Общие рекомендации для выбора металлорежущего инструмента

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «ИНСТРУМЕНТ»

Iscar: выбор металлорежущего инструмента

Bradley Teets, Chief Technology Officer of Iscar Metals

В обычном супермаркете в наличии около 48750 позиций продуктов. Среди них, например, 35 различных банок зеленого горошка. Теперь представим себе, что каждый крупный производитель металлорежущего инструмента хранит на складе его в количестве более 40000 штук! Так вот, выбор наилучшей банки зеленого горошка очень прост по сравнению с выбором наилучшего режущего инструмента из того же количества позиций! Грамотный подбор инструмента — это, по сути, выбор, который соответствует требованиям оборудования и обеспечивает технические характеристики процесса обработки детали на высочайшем уровне при наименьшем по времени цикле и наименьшей стоимости. Рассмотрим несколько общих рекомендаций для выбора металлорежущего инструмента.

Самый важный инструмент. Случись поломка какого-либо инструмента, производство остановится. Но из этого не следует, что любой инструмент заслуживает одинакового внимания. Наиболее длительно используемый при обработке инструмент имеет наибольшее влияние на время цикла обработки, так что при прочих равных условиях этому инструменту нужно уделять особое внимание. Уделите большее внимание инструменту, который обеспечивает определяющие технические характеристики детали и жесткие допуски. Кроме того, требуют большего внимания инструменты, применение которых предположительно приведет к небольшому количеству стружки (например, при сверлении, прорезке канавок, нарезании резьбы). Проблемы со стружкой приводят к простою оборудования.

Соответствие оборудованию. Обычно инструмент имеет правую или левую ориентацию. Правосторонние инструменты устанавливаются на шпиндель, вращающийся против часовой стрелки (если смотреть со стороны режущей пластины), а левосторонние — по часовой стрелке. Если у вас несколько станков, и на одних используются левосторонние инструменты, а на других — правосторонние и левосторонние, используйте левосторонние инструменты. Что касается фрез, то желательно использовать инструмент с большой зоной досягаемости, хотя инструмент, выполняющий обработку в труднодоступных местах, имеет пониженную скорость резания, значительно меньшую жесткость, большее отклонение от оси, что может привести к вибрации.

Узлы автоматической смены инструмента имеют ограничения по размеру и весу. Если станок имеет опцию подачи охлаждающей жидкости через шпиндель, выбирайте инструмент, который реализует эту возможность.

Соответствие обрабатываемому материалу. Наиболее часто обрабатывают резанием углеродистую сталь, поэтому, как правило, инструмент конструируют для этого материала. Выбор марки материала инструмента определяется обрабатываемым материалом. Если он отличается от углеродистой стали, производители инструмента предлагают линейку державок и обрабатывающие пластины с геометрией, соответствующей характеристикам этих материалов, таких как жаропрочные, титановые, алюминиевые сплавы, композиционные материалы, пластмассы, чистые металлы и т. д. Если приходится обрабатывать что-то из вышеперечисленных материалов, запросите информацию о специально разработанных инструментах.

Размеры инструмента. Обычная ошибка — выбор слишком маленького по размеру токарного инструмента при значительных габаритах оборудования. Большие по размерам токарные инструменты обладают большей жесткостью, но, в то же время, крупногабаритные фрезы более дорогие и при их использовании увеличено время холостого хода. В общем случае, чем больше инструмент, тем он дороже.

Инструмент с механическим креплением многогранных режущих пластин в сравнении с перетачиваемым цельнометаллическим. Все очень просто: избегайте перезаточки инструмента. Есть исключения для ряда сверл и торцевых фрез, но необходимо отдавать предпочтение инструменту с механическим креплением многогранных режущих пластин. Уменьшите расходы на оплату труда и добьетесь более стабильного результата.

Материал инструмента. Выбор материала инструмента зависит от обрабатываемого материала, скорости обработки и подачи. Выбирайте наиболее универсальную марку стали для данного класса материла. Используйте для этого разработанные производителем таблицы. Широко распространено ошибочное мнение, что использование разрекламированных марок материала вместо указанных в таблице поможет увеличить срок эксплуатации инструмента. Если ваш инструмент не работает, выбор подходящего брэндового материала, по всей видимости, также приведет к неудовлетворительным результатам.

Энергоемкость. Главный принцип — использовать все то, за что уплачено. Если куплен фрезерный станок мощностью в 20 л. с., то необходимо выбирать инструменты и режимы резания, которые используют 80 % располагаемой мощности при условии, что обрабатываемая деталь и оснастка это допускают. Уделите особое внимание соотношениям показателей мощности и количества оборотов в минуту, приведенных в рекомендациях производителя оборудования. Выбирайте инструменты, сконструированные для наилучшей обработки в рациональном диапазоне мощности используемого оборудования.

Количество режущих кромок. В данном случае основное правило — чем больше, тем лучше. Токарный инструмент с вдвое большим количеством режущих кромок обычно не стоит в два раза дороже. В течение последнего десятилетия изучение процессов прорезки канавок и точения, а также разработка конструкций фрез с пластинами позволили удвоить количество режущих кромок на каждой пластине. Обычно не принято заменять резец старой конструкции, у которого четыре режущих кромки на современный резец с 16 режущими кромками. Количество эффективно используемых зубьев напрямую влияет на подачу стола и на производительность.

Монолитная конструкция инструмента в сравнении с модульной. Для инструмента небольшого размера оптимальной является монолитная конструкция, в то время как для больших по размеру инструментов более подходящим вариантом является модульная. В этом случае зона повреждения может быть уменьшена, и следовательно менее дорогостоящая. Это справедливо, прежде всего, для сверлильного инструмента и инструмента для долбления.

Одноцелевое применение и многофункциональность. Общее правило: чем меньше деталь, тем более приемлем многофункциональный инструмент. Например, он может обеспечить сверление, обточку, расточку, нарезание резьбы, зенкерование. Для более сложных деталей также предпочтительней многофукнциональные инструменты. Оборудование приносит прибыль, когда оно используется для обработки детали, а не для постоянных перемещений инструментов.

Стандартизированный или специализированный. Распространено мнение, что с внедрением ЧПУ достаточно в программу обработки вводить вид обрабатываемой детали, а выбора инструмента это не касается. Поэтому и не используют специализированный инструмент. Даже сегодня он составляет только 15 % всего объема режущего инструмента. А зря! Он обеспечивает повышенные требования к точности размеров, уменьшает нерабочее время и, как результат, экономит время. Даже если у вас большая номенклатура изделий по размерам, примите во внимание существенный вклад специализированного инструмента в уменьшение времени обработки детали.

Контроль схода стружки. Никогда не забывайте, что ваша цель — изготовить деталь, а не стружку. Понятно, что стружка характеризует работу инструмента, однако часто наблюдается чрезмерная озабоченность этой проблемой. Многие специалисты не обучены анализировать ее. Примите к сведению: хорошая стружка в отличие от плохой не мешает процессу обработки детали. Предлагаются пластины со стружколомом и стружкоделителем, которые сконструированы под определенную скорость подачи — для различных технологических процессов: от финишной до черновой обработки на тяжелых режимах. Чем меньше стружка, тем сложнее ее сломать. Проблема контроля схода стружки возрастает для пластичных вязких материалов. Нет возможности изменить материал обрабатываемой детали, но вы можете выбрать другой инструмент, скорость, подачу, глубину резания, радиус и т. д. Практическое решение этой проблемы широко освещено в публикациях.

Программирование. Есть инструмент, деталь и станок ЧПУ. Необходимо определить траекторию движения инструмента. В идеале вы обладаете навыками программирования и у вас есть пакет программного обеспечения для ЧПУ. При расчете траектории движения инструмента необходимо принимать во внимание технические характеристики инструмента (например, угол схода, направление реза, подачу и скорость). Для каждого типа металлообрабатывающего инструмента существуют свои методики программирования, которые помогут уменьшить время цикла обработки, улучшить контроль схода стружки и уменьшить силу резания. Хороший пакет программ помогает сэкономить рабочее время и повысить производительность труда.

Инновационные разработки в сравнении с типичными конструкциями. Исходя из анализа современных темпов развития, можно заключить, что производительность режущего инструмента удваивается каждые десять лет. Если рассмотрите рекомендации десятилетней давности, то обнаружите, что современные инструменты в два раза быстрее снимают стружку и при этом затрачивают на 30 % меньше энергии. Новые инструменты сделаны из более прочных и жестких марок карбидов, применяются при обработке на больших скоростях и обеспечивают меньшее режущее усилие. Они снабжены стружколомами, выполнены из более универсальных материалов, менее зависимых от области применения. Они разработаны для новых технологических процессов в машиностроении. Например, инструменты для врезной обработки и поворотные инструменты, многофункциональные фрезерные головки, инструменты для высокоскоростной обработки, с использованием минимального количества смазки и для токарной обработки деталей высокой твердости и т. д. В силу перечисленных выше и ряда других причин необходимо принимать во внимание наилучшие практические результаты и последние достижения в технологии режущего инструмента, иначе рискуете отстать от исторического прогресса.

Цена. Цена важна, но вряд ли она так важна, как реальная стоимость инструмента. Цена — это то, что вы платите за инструмент. А реальная стоимость инструмента зависит от его производительности. Очень часто, наиболее дорого обходится дешевый инструмент. Цена режущего инструмента составляет менее 3 процентов стоимости обрабатываемого изделия. Сфокусируйтесь, прежде всего, на производительности инструмента, а не на его рыночной стоимости.

Техническое обслуживание. Во всем мире работают около 7500 заводских консультантов, которые имеют навыки применения режущего инструмента. У них есть преимущественное право посещать сотни заводов, помогая многим работникам, разрабатывать технологические процессы изготовления многих деталей из различных материалов на разнообразном оборудовании. Механообработка становится точной наукой, но нельзя недооценивать и практический опыт. В качестве бонуса, такого рода сервис является бесплатным и более того инструменты могут быть предоставлены для тестирования также бесплатно. Опытный заводской специалист по режущему инструменту — это лучшее, что вам нужно, не упустите возможность воспользоваться этой помощью при выборе инструмента. В ближайшие месяцы мы исследуем вопрос наилучшего выбора режущего инструмента для различных технологических процессов металлообработки, рассмотрим глубже проблемы и подводные камни при выборе инструмента. В следующих обзорах рассмотрим концевые фрезы, фрезы для врезной обработки и долбления, концевые фрезы и сверла для глубокого сверления.

Подробная информация: +380 (44) 503-07-08
www.iscar.com 
Статья подготовлена по материалам журнала
«Moldmaking Technology magazine», сентябрь 2011

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.