Инструментальный бит

редактировать

A долото - это режущий инструмент без вращения, используемый в токарных станках по металлу, формовочных станках и строгальные станки. Такие фрезы также часто называются установочной фразой одноточечный режущий инструмент, в отличие от других режущих инструментов, таких как пила или водоструйный резак. Режущая кромка отшлифована для соответствия конкретной операции обработки и при необходимости может быть переточена или изменена форма. Отшлифованная насадка жестко удерживается держателем инструмента во время резки.

Различные насадки, твердосплавные пластины и держатели Показано действие среза.

Содержание

  • 1 Геометрия
  • 2 Материалы
    • 2.1 Сталь
    • 2.2 Карбиды и керамика
  • 3 Вставки
  • 4 Формовочные инструменты
  • 5 Державки
    • 5.1 Держатели, используемые на токарных станках
      • 5.1.1 Держатель бит и резцедержатель
      • 5.1.2 Инструмент в виде ящика
    • 5.2 Держатели, используемые на формирователях, долбежных станках и строгальных станках
      • 5.2.1 Хлопушка
    • 5.3 Держатели, используемые на фрезерных станках
      • 5.3.1 Фрезы
  • 6 История
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки

Геометрия

Типичная ручная шлифовка углы режущего инструмента для токарного станка.

Задний передний план помогает контролировать направление стружки, которая естественным образом изгибается в процессе работы из-за разницы в длине внешней и внутренней частей резания. 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 работы 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 резку более гладкой, так как он может перекрывать предыдущий рез и устранять пики и впадины, создаваемые острым 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, поскольку 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, чтобы резать, но для эффективного резания будет оптимальный угол для заднего и бокового граблей.

Материалы

Стали

Первоначально все насадки изготавливались из высокоуглеродистой инструментальной стали с соответствующей закалкой и закалка. 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 в все приложения для резки. Большинство современных насадок изготавливаются из быстрорежущей стали, кобальтовой стали или карбида.

Карбиды и керамика

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 данном случае она называется пластиной), либо припаяна к стальному хвостовику (обычно это делается только для твердого сплава).

Пластины

Практически во всех высокопроизводительных режущих инструментах используются сменные пластины. На это есть несколько причин. Прежде всего, при очень высоких скоростях резания и подачах, 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 промышленности используется стандартизированная номенклатура для описания пластин по форме, материалу, материалу покрытия и размеру.

Инструменты формы

Этот инструмент формы предназначен для ручки переключения передач на мотоцикле. Уплотнительные кольца вошли в канавки после обработки из алюминия 6061-T6. Этот инструмент имеет 8-градусный наклон сверху вниз для зазора. Этот инструмент был разработан для винтового станка 2G Brown Sharpe.

Формовочный инструмент прецизионно заточен в узор, который напоминает форму, которую нужно сформировать. Инструмент формы можно использовать как одну операцию и, следовательно, исключить многие другие операции на салазках (передних, задних и / или вертикальных) и револьверной головке, 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 салазок 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 формы. Инструменты для форм-вставок являются наиболее распространенными для краткосрочных и средних работ (от 50 до 20 000 шт.). Инструменты круглой формы обычно предназначены для более длительных работ, так как износ инструмента может многократно стачиваться с вершины 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 стали, карбида или быстрорежущей стали. Карбид требует особого ухода, потому что он очень хрупкий и при возникновении вибрации будет трескаться.

Недостатком использования формовочных 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. При точении большей длины можно использовать опору револьвера для увеличения длины точения от 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

За счет ограничения дорогостоящего твердого режущего наконечника на детали, выполняющей фактическую резку, стоимость инструмента снижается. Тогда 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 для придания дополнительных свойств режущему действию, например,

  • угловой подход - направление движения инструмента.
  • нагрузка пружины - отклонение насадки инструмента в сторону от материала при приложении чрезмерной нагрузки.
  • переменный вылет - резец может быть выдвинут или втянут в зависимости от задания.
  • жесткость - размер держателя инструмента может быть изменен в соответствии с работой
  • направить смазочно-охлаждающую жидкость или СОЖ в рабочую зону.

Обратите внимание, что, поскольку жесткость (а не прочность) обычно является определяющим фактором конструкции держателя инструмента, используемая сталь не обязательно должен быть особенно твердым или прочным, так как жесткость большинства стальных сплавов относительно небольшая.

Держатели, используемые на токарных станках

Держатель бит и инструментальный стержень

Инструментальный стержень - это часть токарного станка для металлообработки, которая либо удерживает насадку непосредственно, либо удерживает резцедержатель, в котором находится резцедержатель. Существует большое разнообразие конструкций инструментальных стоек (включая базовые инструментальные стойки, рокеры, быстросменные инструментальные стойки и револьверные головки) и державок (с различной геометрией и функциями).

Ящик для инструмента

На рисунке выше показан правый ящичный инструмент, который использовался на винторезном станке 2G Brown Sharpe.

Ящичный инструмент установлен на револьверной головке токарно-револьверного станка или винтовой станок. 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) установлены напротив друг 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 инструмента 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 полостью фрезы.

Державки, используемые на формирователях, долбежных станках и строгальных станках

Заслонка

Формовочные станки, долбежные станки и строгальные станки часто используют своего рода державку, называемую заслонкой, которая свободно качается при обратном ходе цилиндра или станины. На следующем ходу резания он «хлопает» обратно в положение резки. Его движение аналогично движению обратного клапана типа «бабочка » .

Держатели, используемые на фрезерных станках

Фрезы

Фрезы, являются разновидностью фреза, в которую вмонтированы одна или две насадки. Биты вращаются при вращении шпинделя, выполняя торцевые пропилы. Фрезы - это применение насадок, в которых биты являются частью вращающегося узла (тогда как большинство других инструментов используются линейно).

История

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 цеха имели кузницы. Фактически, от хороших машинистов требовалось кузнечное дело, и хотя химия и физика термообработки стали не были хорошо изучены (по сравнению с сегодняшними науками), практические Искусство термообработки было довольно развитым, и с ним были хорошо знакомы самые квалифицированные мастера по металлу. Инструментальные насадки были изготовлены из углеродистой инструментальной стали, которая имеет достаточно высокое содержание углерода, чтобы хорошо выдерживать закалку. Каждое долото 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 гг., Когда Фредерик Уинслоу Тейлор применил научные методы к изучению долот инструмента и их режущих характеристик (включая их геометрию, металлургию и теплоотдачу). обработки и результирующие скорости и подачи, глубины резания, скорости съема металла и стойкости инструмента). Вместе с Монселем Уайтом и различными помощниками он разработал быстрорежущие стали (свойства которых зависят как от смесей легирующих элементов, так и от их методов термообработки). Его эксперименты по резке пережевывали тонны материала заготовки, израсходовали тысячи бит инструментов и генерировали горы стружки. Их в значительной степени спонсировал Уильям Селлерс (руководитель Midvale Steel и верфь Крампа), а затем Bethlehem Steel. Тейлор не только разработал новые материалы для изготовления одноточечных фрез, но и 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 ).

Стеллит вскоре присоединился к быстрорежущей стали в качестве материала для одноточечных резцов. Хотя алмазная токарная обработка существует уже давно, только после появления этих новых дорогих металлов идея режущих пластин стала широко применяться при механической обработке. До этого большинство одноточечных резцов 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 ускорилась, 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 деталей), количество инструментов с твердосплавными и керамическими режущими пластинами намного превышает количество 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, снижения расходов на заработную плату).

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 07:08:13
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте