Berdasarkan pengalaman penyahpepijatan praktikal di tapak selama bertahun-tahun, bermula daripada prinsip pemotongan alat logam, digabungkan dengan faktor seperti bahan alat, parameter pemotongan, tepi pengelap, sudut hadapan, kaedah pemprosesan dan alat komposit, enam kaedah pengoptimuman diperkenalkan kepada mengurangkan kos pemotongan. Tujuan meningkatkan kecekapan pengeluaran.
01
Mukadimah
Perkembangan pesat industri pembuatan negara saya telah mencipta manfaat ekonomi yang besar kepada negara kita dan juga dunia. Apabila persaingan pasaran menjadi semakin sengit, pengurangan kos dan peningkatan kecekapan telah menjadi isu yang mesti dihadapi oleh setiap perusahaan. Untuk mengurangkan kos dengan berkesan dan meningkatkan kecekapan, adalah perlu untuk menganalisis komposisi kos pengeluaran. Kos pengeluaran terdiri daripada tiga bahagian: bahan langsung, buruh langsung dan overhed pembuatan. Bahan langsung merujuk kepada objek buruh dalam proses pengeluaran, yang diproses menjadi produk separuh siap atau produk siap, dan nilai kegunaannya kemudiannya menjadi nilai kegunaan lain. Buruh langsung merujuk kepada sumber manusia yang digunakan dalam proses pengeluaran, yang boleh dikira dengan upah, perbelanjaan kebajikan, dll. Perbelanjaan pembuatan merujuk kepada kemudahan seperti kilang, mesin, kenderaan dan peralatan, bahan dan bahan tambahan yang digunakan dalam proses pengeluaran. Sebahagian daripada penggunaan mereka termasuk dalam kos melalui susut nilai, dan sebahagian lagi adalah melalui penyelenggaraan, perbelanjaan tetap, penggunaan bahan mesin dan penggunaan bahan tambahan termasuk dalam kos. Artikel ini mengoptimumkan beberapa kaedah penggunaan alat untuk mengurangkan kos penggunaan alat dan meningkatkan kecekapan pemprosesan, dengan itu mencapai kesan penjimatan kos penggunaan alat mesin.
02
Tukar bahan alat untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan
Bahan alat yang biasa digunakan termasuk yang berikut: keluli berkelajuan tinggi, karbida, seramik, CBN dan PCD. CBN dan PCD mempunyai kekerasan yang lebih tinggi, rintangan haus tertinggi, dan bahannya agak rapuh. Keluli berkelajuan tinggi mempunyai keliatan terbaik, tetapi kekerasannya sangat rendah dan rintangan hausnya lemah.
Keluli berkelajuan tinggi ialah keluli aloi karbon tinggi. Unsur aloi utama ialah tungsten, kromium, molibdenum, kobalt, vanadium dan aluminium, dan lain-lain, dan mengandungi sejumlah besar karbida. Alat pemotong keluli berkelajuan tinggi mempunyai keliatan tinggi dan kekerasan yang agak rendah. Kelebihannya ialah ia murah, mempunyai keplastikan yang tinggi, dan boleh memproses hampir semua bahan. Mereka adalah bahan utama yang digunakan dalam alat pemotong awal. Kelemahannya ialah mereka memerlukan keperluan yang lebih tinggi pada pengendali dan memerlukan buruh manual. Mengasah, dan kelajuan pemotongan yang boleh tahan oleh bahan keluli berkelajuan tinggi adalah sangat rendah. Sebagai contoh, bahan bahan kerja ialah 45 keluli, kekerasan adalah 250HBW, kelajuan pemotongan ialah 30~60m/min, dan kecekapan pemotongan adalah rendah.
Pada masa ini, bahan alat yang paling biasa digunakan ialah karbida bersalut. Kekerasan dan rintangan haba alat karbida bersalut adalah lebih baik daripada alat keluli berkelajuan tinggi. Ia boleh menahan kelajuan pemotongan yang lebih tinggi, dengan kelajuan pemotongan antara 100 hingga 300m/min[1].
Mengambil bulatan luar bahagian memutar keluli sebagai contoh, jika alat memusing karbida digunakan untuk menggantikan alat memusing keluli berkelajuan tinggi, kelajuan pemotongan boleh ditingkatkan daripada 50m/min kepada 180m/min, dan kecekapan meningkat lebih daripada 3 kali, dan alat karbida juga mempunyai alat pemotong yang lebih tinggi. kehidupan. Alat memusing karbida dengan bilah yang boleh diganti tidak perlu diasah, cuma gantikan bilah, dan pengendali tidak perlu mempunyai kemahiran mengasah.
Selain alat pemotong keluli dan karbida berkelajuan tinggi, terdapat juga seramik, CBN dan PCD. Ketiga-tiga bahan ini mempunyai kelajuan pemotongan yang lebih tinggi - lebih daripada 1000m/min, tetapi julat penggunaannya adalah terhad. Seramik dan CBN biasanya digunakan untuk memproses bahan kerja besi tuang dan bahan kerja keluli dengan kekerasan tinggi melebihi 50HRC. PCD biasanya digunakan untuk memproses aluminium, plastik, kayu dan karbida, tetapi tidak boleh memproses bahagian besi tuang [2].
Mengambil pemotong pengilangan aloi aluminium sebagai contoh, kelajuan pemotongan pemotong pengilangan keluli berkelajuan tinggi ialah 120~300m/min. Kelajuan pemotongan yang disyorkan bagi pemotong pengilangan karbida jenama Mapal bahan HP615 ialah 700m/min, manakala pemotong pengilangan yang diperbuat daripada bahan PCD boleh digunakan. Kelajuan pemotongan ialah 1500~2000m/min.
03
Kesan parameter pemotongan pada hayat alat dan kecekapan pengeluaran
Untuk meningkatkan kecekapan pemesinan dan hayat alat, adalah perlu untuk menentukan sama ada parameter pemotongan adalah munasabah dan menganalisis kesan setiap parameter pemotongan terhadap hayat dan kecekapan alat. Parameter pemotongan termasuk kelajuan pemotongan (kelajuan linear), kelajuan suapan dan jumlah pemotongan belakang, juga dikenali sebagai tiga elemen pemotongan.
3.1 Kelajuan pemotongan vc
Hubungan antara kelajuan pemotongan vc dan kelajuan gelendong ialah vc=πDn/1000, dengan D ialah diameter berkesan alat/bahan kerja (unit: mm), dan n ialah kelajuan alat mesin (unit: r/min ). Apabila kelajuan pemotongan terlalu tinggi, haus rusuk akan meningkat dan kualiti permukaan bahan kerja akan merosot. Apabila kelajuan pemotongan sangat tinggi, sisipan juga akan mengalami ubah bentuk plastik. Keluk pengaruh kelajuan pemotongan pada hayat alat ditunjukkan dalam Rajah 1.
gambar
Rajah 1 Keluk kesan kelajuan pemotongan pada hayat alat
3.2 Kelajuan suapan vf
Formula pengiraan kelajuan suapan ialah vf=fZZnn, fZ ialah suapan alat (unit ialah mm/z), Zn ialah bilangan tepi pemotong berkesan (unit ialah unit), n ialah kelajuan alatan mesin (unit ialah r/min). Jika kelajuan suapan terlalu tinggi, cip akan menjadi tidak terkawal, dan kualiti permukaan mesin akan merosot. Kuasa pemotongan adalah tinggi, dan cip akan memberi kesan kepada alat atau permukaan mesin. Keluk pengaruh kelajuan suapan pada hayat alat ditunjukkan dalam Rajah 2.
gambar
Rajah 2 Keluk kesan kelajuan suapan pada hayat alat
3.3 Jumlah pisau belakang ap
Jumlah pemotongan belakang merujuk kepada perbezaan antara permukaan yang tidak dipotong dan permukaan yang dipotong. Keluk pengaruh jumlah pemotongan belakang pada hayat alat ditunjukkan dalam Rajah 3.
gambar
Rajah 3 Keluk pengaruh jumlah pemotongan belakang ke atas hayat alat
Antara tiga faktor pemotongan, kelajuan pemotongan, kelajuan suapan dan jumlah penglibatan belakang semuanya mempunyai kesan ke atas hayat alat. Kesan jumlah pemotongan belakang adalah yang paling kecil, kelajuan suapan mempunyai kesan yang lebih besar daripada jumlah pemotongan belakang, dan kelajuan pemotongan mempunyai kesan yang paling besar terhadap hayat bilah.
Untuk mendapatkan hayat alat tertinggi, arah parameter pengoptimuman ialah: memaksimumkan penglibatan belakang untuk mengurangkan bilangan hantaran alat; memaksimumkan kadar suapan untuk memendekkan masa pemotongan; mengurangkan kelajuan pemotongan untuk mendapatkan hayat alat yang terbaik.
Untuk meningkatkan kecekapan pengasaran, anda boleh mulakan dengan mengoptimumkan jumlah pemotongan belakang. Jika terdapat banyak laluan alat, tingkatkan jumlah pemotongan belakang dan kurangkan laluan alat, atau tingkatkan jumlah pemotongan belakang, kurangkan kelajuan pemotongan, dan tingkatkan hayat alat. , meningkatkan kelajuan suapan dan memastikan kecekapan pemprosesan.
3.4 Contoh aplikasi
Bebibir yang dihasilkan oleh kilang pemprosesan alat ganti kereta ditunjukkan dalam Rajah 4. Penyelesaian pemprosesan sedia ada adalah tidak cekap, dan pelbagai parameter pemotongan perlu dioptimumkan untuk meningkatkan hayat alat dan kecekapan pengeluaran.
gambar
Rajah 4 Bebibir
Optimumkan pelan pemprosesan dengan meningkatkan jumlah pemotongan belakang, mengurangkan laluan alat dan mengurangkan kelajuan pemotongan. Sebelum pengoptimuman, laluan alat adalah banyak dan huru-hara, tetapi selepas pengoptimuman, laluan alat adalah jelas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5 dan 6. Parameter sebelum dan selepas pengoptimuman ditunjukkan dalam Jadual 1. Selepas pengoptimuman, hayat alat telah meningkat daripada 15 bahagian kepada 31 bahagian.
gambar
Rajah 5 Mengoptimumkan laluan alat hadapan
gambar
Rajah 6 Laluan alat yang dioptimumkan
Jadual 1 Parameter sebelum dan selepas pengoptimuman
gambar
Faktor yang mengukur prestasi pemotongan bilah ialah kelajuan pemotongan. Sistem CNC membaca kelajuan gelendong. Ramai pengaturcara hanya mempertimbangkan kelajuan semasa mereka bentuk program dan mengabaikan faktor diameter. Walau bagaimanapun, dalam pemesinan sebenar, faktor diameter juga mempunyai kesan yang lebih besar. Mengambil pusingan sebagai contoh, apabila diameter bahan kerja D ialah 50mm dan kelajuan alat mesin n ialah 1000r/min, kelajuan linear vc=157m/min. Apabila diameter bahan kerja D ialah 100mm dan kelajuan alat mesin n ialah 1000r/min, kelajuan linear vc=314m/min.
Mengikut sampel alat, kelajuan pemotongan 314m/min adalah sangat tinggi, hampir dengan had yang boleh ditahan oleh bilah karbida. Kelajuan pemotongan yang tinggi boleh mempercepatkan proses haus alat dan mengurangkan hayat perkhidmatan alat.
Dari sini dapat dilihat bahawa untuk kelajuan alat mesin yang sama, diameter bahan kerja yang berbeza, dan kelajuan pemotongan alat, apabila hayat alat terlalu rendah, anda boleh menyemak sama ada ia disebabkan oleh kelajuan pemotongan yang terlalu tinggi.
04
Pengaruh tepi pengelap pada kecekapan pemotongan
Bilah pengelap mempunyai sudut hujung yang terdiri daripada 3 hingga 9 lengkok dengan jejari yang berbeza, dan jejari lengkok boleh mencapai lebih daripada 900mm. Hubungan antara fillet hujung alat, jumlah suapan dan kualiti permukaan ialah
Rmaks＝fn²/8r(1)
Rmaks (tepi mengelap)=Rmaks/² (2)
Dalam formula, fn ialah jumlah suapan (mm/r); r ialah jejari fillet hujung alat (mm); Rmax ialah perbezaan ketinggian antara puncak dan palung permukaan pemotongan (mm).
Kaedah ini sesuai untuk menamatkan pusingan atau membosankan. Alat pengelap itu sendiri tidak mempunyai fungsi suapan pantas. Walau bagaimanapun, mengikut formula sebelumnya, boleh disimpulkan bahawa ciri-ciri alat pengelap adalah: apabila parameter pemprosesan adalah sama, kualiti permukaan alat pengelap boleh ditingkatkan sebanyak 1 kali; apabila kualiti permukaan adalah sama, kelajuan suapan alat pengelap boleh ditingkatkan sebanyak 1 kali. .
Apabila kualiti permukaan yang sama diperlukan, kelajuan suapan yang lebih tinggi boleh digunakan apabila menggunakan alat pengelap.
Mengambil pemprosesan muka akhir kulit keluaran sebagai contoh peningkatan kecekapan, bahan bahan kerja ialah QT500 dan nilai kekasaran permukaan Ra Kurang daripada atau sama dengan 1.6μm diperlukan. Untuk menambah baik masa kitaran, bilah pengelap digunakan. Pada premis untuk memenuhi keperluan kekasaran permukaan yang sama, kelajuan suapan ditingkatkan daripada 0.36mm/r kepada 0.5mm/r. Nilai kekasaran permukaan yang diukur Ra=1.33μm, dan hayat bilah adalah sama. Pelbagai parameter pemprosesan menggunakan sisipan pusing biasa dan sisipan pengelap ditunjukkan dalam Jadual 2. Muka hujung kulit keluaran selepas pengoptimuman ditunjukkan dalam Rajah 7.
Jadual 2 Pelbagai parameter pemprosesan sisipan pusing biasa dan sisipan pengelap
gambar
gambar
Rajah 7 Muka hujung cangkerang keluaran dioptimumkan
05
Kesan sudut pesongan utama pada kecekapan pemotongan
Suapan setiap gigi telah disebutkan dalam pengenalan ringkas sebelum ini kepada konsep kelajuan suapan. Sesetengah jenama sampel alat mengesyorkan hex ketebalan cip maksimum sebagai parameter pemotongan dan bukannya suapan setiap gigi. Kerana yang menentukan jumlah suapan ialah hex ketebalan cip maksimum dan sudut hadapan Kr alat. Formula penukaran ialah hex=fzsinKr.
Apabila sudut pesongan utama ialah 90 darjah , fz=heks, ketebalan cip maksimum alat adalah sama dengan suapan setiap gigi. Apabila sudut pesongan utama berkurangan, kelajuan suapan boleh ditingkatkan.
Mengambil pemotong penggilingan bahu segi empat sama (lihat Rajah 8) sebagai contoh, bilangan gigi ZN bagi pemotong penggilingan bahu persegi 90 darjah ialah 5 seruling, n=1000r/min, hex=0.2mm , fz=0.2mm/z, kelajuan suapan alatan mesin vf =0.2×5×1000=1000 (mm/min).
gambar
a) Gambar rajah struktur pemotong pengilangan bahu persegi
gambar
b) Objek fizikal
Rajah 8 90 darjah persegi pemotong pengilangan bahu
Pemotong pengilangan muka sudut hadapan 45 darjah (lihat Rajah 9) ZN mempunyai 5 seruling, n=1000r/min, hex=0.2mm, fz=hex /sin45 darjah {{8} }.282mm/z, kemudian kelajuan suapan alat mesin vf=0.282× 5×1000=1410 (mm/min).
gambar
a) Gambar rajah struktur pemotong penggilingan muka
gambar
b) Objek fizikal
Rajah 9 45 darjah persegi pemotong pengilangan bahu
Pemotong pengilangan muka sudut hadapan 10 darjah (lihat Rajah 10) ZN mempunyai 5 tepi, n=1000r/min, hex=0.2mm, fz= hex/sin10 darjah {{8} }.156mm/z, kemudian kelajuan suapan alat mesin vf=1.156× 5×1000=5780 (mm/min).
gambar
a) Isyarat
gambar
b) Objek fizikal
Rajah 10 10 darjah persegi pemotong pengilangan bahu
Kesimpulannya, pada kelajuan putaran yang sama bagi jenis bilah yang sama, semakin kecil sudut pesongan utama, semakin tinggi kelajuan suapan yang boleh digunakan. Perlu diingat bahawa pemotong pengilangan bahu persegi 90 darjah terutamanya menanggung daya jejarian, dan daya paksi menghampiri sifar. Apabila sudut pesongan utama berkurangan, mengambil pemotong pengilangan sudut pesongan utama 10 darjah sebagai contoh, ia terutamanya menanggung daya paksi. Daya jejari sangat kecil. Semakin kecil sudut pesongan utama, semakin besar kecenderungan getaran dan semakin tinggi kuasa yang digunakan.
06
Pengaruh kaedah pemprosesan terhadap kecekapan pemotongan
Laluan alat pemotong juga mempunyai kesan yang besar terhadap kecekapan pemesinan. Sebagai contoh, kaedah pengilangan dinamik yang popular baru-baru ini ialah kaedah pengilangan trochoidal yang cekap dengan volum pemotongan belakang yang besar dan lebar pemotongan yang kecil. Perbezaan dari pengilangan trochoidal konvensional ialah proses pengilangan dinamik dengan ketat mematuhi hex ketebalan cip malar. Mempunyai kadar penyingkiran logam yang tinggi. Memandangkan pengilangan dinamik boleh memastikan daya pemotongan berterusan semasa pemotongan alat, kelajuan pemprosesan adalah pantas dan stabil.
Mengambil pengilangan kontur luar badan injap sebagai contoh untuk menggambarkan kesan kaedah pemprosesan ke atas kecekapan pemotongan. Bahan kerja diperbuat daripada keluli tahan karat. Kesukarannya ialah nisbah panjang-ke-diameter alat mencapai 4 kali diameter, yang menyebabkan getaran semasa pemprosesan. Pelan asal menggunakan pemotong pengilangan bahu segi empat sama sisipan yang boleh diganti, yang mengakibatkan getaran pemotongan yang besar disebabkan nisbah bidang yang besar. Tidak dapat memproses seperti biasa. Dioptimumkan untuk menggunakan kilang hujung karbida, kapasiti pemotongan belakang yang besar, lebar pemotongan kecil dan kaedah pengilangan dinamik. Simulasi laluan alat pengilangan dinamik ditunjukkan dalam Rajah 11, dan parameter perbandingan ditunjukkan dalam Jadual 3.
gambar
Rajah 11 Simulasi laluan alat pengilangan dinamik
Jadual 3 Perbandingan parameter
gambar
07
Tingkatkan kecekapan pemesinan dengan alatan komposit
Untuk produk volum tinggi, alat komposit biasanya digunakan untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran, seperti gerudi chamfer, alat bor komposit (lihat Rajah 12), dsb.
gambar
Rajah 12 Alat pengeboran kompaun
Alat komposit menggunakan satu alat untuk memproses berbilang langkah kerja, yang meningkatkan kecekapan pemprosesan dan menjimatkan masa penukaran alat berbilang alatan. Alat pemotong komposit juga mempunyai banyak kekurangan. Kelemahan terbesar ialah mereka tidak universal. Alat pemotong hanya direka untuk bahan kerja tertentu dan tidak boleh digunakan secara universal dengan bahan kerja lain [3].
08
Kesimpulan
Artikel ini menyediakan enam cara untuk mengoptimumkan alat pemotong, yang boleh memberikan panduan untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos. Kaedah pengoptimuman alat hendaklah fleksibel dan perlu dilakukan secara praktikal. Sebelum pengoptimuman, adalah perlu untuk menganalisis proses kesesakan, mengoptimumkan alat dengan cara yang disasarkan, dan memahami perkara utama untuk menyelesaikan masalah mengikut keadaan pengeluaran tertentu.
