Maskinbearbeiding av metaller: Betydning, evaluering og faktorer

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Betydning av bearbeidbarhet 2. Evaluering (kvantifisering eller målinger) av bearbeidbarhet 3. Faktorer som påvirker 4. Maskinering av vanlige materialer 5. Tilsetningsstoffer for forbedring av bearbeidbarhet.

Betydning av bearbeidbarhet:

Begrepet maskinbearbetning refererer til det enkle som et metall kan bearbeides til en akseptabel overflatefinish. Murphy definerte maskinbearbeidelse som "evnen til et materiale som skal bearbeides under gitt sett av kappevilkår".

Materialer med god bearbeidbarhet krever liten kraft å kutte. kan kuttes raskt, få en god overflatefinish, og bruk ikke verktøyet mye. Slike materialer sies å være frie bearbeidbare.

Maskinbarhet kan være vanskelig å forutsi nøyaktig fordi bearbeidingsprosessen har så mange variabler. Sterke, tøffe materialer er vanligvis vanskeligere å maskinere, fordi større kraft er nødvendig for å kutte dem.

Andre viktige faktorer som påvirker maskinbearbeidelse er:

Jeg. Arbeidsparametere (kjemisk sammensetning, mikrostrukturhardhet)

Verktøyparametere (verktøy geometri, verktøy materiale, verktøy levetid)

ii. Maskineringsparametre (skjærehastighet, mate, skjæredybde, smøring etc.)

Det er sagt at materialet A er mer bearbeidbart enn materiale B, dette kan tre forskjellige betydninger, som;

iii. En lavere slitasjehastighet oppnås med materiale A eller

iv. En bedre overflatefinish kan oppnås med materiale A eller

v. Mindre kraft som kreves for maskinmateriale A.

Derfor er det viktig å merke seg at maskinbearbetning alltid er definert med et bestemt sett av forhold.

For eksempel:

Tilstandssett 1:

(Bedre overflatefinish) Materiale A (høy karbonstål) har større bearbeidbarhet enn material B (mildt stål).

Tilstandssett 2: (Verktøyslitasje og strømforbruk):

Nå kan resultatet bli reversert. Material B (mildt stål) har mer bearbeidbarhet enn materiale A (høy karbonstål).

Tatt i betraktning vanlig HSS-verktøy for både tilstandssettene.

Evaluering (kvantifisering eller tiltak) av maskinbearbeidelse:

Det er mange faktorer som påvirker maskinbearbeidelse, men ingen allment akseptert måte å kvantifisere det på. I stedet blir maskinbearbeidelse vanligvis målt i hvert enkelt tilfelle. De ulike tester som utføres for å kvantifisere maskinbearbeidelse, er skreddersydd for å rettferdiggjøre behovet for et bestemt produksjonsanlegg.

Felles kvantifiserende tiltak inkluderer:

(i) Verktøyets levetid.

(ii) overflatefinish.

(iii) Kuttingskrefter og strømforbruk.

(iv) Maskinklassifikasjonsindeks.

(v) Chip kontroll.

(i) Verktøysliv:

Verktøyets liv anses generelt som et viktig mål for bearbeidbarhet. Jo høyere verktøyets levetid er bedre bearbeidbarhet av et arbeidsmateriale. Noen standard tabeller og diagrammer er tilgjengelige som gir en referanse for å sammenligne maskinbearbeiding av forskjellige materialer. Disse tabellene måler vanligvis bearbeidbarheten når det gjelder skjærehastigheten for et gitt verktøyliv. Maskineringsverdier er basert på et verktøylivslengde på T = 60 minutter.

(ii) overflatefinish:

Overflatebehandling av maskinert arbeidsmateriale er også et viktig mål for bearbeidbarhet spesielt i tilfelle ferdigbehandling. Mer er overflatefinishen oppnådd; mer vil være bearbeidbarheten til arbeidsmaterialet.

(iii) Kuttingskraft og strømforbruk:

Det er også et mest utbredt mål for bearbeidbarhet spesielt i groveoperasjoner.

(iv) Maskinbarhet (Vurdering) Indeks:

Maskinbarhetsgraden / indeksen for forskjellige materialer er tatt i forhold til standardindeksen. Maskinbarhetsindeksen for fritt kuttstål regnes som standardindeks og fast til 100%. Maskinbarhetsindeksen er basert på en levetid på T = 60 minutter.

Maskinbarhetsindeks av andre materialer kan bli funnet ved å bruke følgende forhold:

Maskinbarhetsindeksen for noen brukte materialer er gitt i tabell 9.12:

Betydningen av maskinbearbeidelseindeks:

Maskineringsverdier er basert på et verktøylivslengde på T = 60 minutter. Standardmaterialet er A1S1-stål, som gir en vurdering på 100. Det betyr at dette stålet skal bearbeides ved en kapphastighet på 30 m / min. Høyere hastigheter vil redusere verktøyets levetid mens lavere hastighet vil øke den. For eksempel har 3140 stål en maskinbearbeidingsindeks 55, det betyr at når det er maskinert ved en skjærhastighet på 55 ft / min (17m / min), vil verktøyets levetid være 60 min.

