Качество поверхности или шероховатость поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, имеет первостепенное значение для производителей. Цель состоит в том, чтобы производить детали, которые в идеале не должны требовать серьезной финишной обработки для устранения поверхностных деформаций.
Реалистично, что идеальная отделка поверхности может быть невозможна, но выбор инструмента может ухудшить проблему. Материал инструмента, размер, геометрия, износостойкость и параметры резки — все это влияет на качество поверхности Обработанная деталь с ЧПУ. Таким образом, выбор инструментов должен осуществляться после взвешивания всех этих факторов.
В данной статье рассматриваются все аспекты режущего инструмента, влияющие на качество поверхности при обработке на станках с ЧПУ, а также причины этого.
Выбор материала инструмента Обработка поверхности
Первым влияющим фактором является инструментальный материал. Для простоты рассмотрим три типа станков с ЧПУ: твердосплавные, быстрорежущие и керамические.
Твердосплавные инструменты могут сохранять остроту кромки на высоких скоростях, что позволяет достичь более жестких допусков на более твердых материалах. Более того, их высокая термостойкость позволяет производить более быструю обработку без ущерба для качества поверхности.
Производители керамической посуды Инструменты обладают самой высокой твердостью среди всех режущих инструментов и даже сохраняют ее при высоких температурах. Они могут достигать тонкой отделки на труднообрабатываемых материалах, таких как закаленные стали и высокопрочные сплавы. Однако они хрупкие и могут сломаться при ударе или низкой скорости.
HSS Режущие инструменты подходят для общих задач обработки благодаря своей доступности и простоте повторной заточки. Однако инструменты HSS имеют более низкую термостойкость, что ограничивает их производительность при обработке твердых металлов. Они склонны быстрее затупляться при высокой температуре, что может увеличить шероховатость поверхности.
Влияние геометрии инструмента на качество поверхности
Позиционирование и размер инструмента также имеют значение. Больший диаметр увеличивает жесткость инструмента. Но этот диаметр требует большей мощности станка; он может термически расширяться и вызывать более грубую отделку, если не управлять им должным образом. Напротив, более тонкие диаметры гибкие, но склонны к прогибу.
Угол наклона — еще один влияющий фактор. Положительный угол наклона снижает силы резания, минимизируя износ инструмента и гладкость поверхности. Однако слишком большой положительный угол наклона может ослабить режущую кромку и привести к ее скалыванию.
Задний угол обеспечивает зазор между инструментом и заготовкой, чтобы предотвратить ненужное трение. Когда задний угол большой, зазор увеличивается. А вместе с ним и трение и износ инструмента. Однако, если он слишком крутой, это может ослабить кромку инструмента и отколоть ее.
Более острая кромка инструмента также обеспечивает минимальную деформацию и более чистый срез. Однако очень острые кромки более подвержены износу, особенно в более твердых материалах. В таких случаях слегка заточенные или закругленные кромки обеспечивают сбалансированный подход.
Почему покрытия инструментов имеют значение для качества поверхности
Покрытия инструментов повышают их долговечность, уменьшают трение и отводят тепло — все это способствует получению более гладкой поверхности на обработанной поверхности.
Покрытие из нитрида титана (TiN) золотисто-желтого цвета является популярным вариантом для режущих инструментов. Его слой/покрытие снижает адгезию между инструментом и заготовкой, что в конечном итоге минимизирует нарост на кромке (BUE) – фактор, который может ухудшить качество поверхности. Более того, будучи термически стабильным, он позволяет инструментам работать на более высоких скоростях.
Покрытия DLC обладают исключительной твердостью и чрезвычайно низким коэффициентом трения, что делает их идеальными для высокоточных задач. Смазываемая поверхность DLC снижает трение, ответственное за износ инструмента. Режущие инструменты с покрытием DLC показали многообещающие результаты при обработке алюминия.
Влияние износа инструмента на шероховатость поверхности
Износ задней поверхности и вибрация — два основных механизма износа, которые могут привести к повышению шероховатости.
Износ по задней поверхности происходит, когда боковая поверхность инструмента испытывает трение о обработанную поверхность, постепенно разрушая режущую кромку. Со временем режущая способность инструмента снижается, и вы видите грубую отделку из-за неравномерного контакта. Это также создает микроканавки и царапины на поверхности.
Вибрация при обработке на станках с ЧПУ также возникает из-за износа инструмента, поскольку при износе режущей кромки она теряет устойчивость. Связь между боковой поверхностью и вибрацией линейная: чем выше износ задней поверхности, тем выше вибрация. В таких условиях следы вибрации на заготовке весьма заметны.
Параметры резки и их влияние на качество поверхности
Параметры резания, в частности скорость шпинделя и скорость подачи, играют роль в определении качества поверхности при обработке на станках с ЧПУ. Они контролируют силы резания, температуру инструмента и образование стружки — факторы, которые определяют шероховатость поверхности.
Скорость вращения шпинделя — это скорость вращения инструмента. На высоких скоростях режущая кромка чаще проходит по материалу, что приводит к более гладким резам и меньшей шероховатости поверхности. Чрезмерно высокие скорости губительны для металлов из-за выделения тепла. Поэтому необходимо соблюдать баланс.
В случае со скоростью подачи тенденция полностью противоположна. Более низкая скорость подачи часто приводит к более тонкой отделке поверхности, поскольку режущая кромка затрагивает меньше материала за проход, что создает меньше следов инструмента. Исследования композитов CFRP показывают, что более низкие скорости подачи помогают предотвратить такие дефекты, как расслоение и заусенцы.
Стратегии траектории инструмента и шероховатость поверхности
Траектория инструмента может влиять на качество поверхности, контролируя время контакта, направление и распределение нагрузки резания. Пример попутного фрезерования может нам здесь помочь.
При попутном фрезеровании инструмент режет в том же направлении, что и подача, что обеспечивает меньшее трение и более гладкую отделку. В то время как при обычном фрезеровании инструмент режет против подачи. Это приводит к большему трению, что может привести к более шероховатой поверхности, поскольку материал деформируется в точке входа.
Варианты отделки, предлагаемые RJCMold
Правильный выбор инструмента может контролировать результат обработки поверхности. Однако в большинстве случаев добиться чистой, гладкой поверхности невозможно – детали, обработанные на станках с ЧПУ, должны проходить вторичные процессы отделки.
В RJCMold мы предлагаем варианты отделки для улучшения качества поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ. Вы можете выбрать между стандартной отделкой, анодированием, порошковым покрытием, серебряным покрытием, цинкованием, золотым покрытием и мокрой покраской. Кроме того, у нас есть несколько вариантов отделки, доступных для литья под давлением, 3D-печати и литья уретана.
Связаться с RJC Mold сегодня, чтобы обсудить наилучший вариант отделки для вашего проекта!
