Verktøyliv: Betydning, måling og forventning
Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Betydning av verktøyets liv 2. Metoder for verktøyets livsmålinger 3. Forventning 4. Plots 5. Kriterier 6. Faktorer som påvirker.
Betydning av verktøyets liv:
Hver enhet eller verktøy har sitt funksjonelle liv. Ved utløpet som det kan fungere, men ikke effektivt. Så det er også sant med et skjæreverktøy. Under bruk taper verktøyet sitt materiale, det vil si at det blir slitt ut. Når slitasje øker, taper verktøyet sin effektivitet. Så dets liv må defineres og ved utløpet av sitt liv, bør det være omkranset for ny bruk.
Verktøyets levetid kan defineres på følgende forskjellige måter:
(i) Tiden som er gått mellom to påfølgende grindinger.
(ii) Perioden hvor et verktøy kutter tilfredsstillende.
(iii) Den totale tiden som akkumuleres før verktøyfeil oppstår.
Verktøyets levetid uttrykkes i minutter.
Forholdet mellom skjærehastighet og verktøyliv er gitt av Taylors verktøylivsligning:
VT n = C
Metoder for verktøylivsmålinger:
De mest brukte metodene for verktøyets levetidsmålinger følger:
(i) Maskineringstid:
Forlenget driftstid for maskinverktøyet.
(ii) Faktisk kutttid:
Tiden da verktøyet faktisk skjærer.
(iii) En fast størrelse på sliteland på flankoverflaten:
På karbid og keramiske verktøy hvor kraterslitasje er nesten fraværende. Verktøyets levetid tas som tilsvarer 0, 038 eller 0, 076 mm slitasje på flankoverflaten for etterbehandling.
(iv) volum av metall fjernet
(v) Antall stykker maskinert.
Verktøyets levetid mellom re-condition og utskifting kan defineres på flere måter, for eksempel:
(a) Faktisk kutttid tatt til fiasko.
(b) Volum av metall fjernet til feil.
(c) Antall deler produsert til feil.
(d) Klipphastighet for en gitt tid til feil.
(e) Lengden på arbeidet maskinert til feil.
Verktøyets levetid (Taylor's Tool Life Equation):
I 1907 utviklet FW Taylor forholdet mellom verktøyets levetid og skjærehastighet, temperatur ved å holde fôret som konstant. Taylors Equation for Tool Livsforventning gir en god tilnærming.
V C T n = C
En mer generell form av ligningen vurderer dybden av kutt og matehastighet er
V c T n D x F y = C
Hvor, K C = Skjærhastighet (m / min)
T = Verktøyets levetid (min)
D = Skjærebredde (mm)
F = Tilførselshastighet (mm / rev)
x, y = Eksponenter, som bestemmes eksperimentelt for hver kappeforhold.
n = Eksponent, som avhenger av verktøymaterialer.
Verdi av n = 0, 1 til 0, 2; for HSS verktøy
0, 2 til 0, 4; for karbidverktøy
0, 4 til 0, 6; for keramiske verktøy
C = Maskinkonstant, funnet ved eksperiment eller publisert databok. Det avhenger av egenskapene til verktøymateriale, arbeidsstykke og matehastighet.
Observasjoner fra Tool Life Equation:
Jeg. Verktøyets levetid reduseres med økning i skjærehastighet.
ii. Verktøyets levetid avhenger også i stor grad av dybden på kutt (D) og tilførselshastigheten (F).
iii. Redusering av verktøyets levetid med økt hastighet er dobbelt så stor (eksponentielt) som reduksjon av liv med økt feed.
iv. Den største varianten av verktøyets liv er med skjærehastigheten og verktøytemperaturen som er nært knyttet til skjærehastigheten.
Tool Life Plots (kurver):
Verktøyets livskurver er tegnet mellom verktøyets levetid og ulike prosessparametere (for eksempel skjærehastighet, mate, skjærebredde, verktøymateriale, verktøygeometri, arbeidsstykkehårdhet og skjærefluider, etc.). For å tegne disse kurvene, eksperimentelle data oppnådd ved å gjennomføre kuttprøver på forskjellige materialer under forskjellige forhold og med varierende prosessparametere.
