Как выбрать правильную токарную пластину для обработки на станке с ЧПУ?

Выбор инструмента имеет невероятно высокие ставки в современных производственных условиях. Выбор неправильной пластины не только испортит качество поверхности. Это активно увеличивает ваши производственные затраты из-за быстрого износа инструмента. Вы также столкнетесь с дорогостоящими простоями оборудования и утилизацией материалов. Никогда не следует относиться к процессу выбора инструмента как к игре в угадайку. Вместо этого подойдите к этому как к объективному, поэтапному процессу устранения. Вы должны основывать свои решения на материале заготовки, жесткости станка и конкретном типе операции. Мы представим вам стандартную систему оценки. Этот метод сочетает агрессивную эффективность резания с надежным и предсказуемым сроком службы инструмента. В этой статье вы узнаете, как определить критерии успеха для ваших приложений механической обработки. Мы расскажем, как оценить геометрию пластин и выбрать подходящие марки твердого сплава. Вы также поймете, как подобрать стружколомы для конкретных операций. К концу вы будете точно знать, как выбрать оптимальный инструмент.

Ключевые выводы

• Материал определяет базовую линию: всегда начинайте с группы материалов ISO (P, M, K, N, S, H), чтобы определить базовый класс и покрытие.

• Геометрия — это компромисс: форма пластины определяет фундаментальный компромисс между прочностью режущей кромки и доступностью инструмента (возможностью профилирования).

• Применение определяет стружколом: черновая, получистовая и чистовая обработка требуют определенной геометрии стружколома, чтобы предотвратить запутывание стружки.

• Тестирование перед масштабированием. Всегда проверяйте новую токарную пластину с ЧПУ с помощью контролируемого пробного запуска, чтобы оценить истинный характер износа и влияние времени цикла перед массовой закупкой.

Определение критериев успеха для вашего токарных работ

Каждый успешный процесс обработки начинается с определения четких эксплуатационных целей. Вы не сможете оптимизировать процесс, если не знаете желаемого результата.

Установите бизнес-цель

Вы должны различать отдельные производственные цели. Иногда нужно подбирать инструменты по максимальной скорости съема металла (MRR). High MRR фокусируется на агрессивных скоростях и подачах для минимизации времени цикла. Альтернативно, вы можете захотеть максимально увеличить непрерывный срок службы инструмента. Этот подход подходит для производства без освещения. Беспилотные смены требуют исключительной надежности, а не скорости. Выход из строя инструмента во время ночной смены портит весь производственный цикл.

Определите ограничения

Прежде чем выбирать какой-либо инструмент, вам необходимо задокументировать физические ограничения обработки. Сначала оцените мощность вашей машины. Маломощные станки глохнут при больших нагрузках резания. Затем проанализируйте жесткость вашей установки. Длинные и тонкие детали легко вибрируют. Для тонких деталей требуются другие режущие кромки, чем для толстых, жестких заготовок. Наконец, проверьте возможности вашей охлаждающей жидкости. СОЖ под высоким давлением обеспечивает эвакуацию стружки иначе, чем стандартная заливная СОЖ.

Определите объем операции

Уточните точный характер операции механической обработки на ранних этапах процесса. Вам необходимо знать, является ли операция наружным точением или внутренним растачиванием. Вам также необходимо определить требования к облицовке или сложному профилированию. Этот шаг мгновенно устраняет несовместимую геометрию пластин. Например, большие и громоздкие вставки не могут поместиться в узкие внутренние отверстия.

Шаг 1. Согласование пластины с материалом заготовки (стандарты ISO)

Материал заготовки определяет ваши первоначальные решения по выбору инструмента. Разные металлы выделяют разные виды тепла и износа.

Система классификации ISO

В обрабатывающей промышленности используется стандартизированная система классификации ISO. Эта система делит материалы на шесть основных групп. Вы должны подобрать сплав пластины и покрытие к этим стандартизированным группам. Производители обозначают эти группы цветовой кодировкой, чтобы упростить идентификацию на упаковке.

ISO P (Сталь)

Сталь представляет собой наиболее распространенный материал для обработки. Вам нужен конкретный токарная пластина для стали для достижения хороших результатов. Сталь производит непрерывную стружку во время резки. Это приводит к высокому трению и интенсивному кратерному износу на поверхности инструмента. Следует сосредоточиться на высокой стойкости к кратерному износу. Пластина также требует достаточной прочности, чтобы выдерживать постоянное давление резания.

ISO M (нержавеющая сталь) и ISO S (HRSA)

Нержавеющая сталь и жаропрочные суперсплавы (HRSA) создают уникальные проблемы. Эти материалы часто страдают от наклепа. Они также создают серьезные наросты (BUE). BUE возникает, когда материал заготовки приваривается к режущей кромке. Вы должны активно бороться с этими рисками. Подчеркните необходимость очень острых режущих кромок. Вам также необходимы высокотермостойкие покрытия, чтобы выдерживать экстремальные температуры в зоне резки.

ISO K (чугун) и ISO N (цветные металлы)

Чугун (ISO K) содержит высокоабразивные частицы карбида кремния. При резке этого материала необходимо учитывать соображения абразивного износа. Лучше всего здесь работают твердые, износостойкие пластины. И наоборот, цветные металлы (ISO N), такие как алюминий, ведут себя по-другому. Алюминий имеет тенденцию прилипать к режущим инструментам. Для аккуратной резки алюминия вам потребуются хорошо отполированные пластины без покрытия.

Шаг 2. Оценка формы пластины и угла зазора (прочность и универсальность)

Геометрия вставки заставляет вас идти на просчитанные компромиссы. Вы не можете одновременно иметь максимальную силу и максимальную доступность.

Компромисс геометрии

Необходимо объяснить обратную зависимость между углом при вершине и доступностью профилирования. Больший угол при вершине содержит больше карбидной массы. Эта дополнительная масса поглощает тепло и сопротивляется разрушению. Однако широкий угол не может вписаться в узкие углы. Узкий угол при вершине позволяет легко создавать сложные контуры. К сожалению, этот узкий наконечник гораздо легче ломается при больших нагрузках.

Тяжелая черновая обработка форм (C, S, W)

Для требовательных приложений следует выбирать формы C, S или W. Эти формы имеют больший угол при вершине, обычно около 80 градусов. Мы подробно объясняем, почему эти большие углы при вершине обеспечивают высочайшую прочность режущей кромки. Они обладают огромной тепловой массой для агрессивной резки. Они выдерживают тяжелые перерывы, не разрушаясь. Эти формы используются для быстрого удаления большого количества материала.

Профилирование и чистовая обработка форм (D, V)

Сложные детали требуют форм D (55 градусов) или V (35 градусов). Мы подробно объясняем, почему эти конкретные формы необходимы для сложных контуров. Они легко проникают в узкие подрезы и углы. Однако они обладают более слабыми наконечниками. При использовании этих форм вам необходимо уменьшить скорость подачи. Они превосходно справляются с чистовыми операциями, где точность размеров имеет наибольшее значение.

Угол зазора (положительный или отрицательный)

Углы зазора существенно влияют на производительность инструмента и силы резания.

• Негативные пластины: они ровно сидят в держателе инструмента. Они обеспечивают наилучшие результаты при жесткой настройке и тяжелой черновой обработке. Они обеспечивают экономичность двусторонней обработки, поскольку дают больше режущих кромок на одну пластину.

• Позитивные пластины: имеют встроенные задние углы. Они представляют собой необходимый выбор для тонких заготовок. Они также понадобятся для внутренних расточных или маломощных станков. Они значительно снижают силы резания и минимизируют вибрацию.

Диаграмма: Матрица выбора угла зазора пластины

Шаг 3. Выбор подходящего сплава и покрытия твердосплавной пластины для токарной обработки

Класс пластины определяет, как долго прослужит инструмент. Вы должны сбалансировать физическую основу и защитное покрытие.