(v) Chip Control:

I noen tilfeller er det også en måling av maskinbearbeidelse som er enkel å styre chipstyringen. Når det gjelder chipstyring, kan lange og krøllete sjetonger, hvis de ikke er oppbrudd, påvirke skjæreprosessen alvorlig ved å krølles rundt kanten av verktøyet.

Faktorer som påvirker maskinbearbeidelse:

Generelt vurderes det at maskinbearbetning er en eiendom, hovedsakelig avhenger av mikrostruktur og egenskaper til arbeidsmateriale, men det påvirkes også veldig mye av andre faktorer.

Noen viktige og ansvarlige faktorer som påvirker maskinbearbeidelsen er følgende:

(i) Arbeidsmaterialeparametere.

(ii) Verktøyparametere.

(iii) Maskineringsparametere.

(i) Arbeidsmaterialeparametere:

Det inkluderer:

Jeg. Hardhet.

ii. Mikrostruktur.

iii. Kjemisk oppbygning.

iv. Form og dimensjoner.

v. Stivhet av holdingen.

vi. Strekkstyrke.

(ii) Toot Parametre:

Det inkluderer:

Jeg. Verktøy geometri.

ii. Verktøy materiale.

iii. Stabilitet av verktøyholderen.

iv. Valg av riktig verktøy.

v. Verktøy sliping prosess.

vi. Temperaturen på chipverktøygrensesnittet.

(iii) Maskineringsparametere:

Det inkluderer:

Jeg. Skjærehastighet.

ii. Mate.

iii. Skjærebredde.

iv. Skjærefluid.

v. Klippeprosessens art (Intermittent eller stabil).

vi. Stivhet av arbeidsverktøy holder.

vii. Enkel å bruke chip.

Maskinering av vanlige materialer:

Vi vil diskutere maskinbearbeidelse en etter en av noen vanlige materialer som stål, rustfritt stål, aluminium, termoplast, kompositter etc.

(i) Stål:

Karboninnholdet i stål påvirker kraftig dets maskinbearbeidbarhet. Høykarbonstål er vanskelig å maskinere fordi de er tøffe og de kan inneholde karbider. Karbider som er til stede i stål, klipper skjæreverktøyet. På den annen side er lavkarbonstål plagsomme fordi de er for myke. Lavkullstål er "gummy" og holder seg til skjæreverktøyet, noe som resulterer i en oppbygget kant som forkorter verktøyets levetid. Derfor er medium karbonstål (med karbon ca. 0, 2%) valget for best bearbeidbarhet.

Krom, molybden og andre legeringselementer blir ofte lagt til stål for å forbedre styrken. Imidlertid reduserer de fleste av disse elementene bearbeidbarhet. Inkluderinger (oksider) tilstede hvis noen, reduserer maskinbearbeidbarheten.

(ii) Rustfritt stål:

Rustfritt stål har dårlig maskinbearbeidelse i forhold til vanlig karbonstål fordi de er tøffere, gummier og har en tendens til å jobbe hardt meget raskt. Litt herding av stålet kan redusere gummien og gjøre det lettere å kutte. AISI -303 og 416 er enklere å maskinere på grunn av tilsetning av svovel og fosfor.

(iii) aluminium:

Aluminium er generelt veldig lett å maskinere. Selv om de mykere karakterene har en tendens til å danne en oppbygget kant, noe som resulterer i dårlig overflatebehandling. Høye kutthastigheter, høye rakevinkler og høy relaksjonsvinkler anbefales for riktig bearbeidbarhet. Legeringer 2007, 2011 og 6020 har spesielt god bearbeidbarhet.

(iv) termoplast:

Termoplast er vanskelig å maskinere fordi de har dårlig termisk ledningsevne. Dette skaper varme som bygges opp i kuttesonen, noe som forringer verktøyets levetid og smelter plasten lokalt.

(v) Kompositter:

Kompositter har ofte den verste maskinbearbeidelsen fordi de kombinerer den dårlige termiske ledningsevnen til en plastharpiks med en tøff eller slitende keramisk matrise.

Tilsetningsstoffer for bedre bearbeidbarhet:

Tilsetningsstoffene reduserer metallkontakten mellom verktøyet og arbeidsmaterialet, og dermed reduseres friksjonen og verktøyets slitasjehastigheter. Det finnes en rekke kjemikalier, både metall og ikke-metall, som kan legges til jernholdige og ikke-jernholdige metaller for å forbedre maskinbearbeidelsen. Disse tilsetningsstoffene kan fungere ved smøring av verktøy-chip-grensesnittet, reduserer skjærstyrken til materialet, eller øker brittleness av brikken.

Historisk har svovel og bly vært de vanligste tilsetningsstoffene, men vismut og tinn blir stadig mer populære av miljømessige årsaker.

Følgende er noen tilsetningsstoffer med metaller for å forbedre maskinbearbetning: