Som en sedan länge etablerad leverantör av pinnfräsar med lång hals har jag i första hand observerat hur olika faktorer påverkar skärprestandan hos dessa precisionsverktyg. Bland dessa faktorer utmärker sig materialhårdhet som ett kritiskt element som antingen kan göra eller bryta effektiviteten hos en långhalsfräs. I det här blogginlägget ska jag dyka djupt in i att förstå hur materialhårdhet påverkar skärprestandan hos pinnfräsar med lång hals.
Förstå materialhårdhet
Materialhårdhet definieras som ett material motstånd mot lokal deformation, typiskt genom indragning eller nötning. Det är en avgörande egenskap eftersom det avsevärt kan påverka hur ett material beter sig under bearbetningsprocesser. Det finns flera skalor för att mäta hårdhet, såsom Rockwell, Brinell och Vickers skalor. Till exempel, i Rockwell-skalan är ett material med ett högre nummer hårdare.
Mjuka material, som aluminium och koppar, har relativt låga hårdhetsvärden. Dessa material är formbara och kan skäras relativt lätt. Å andra sidan utgör hårda material, inklusive rostfritt stål, titanlegeringar och härdade stål, en mer utmanande bearbetningsmiljö på grund av deras höga motståndskraft mot deformation.
Inverkan på verktygsslitage
En av de mest uppenbara effekterna av materialhårdhet på skärprestandan hos pinnfräsar med lång hals är verktygsslitage. När man skär ett mjukt material upplever den långhalsade pinnfräsen mindre friktion och slitage på sina skäreggar. Verktyget kan behålla sin skärpa under en längre period, vilket i sin tur leder till konsekvent och högkvalitativ skärning.
Till exempel, när man använder en pinnfräs med lång hals för att skära aluminium, är skärprocessen relativt jämn och verktygskanterna mattas inte snabbt. Detta resulterar i en längre verktygslivslängd, vilket minskar frekvensen av verktygsbyten och i slutändan minskar produktionskostnaderna.
Men när man har att göra med hårda material är situationen en helt annan. Materialets höga hårdhet orsakar avsevärt nötande och adhesivt slitage på skäreggarna på den långhalsade pinnfräsen. Slitande slitage uppstår när de hårda partiklarna i arbetsstyckets material slipar mot verktygets skäreggar och sliter gradvis ner dem. Adhesivt slitage uppstår å andra sidan när små bitar av arbetsstyckets material fäster på verktygets yta och sedan rivs av under skärprocessen och tar med sig delar av verktyget.
Ta skärning av rostfritt stål som exempel. Den höga hårdheten och bearbetningshärdande egenskaperna hos rostfritt stål orsakar snabbt slitage på den långhalsade pinnfräsen. Skäreggarna kan bli matta efter en relativt kort tids användning, vilket leder till minskad skäreffektivitet, dålig ytfinish och ökad risk för verktygsbrott.
Inflytande på skärkrafter
Materialhårdheten har också en betydande inverkan på skärkrafterna under bearbetningsprocessen. När man skär ett mjukt material kräver den långhalsade pinnfräsen mindre kraft för att penetrera och ta bort materialet. Skärprocessen är ofta smidig, och det är mindre vibrationer och pladder. Detta möjliggör snabbare skärhastigheter och högre matningshastigheter, vilket kan förbättra produktiviteten.
Men vid bearbetning av hårda material ökar skärkrafterna avsevärt. Pinnfräsen måste arbeta hårdare för att bryta igenom det hårda materialet, vilket resulterar i högre belastning på verktyget och maskinen. Överdrivna skärkrafter kan orsaka problem som verktygsnedböjning, särskilt vid pinnfräsar med lång hals. Eftersom dessa pinnfräsar har ett längre skaft är de mer benägna att deformeras vid höga skärkrafter. Verktygsavböjning kan leda till felaktig bearbetning, dålig ytfinish och till och med skador på arbetsstycket.
Till exempel, när man försöker skära härdat stål kan skärkrafterna vara så höga att de kräver mer kraftfull bearbetningsutrustning och lägre skärparametrar för att undvika verktygsfel. Detta innebär ofta att man offra produktiviteten för att bibehålla verktygets integritet och kvaliteten på den bearbetade delen.
Effekt på ytfinish
Ytfinishen på en bearbetad del är en annan aspekt som i hög grad påverkas av materialets hårdhet. Vid skärning av mjuka material med långhalsad pinnfräs är det i allmänhet lättare att uppnå en jämn ytfinish. Materialets låga hårdhet gör att skäreggarna på pinnfräsen kan ta bort material rent utan att orsaka alltför stora revor eller grova fläckar.
Däremot utgör hårda material en större utmaning för att uppnå en bra ytfinish. Den höga hårdheten kan göra att materialet går sönder ojämnt under skärprocessen, vilket resulterar i en grov yta. Dessutom, eftersom skäreggarna slits ner snabbare vid skärning av hårda material, äventyras förmågan att producera en slät yta ytterligare. Till exempel, vid bearbetning av titanlegeringar, som är kända för sin höga hårdhet och låga värmeledningsförmåga, kan det vara svårt att få en ytfinish av hög kvalitet. Specialiserade skärstrategier och verktygsgeometrier kan krävas för att övervinna dessa utmaningar.
Fallstudie: Skärning av olika material med en2 flöjter kulnäsa lång hals ändfräs
Låt oss ta en närmare titt på hur materialets hårdhet påverkar skärprestandan genom att undersöka användningen av en 2-flöjts kulnäsa långhalsfräs.
Skär mjuka material (aluminium)
När du använder 2-flöjtskulnosen med långhalsad fräs för att skära aluminium kan vi observera flera positiva resultat. Den låga hårdheten hos aluminium möjliggör höghastighetsbearbetning. Skärkanterna på pinnfräsen förblir vassa under lång tid, och den smidiga skärprocessen resulterar i en ytfinish av hög kvalitet. Vi kan köra pinnfräsen med relativt höga matningshastigheter och skärhastigheter utan betydande verktygsslitage. Detta förbättrar inte bara produktiviteten utan minskar också kostnaden per del. Till exempel i en biltillverkningsanläggning kan denna typ av pinnfräs användas för att effektivt bearbeta aluminiummotorkomponenter, vilket säkerställer exakta dimensioner och en bra ytfinish.
Skärmedel - hårda material (rostfritt stål)
När samma 2-flöjter med kulnos med lång halsändfräs används för att skära rostfritt stål förändras situationen. Den högre hårdheten hos rostfritt stål gör att verktyget slits mer. Vi måste minska skärhastigheten och matningshastigheten för att hantera de ökade skärkrafterna och förhindra för tidigt verktygsfel. Trots dessa justeringar är verktygslivslängden betydligt kortare jämfört med vid skärning av aluminium. Ytfinishen kan också vara något strävare, och vi kan behöva utföra ytterligare efterbehandlingsoperationer för att uppnå önskad kvalitet.
Kapning av hårda material (härdat stål)
Att skära härdat stål med 2-flöjter med kulnos med långhalsfräs är extremt utmanande. Materialets höga hårdhet leder till snabb förslitning av skäreggarna och skärkrafterna är så höga att de kan orsaka verktygsavböjning. Som ett resultat måste vi använda mycket låga skärhastigheter och matningshastigheter, vilket kraftigt begränsar produktiviteten. Ytfinishen på den bearbetade delen kan vara dålig och flera genomgångar kan krävas för att erhålla ett acceptabelt resultat.
Lösningar för att förbättra skärprestanda med olika materialhårdhet
Verktygsbeläggningar
Att applicera beläggningar på de långhalsade pinnfräsarna kan avsevärt förbättra deras skärprestanda när de hanterar olika materialhårdheter. Till exempel kan beläggning av titannitrid (TiN) förbättra verktygets hårdhet och slitstyrka, vilket gör det mer lämpligt för skärning av härdade material. Diamantliknande kolbeläggningar (DLC) kan minska friktionen och förbättra verktygets förmåga att skära mjuka material, såsom aluminium, genom att förhindra vidhäftning av arbetsstyckets material till verktyget.
Optimerad verktygsgeometri
Geometrin hos den långhalsade pinnfräsen spelar också en avgörande roll för skärprestanda. För mjuka material kan en pinnfräs med högre spiralvinkel användas för att förbättra spånavgången och minska skärkrafterna. För hårda material kan en mer robust verktygsgeometri med en större kärndiameter och en lägre spiralvinkel ge bättre hållfasthet och motståndskraft mot nedböjning.
Lämpliga skärparametrar
Att välja rätt skärparametrar, såsom skärhastighet, matningshastighet och skärdjup, är avgörande för att uppnå optimal skärprestanda. För mjuka material kan högre skärhastigheter och matningshastigheter användas för att maximera produktiviteten. För hårda material bör lägre skärparametrar väljas för att minimera verktygsslitage och förhindra verktygsfel.
Slutsats
Sammanfattningsvis har materialhårdheten en djupgående inverkan på skärprestandan hos pinnfräsar med lång hals. Det påverkar verktygsslitage, skärkrafter och ytfinish, och olika material erbjuder unika utmaningar och möjligheter. Som leverantör av pinnfräsar med lång hals förstår jag vikten av att tillhandahålla verktyg av hög kvalitet och erbjuda expertråd om hur man kan optimera skärprocessen för olika materialhårdheter.
Om du är ute på marknaden för pinnfräsar med lång hals eller behöver mer information om hur du kan förbättra dina bearbetningsprocesser, uppmuntrar jag dig att kontakta mig för en detaljerad diskussion. Oavsett om du arbetar med mjuka, medelhårda eller hårda material kan jag hjälpa dig att hitta rätt lösningar för att förbättra din skärprestanda och uppnå bättre resultat.
Referenser
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2009). Tillverkningsteknik och teknik. Pearson Prentice Hall.
- Trent, EM och Wright, PK (2000). Metallskärning. Butterworth - Heinemann.