Verktøyets livskurver er vanligvis tegnet på logg-loggpapir. Disse kurvene brukes til å bestemme verdien av eksponenten 'n'. Eksponenten 'n' kan faktisk bli negativ ved lave skjærehastigheter. Fig. 9.22 (a) viser verktøyets levetid mellom verktøyets levetid og skjærehastighet for forskjellige arbeidsstykkematerialer med forskjellig hardhet. Det viser at etter hvert som skjærehastigheten øker, reduseres verktøyets levetid raskt. Hvis skjærehastighet I motsetning til verktøyets levetid er kurver tegnet på en logg-loggpapir, oppnås rette linjer som vist i figur 9.22. (B).
Urenheter og harde bestanddeler i arbeidsstykkematerialet (som rust, slagge, skala etc.) er også årsak til slipende virkninger som reduserer levetiden til verktøyet.
Verktøyets livskriterier (Kriterier for å dømme verktøyet feil):
På grunn av slitasje på verktøyet øker skjærekraften og overflateffekter forverres. Derfor, når skal vi si at et verktøy har mislyktes, og det burde bli omgjort. Med andre ord er det nødvendig med et kriterium for å bedømme verktøyfeil.
Et verktøy mislykkes når det ikke lenger fungerer som det skal. Dette kan ha annen mening under forskjellige forhold. I en grovoperasjon, hvor overflatefinish og dimensjonsnøyaktighet er liten, kan en feil i verktøyet bety en kraftig økning i skjærekraften og krafttakene.
I en ferdigbehandlingsoperasjon, hvor overflatefinish og dimensjonsnøyaktighet er viktigst, vil et verktøyfeil bety at de angitte betingelsene for overflatefinish og dimensjonsnøyaktighet ikke lenger kan oppnås. Alle disse feilene er i utgangspunktet relatert til slitasje på verktøyets klaring.
Følgende er et kriterium for å dømme verktøyets liv / fiasko:
(i) Fullstendig feil.
(ii) Flank eller kraterfeil.
(iii) Fullfør feil.
(iv) Størrelsesfeil.
(v) Skjærkraftfeil.
(i) Fullstendig feil:
I følge dette kriteriet fortsetter kuttingen med verktøyet til det er i stand til å kutte. Så når verktøyet ikke klarer å kutte, så skal det bare være rundt. Dette kriteriet brukes ikke i praksis på grunn av sine åpenbare ulemper.
(ii) Flank eller kraterfeil:
I henhold til dette kriteriet, når slitasje på flanken når en viss høyde, blir skjæringen med verktøyet avbrutt og sliping utført. Si når flankens slitasjehøyde h tilsvarer 0, 3 mm, for eksempel sies at verktøyet har mislyktes. Noen vanlige anbefalte verdier for slitasjeland er gitt i tabell 9.11. (a, b).
På grunn av slitasje på flanken, reduseres den faktiske kuttdybden fra AC til BC som vist i figur 9.23. Arbeidsstykket blir taper hvis skjæringen fortsetter. Dette er det vanligste kriteriet som følges i praksis. Flankslitasjen måles med et verktøymakerens mikroskop.
Det er også viktig å merke seg at flankslitningen ikke er jevn langs den aktive kanten, og derfor er det nødvendig å spesifisere plasseringene og graden av slitasje ved å bestemme livskriteriet for verktøyet før regrinding.
(iii) Avslutt feil:
I følge dette kriteriet, når overflatenes roughness når en spesifisert høy verdi, stoppes skjæringen med verktøyet og slipingen gjøres. Si ved en bestemt kappekvalitet overflatenes grovhet, kommer til å være 0, 7 mikron. Som ved kutting av flanken utvikles slitasje slik at kutskanten blir grov og uregelmessig, slik at overflatenes ruhet gradvis øker, som vist i figur 9.24. Si at 1, 3 mikron, for eksempel, holdes som et kriterium.
Råheten på overflaten måles kontinuerlig langs lengden. Når ujevnheten når den angitte verdien, stoppes kuttingen. For eksempel kan denne maksimalt angitte verdien av overflatehardhet forekomme på det 10. arbeidsstykke, så det 11. og neste arbeidsstykket vil ikke bli bearbeidet med det samme verktøyet, uten å regrinding.
Dette kriteriet blir spesielt viktig når tettsittende gjenstander blir bearbeidet. På grunn av grove og ujevne overflater, kan det ikke gjøres riktig montering.
(iv) Størrelsesfeil:
I følge dette kriteriet vil et verktøy anses å ha mislyktes dersom det er en avvik i størrelsen på en produsert ferdig komponent fra den angitte verdien.