Выбор субстрата

Вы должны объяснить баланс между твердостью и прочностью. Твердость обеспечивает превосходную износостойкость по отношению к абразивным материалам. Прочность обеспечивает ударопрочность при прерывистой резке. Вы не можете максимизировать оба свойства одновременно. Более твердая основа становится хрупкой и легко скалывается. Более жесткая подложка деформируется при сильном нагреве. Вы должны выбрать подложку в зависимости от стабильности вашей работы.

Покрытия CVD (химическое осаждение из паровой фазы)

Производители наносят CVD-покрытия толстыми слоями. Мы позиционируем это как стандарт для высокоскоростной и высокотемпературной черновой обработки. Они обеспечивают отличные тепловые барьеры. Обычно вы выбираете CVD твердосплавные пластины для токарной обработки стали и чугуна. Толстое покрытие выдерживает постоянное нагревание, возникающее во время длительной непрерывной резки.

Покрытия PVD (физическое осаждение из паровой фазы)

Покрытия PVD наносят гораздо более тонкие слои, чем покрытия CVD. Мы позиционируем это как решение для острых режущих кромок. Тонкий слой сохраняет резкость нижнего края. Покрытия PVD превосходно подходят для чистовой обработки и прерывистого резания. Они также исключительно хорошо работают с липкими материалами, такими как нержавеющая сталь и аэрокосмические сплавы.

Пластины без покрытия

Пластины без покрытия занимают весьма специфическую рабочую нишу. Мы должны прояснить их нишевую потребность в цветных металлах. Алюминий и титан часто вступают в химическую реакцию со стандартными покрытиями. Эта реакция вызывает сильное наращивание кромок. Полированные вставки без покрытия предотвращают такое химическое сродство. Они аккуратно разрезают цветные металлы без прилипания материала.

Шаг 4. Определение стружколома и параметров резания

Вы должны контролировать стружку, отрывающуюся от заготовки. Плохой контроль стружки приводит к порче деталей и подвергает опасности операторов станков.

Почему важен контроль стружки

Мы считаем эвакуацию стружки важнейшим фактором безопасности и автоматизации. Длинная, вязкая стружка обволакивает патрон и заготовку. Операторы называют это опасное явление «птичьим гнездом». Птичье гнездование царапает поверхность и ломает инструменты. Это полностью уничтожает любые шансы на автоматизированное, беспилотное производство. Правильный контроль стружки разбивает металл на мелкие, легко управляемые куски.

Соответствие стружколома работе

Вы должны выбрать стружколом, предназначенный для ваших конкретных параметров резания.

1. Черновая обработка: вам нужны открытые геометрии с прочными кромками. Инженеры проектируют их для высокой глубины резания (DOC) и высоких скоростей подачи. Они легко справляются с огромными объемами чипов.

2. Средний: вы используете универсальную геометрию для изменения DOC. Эти стружколомы эффективно справляются с умеренными подачами и скоростями.

3. Чистовая обработка: вам нужны плотные стружколомы, предназначенные для разрушения тонкой стружки. Они работают лучше всего при низком DOC и чрезвычайно низких скоростях подачи.

Рассмотрение технологии стеклоочистителей

Пластины Wiper изменяют стандартную геометрию радиуса при вершине. Мы кратко упомянем пластины Wiper, позволяющие удвоить скорость подачи при сохранении качества поверхности. Зачистная кромка сглаживает материал во время резки. Однако необходимо отметить жесткое требование к высокой жесткости машины. Пластины Wiper увеличивают радиальные силы резания и могут вызвать вибрацию при слабых насадках.

Риски реализации и составление списка ваших инструментов

Вы должны перевести теоретический отбор в практическое применение. Для этого необходимо понимать номенклатуру и избегать распространенных ошибок.

Таблица: Общие коды форм пластин ISO

Расшифровка номенклатуры ISO

Мы советуем покупателям использовать стандартный код ISO для сравнения эквивалентных пластин. Код типа CNMG120408 идентифицирует форму, зазор, допуск и размер. Этот стандарт позволяет сравнивать пластины разных производителей. Сопоставляя код ISO, вы выделяете запатентованные сорта как истинное отличие. Затем вы сможете оценить, какой производитель предлагает лучшую технологию нанесения покрытия.

Реалии и риски реализации

При установке инструмента машинисты сталкиваются с рядом рисков.

• Чрезмерное уточнение: мы строго предостерегаем от неоправданной уплаты завышенных цен. Вам не нужны дорогие покрытия аэрокосмического класса при токарной обработке мягкой стали. Чрезмерное указание увеличивает ваш бюджет без увеличения времени цикла.

• Проблемы с вибрацией. Выбор пластины со слишком большим радиусом при вершине приводит к серьезным проблемам. Большой радиус увеличивает радиальное давление. Это давление вызовет сильную вибрацию длинных и тонких деталей.

Следующие действия

Никогда не следует покупать массовые инструменты вслепую. Мы рекомендуем запросить образец инструмента для параллельного тестирования. Вы должны протестировать Токарная вставка с ЧПУ на вашем станке. Определите конкретные данные для отслеживания во время испытания. Вам следует следить за количеством деталей на кромку, средней нагрузкой на шпиндель и конечной шероховатостью поверхности.

Заключение

Мы должны повторить, что выбор правильной вставки — это систематическое исключение переменных. Вы последовательно переходите от материала к форме, к классу и, наконец, к стружколому. Вы оцениваете жесткость вашей машины и эксплуатационные цели на каждом этапе. Такое логическое развитие исключает догадки из процессов обработки.

Мы предлагаем окончательную проверку достоверности для инженеров-технологов. Даже самая дорогая и высокотехнологичная вставка быстро выйдет из строя. Он потерпит неудачу, если вы примените его за пределами предполагаемого рабочего окна. Он также полностью выходит из строя при плохом оснащении или нестабильной настройке машины. Жесткость и правильное применение имеют большее значение, чем торговые марки премиум-класса.

Мы рекомендуем вам проконсультироваться со специальным инженером по применению. Вы также можете использовать интерактивный инструмент выбора инструментов для перекрестной ссылки на ваши конкретные параметры CAD/CAM. Тщательно проверьте свой выбор, прежде чем расширять производство. Готовы оптимизировать свой процесс? Откройте для себя надежный Turning Insert , чтобы начать резать быстрее и умнее уже сегодня.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем разница между позитивными и негативными токарными пластинами?

О: Негативные вставки расположены ровно и имеют кромку под углом 90 градусов. Они двусторонние, что обеспечивает больше режущих кромок для большей экономичности. Они обеспечивают более прочные кромки при тяжелой черновой обработке, но требуют жесткой настройки. Позитивные пластины имеют наклонный зазор. Они односторонние и более острые. Они уменьшают силы резания, что делает их идеальными для тонких деталей и машин малой мощности.

Вопрос: Как выбрать правильный радиус при вершине для токарной пластины?

A: Больший радиус при вершине обеспечивает более прочные режущие кромки. Он также обеспечивает лучшее качество поверхности при более высоких скоростях подачи. Однако большой радиус увеличивает радиальные силы резания, повышая риск вибрации. Выбирайте меньший радиус для длинных, тонких деталей или внутреннего растачивания, чтобы минимизировать вибрацию.

Вопрос: Почему моя токарная пластина преждевременно скалывается?

Ответ: Преждевременное скалывание обычно происходит из-за выбора сорта, которому недостает прочности. Нестабильная установка или сильная вибрация также могут привести к разрушению твердосплавной кромки. Кроме того, выполнение прерывистого резания без снижения скорости подачи приводит к ударным переломам. Наконец, неравномерное применение СОЖ приводит к термическому удару, приводящему к быстрому выходу пластины из строя.

Вопрос: Можно ли использовать одну твердосплавную пластину для токарной обработки и для черновой, и для чистовой обработки?

О: Использование одной вставки требует значительного компромисса. Производители разрабатывают стружколомы для средней обработки с учетом универсальности. Однако оптимальная стойкость инструмента и безупречная обработка поверхности требуют специальной геометрии. Черновая обработка требует прочности кромки и больших канавок стружколома. Для окончательной обработки требуется чрезвычайная острота и плотные стружколомы для правильного скручивания тонкого материала.