверхности легко определить. Показания шероховатости поверхности снимаются с помощью соответствующего прибора после механической обработки стандартных заготовок из различных материалов в контролируемых условиях резания. Рейтинг обрабатываемости изменяется обратно пропорционально показаниям прибора. Низкое значение означает хорошую отделку и, следовательно, высокую обрабатываемость. Относительные оценки могут быть получены путем сравнения наблюдаемого значения чистоты поверхности с материалом, выбранным в качестве эталона.

Форма стружки: существуют рейтинги обрабатываемости, основанные на типе стружки, которая образуется во время операции механической обработки. О обрабатываемости можно судить по простоте обработки и утилизации стружки. Материал, дающий длинную волокнистую стружку, получит низкую оценку, как и материал, производящий мелкую порошкообразную стружку. Материалы, которые по своей природе образуют хорошо сломанные стружки, составляющие половину или полный оборот обычной спирали стружки, получат высшую оценку. Обработка и утилизация стружки могут быть довольно дорогими. Вязкая стружка представляет угрозу для оператора и для отделки свежеобработанной поверхности. Однако образование стружки зависит от параметров станка, а также от материала заготовки, и показатели, полученные этим методом, могут быть изменены путем предоставления подходящего стружколома.