(v) Skjærkraftbrudd:
I følge dette kriteriet vil et verktøy anses å ha mislyktes, dersom mengden skjærekraft øker med bestemt spesifisert beløp. Dette skyldes flankslitasje. Flankslitasje øker kontaktområdet mellom arbeidsstykket og verktøyet, noe som resulterer i økning i skjærekraften. Fig. 9.25. viser at en økning i skjærekraft med utvikling til flankslitasje.
Faktorer som påvirker verktøyets liv:
Følgende faktorer spiller en viktig rolle i verktøyets liv:
(i) Skjærehastighet.
(ii) Fôrhastighet og skjærebredde.
(iii) Arbeidsstykkets hardhet.
(iv) Mikrostruktur av arbeidsstykke.
(v) Verktøy materiale.
(vi) Verktøy geometri.
(vii) Type kappevæske og dens anvendelsesmetode.
(viii) Klippets art.
(ix) Kornstørrelse på arbeidsstykket.
(x) Stivhet av arbeidsstykke maskinverktøy.
(i) Skjærehastighet:
FW Taylor har utført mange eksperimenter innen metallskjæring. I 1907 ga han følgende forhold mellom verktøyets levetid og skjærehastighet, som er kjent som Taylor's Tool Life Equation.
V C T n = C
hvor, V = Skjærehastighet (m / min)
T = Verktøyets levetid (min) C = Konstant eller maskinell konstant
n = Verktøyets levetidsindeks. Det avhenger av verktøy og arbeidsmateriale kombinasjon og kutteforhold.
Hvis T = 1 min
så C = V c
Så kan konstanten C tolkes fysisk som kapphastigheten som verktøyets levetid er lik en min. Verktøyets levetid kan bli representert på loggbokspapir; det blir rett linje som vist på figur 9.26.
Det er klart at skjærehastigheten har den høyeste effekten på verktøyets levetid etterfulgt av henholdsvis fôr og dybde. Etter hvert som skjærhastigheten øker, øker skjære temperaturen, og verktøyets levetid reduseres.
(ii) Fôrhastighet og skjærebredde:
Ifølge Taylors verktøylivsligning, reduseres verktøyets levetid når fôrhastigheten øker. Også det samme tilfellet for skjæredybde.
Følgende forhold begrunner setningen ovenfor:
(iii) Arbeidsstykkets hardhet:
Etter hvert som hardheten øker, reduseres den tillatte hastigheten for en gitt levetid. For eksempel er verktøyets levetid 50 minutter for kutting av mindre hardt materiale, nå hvis man sier at det er vanskeligere å kutte, så for å opprettholde verktøyets levetid som 50 minutter, bør skjærehastigheten reduseres forholdsmessig.
Ovenstående erklæring er rettferdiggjort av følgende ligning gitt av Yanitsky:
hvor,
H b = Brinel hardhet Antall arbeidsmateriale
Ψ = Prosentreduksjon
V = Tillatt skjærehastighet for en gitt levetid
(iv) Mikrostruktur av arbeidsstykke:
Da strukturen blir mer og mer perlitter, reduseres verktøyets levetid ved en hvilken som helst økning i skjærehastigheten, som vist i figur 9.27.
(v) Verktøy Materiale:
De store kravene til skjæreverktøysmaterialer er: Varm hardhet, slagfasthet og slitestyrke. For bedre verktøyliv, må materialet ha de ovennevnte egenskapene. Fig. 9.26 viser verktøyets levetidvariasjon mot skjærehastigheter for forskjellige verktøymaterialer. Det er veldig klart fra figuren; Ved enhver klippehastighet er verktøyets levetid maksimalt for keramisk verktøy og lavest for høyhastighetsstålverktøyet. Så ved hjelp av keramisk verktøy kan maksimal volum av materiale fjernes ved en hvilken som helst skjærehastighet for et bestemt verktøyliv.
Et ideelt verktøymateriale vil ha n = 1 (Taylors verktøylivsindeks). Det betyr et ideelt materialeverktøy ved alle kutthastigheter, fjerner maksimalt arbeidsmateriale.
Noen verktøymaterialer med sine egenskaper følger:
Jeg. Carbon Sleets:
Veldig følsom for temperatur.
De taper raskt hardheten ved lave temperaturer.
