切屑控制攸關每個工廠的生死存亡,切削刀具業最關心的問題就是如何始終如一的保持延性鋼(例如SAE 1018、1020和8620)的斷屑能力并且很好的控制毛刺。切屑控制不當會引發停機、零件報廢或返工等問題,甚至會造成刀具斷裂引發人員受傷事故和工廠停產,這些都是工廠不能容忍的底線。 通常來說,在半精加工、精加工和可變切削深度應用中存在切屑控制問題,汽車變速器行業的大多數車削加工都需要做好切屑控制。從亨利•福特(Henry Ford)和威廉•C•杜蘭特(William C. Durant)時代開始,這個問題就一直困擾著所有的汽車制造商。盡管汽車業和切削刀具業有十分先進的技術,但是加工這些延性材料,仍然令操作人員、工程師和生產管理者深感頭痛。從汽車業的已有經歷和可預期的高峰生產水平來看,工廠無論如何都需要解決這一問題,才能順應時代潮流,滿足生產需求,保持盈利能力。 在解決切屑控制問題時,物理特性和經濟成本都是首先要考慮的因素。我們一直都在使用的關于高效加工的方法,包括使用帶正前角的刀具和使用最大的刀尖半徑,在實際應用中的效果卻不盡理想。因為盡管這些方案能使切屑變薄,從而延長刀具壽命并且提高生產效率,但同時也會大幅增加斷屑難度。除此之外,很多零件都有表面粗糙度(Ra)要求,只有使用大的刀尖半徑,才能達到合格的表面質量。 車削延性鋼材產生的細長切屑會嚴重破壞正常的加工和生產。如果不能很好地斷屑,切屑會纏繞住刀具而導致停機。如果老是出現停機,并且需要手動清理排出切屑,也會使操作人員感到十分煩惱。這不僅浪費時間,而且切屑溫度很高,邊緣又極其鋒利,很容易傷人。另外,切屑還能沿著工件移動,劃傷工件,最終導致零件報廢或返工。如果切屑太長纏在切削刃與零件之間,還會出現更多問題,因為如果刀具對切屑進行了“再切削”,會導致斷刀事故。 在自動化操作中,切屑控制同樣會給物料搬運機器人或在線測量帶來問題,因為切屑會干擾機器人的性能,并給出錯誤的儀表讀數。 掌握運行參數 在量產加工環境中,零件加工包括鑄件和鍛件。材料整切通常不是問題。要改善這些加工作業的切屑控制需要考慮四個因素,即刀尖半徑、切削深度、進給率和刀片的頂面槽形。 我們的目標是盡量增加切屑面積,而同時要保證零件精度,維持生產循環時間。為了增加切屑面積,切削深度不宜小于刀尖半徑。當單側切削深度為0.010英寸且刀片刀尖半徑為0.031英寸時,切屑會變薄大約60%,因此斷屑變得更加困難。 過去的經驗是,單側切削深度決不能小于刀尖半徑的66%,因為在該位置時,所有切屑都不再變薄(其變薄量為刀尖半徑和切削深度的函數)。為了提高進給率而增加切屑面積,需要調整主軸轉速。主軸轉速是對刀具壽命影響最大的切削參數。雖然切削深度和進給率也很重要,但影響要小得多。
當然,根據其他經驗,提高進給率會降低表面質量。這種情況下,最好使用修光刃。當首次引入修光刃刀片時,他們只用作改善表面質量。但是,我們現在已經意識到通過提高這些修光刃刀片的進給率,既能保證表面質量,同時又能提高生產效率。 |
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