Kun egnet for kutting med lav hastighet og ved bearbeiding av myke ikke-jernholdige metaller.
ii. HSS:
De påvirkes kun over 600 ° C, og begynner å miste hardheten.
HSS har god ytelse under 600 ° C.
Over 600 ° C tendens til å danne BUE
iii. Sementert karbid:
God ytelse til 1200 ° C.
Kan brukes med mye høyere skjærehastigheter enn HSS
iv. Sintret Oksider eller Keramikk:
Kan brukes ved kutthastigheter på 2 og 3 ganger mer enn med karbider.
(vi) Verktøy geometri:
Verktøy geometrien påvirker i stor grad verktøyets levetid. Vi vil diskutere effekten av alle verktøyparametrene på verktøyets levetid på følgende sider:
(a) Ryggvinkelsvinkel.
(b) Hovedskåret kant.
(c) Clearance Angle.
(d) Nese Radius.
(a) Ryggvinkelsvinkel:
Større rakevinkelen mindre vil være skjærevinkelen og større vil være skjærvinkel, dette reduserer skjærekraften og kraften, og dermed mindre varme som oppstår under kutting, betyr redusert skjære temperatur, resulterer i lengre levetid for verktøyet.
Men på den annen side oppnår rakevinkelen en mekanisk svak skjærekant, det positive rakeverktøyet opplever skjærspenning og spissen sannsynligvis blir avskåret.
Negativ rake øker skjærekraften og kraften, og dermed gir mer varme og temperatur generert resultat mindre levetid.
Derfor ligger det en optimal verdi av ryggen som avhenger av verktøymateriale og arbeidsmateriale. Den varierer fra -5 ° til + 15 °. En optimal verdi av rakevinkel er ca. 14 ° som gir maksimal levetid.
Fig. 9.28 viser skjæreprosessen ved hjelp av positive og negative rakeverktøy. Det positive rakeverktøyet opplever skjærspenning, og spissen er sannsynligvis skåret av. Mens verktøy med negativ rake opplever kompressiv stress. Karbid og keramiske verktøy er generelt gitt negativ rake fordi de er svake i skjær og gode i kompresjon.
(b) Hovedskåret kant:
Fig. 9.29 viser to forskjellige arrangementer av hovedskjærevinkler. Fig. 9.29 (a), starter kontakten gradvis fra et punkt ganske vekk fra spissen. Derfor opplever verktøyet skjærekraften gradvis og over et større område. Derfor er verktøyet sikrere og verktøyets levetid er mer i forhold til fig. 9.29 (b), hvor hovedskjønnsvinkelen er 90 °.
(c) Clearance Angle:
En økning i klaringvinkelen resulterer i betydelig redusert flankslitasje, slik at verktøyets levetid økes. Men kanten blir svakere ettersom klaringens vinkel økes. Derfor kreves en optimal verdi. Det beste kompromisset er 5 ° (med karbidverktøy) til 8 ° (med HSS-verktøy) for vanlige arbeidsmaterialer.
(d) Nese Radius:
Nesradiusen forbedrer levetiden og overflaten på verktøyet.
Forholdet mellom skjærehastighet, verktøyets levetid og neseradius er gitt nedenfor:
VT 0, 09 = 300R 0, 25
Hvor, R = Nese radius (for HSS verktøy skjæring SAE-2346 stål)
T = Verktøyets levetid (min)
V = Skjærhastighet (m / min)
Jeg. Det er en optimal verdi av nesradius hvor verktøyets levetid er maksimalt.
ii. Hvis radiusen overskrider optimal verdi, reduseres verktøyets levetid.
iii. Større radius betyr større kontakt mellom verktøyet og arbeidsstykket. På grunn av hvilken mer friksjonsvarme genereres, resulterer det i økt skjærekraft. På grunn av hvilken arbeidsstykket kan starte, vibrerer, dersom stivhet ikke er veldig høy, vil sprø verktøy (karbider og keramikk) mislykkes på grunn av chipping av kanten.
(vii) Type Kappefluid og dens anvendelsesmåte:
Anvendelse av egnet skjærefluid øker åpenbart verktøyets levetid eller med andre ord, for samme verktøylevetid øker tillatelig skjærehastighet. Fig. 9.30 viser effekten av kappefluid på verktøyets levetid for forskjellige verktøymaterialer. Verktøyets levetid øker til og med med 150 prosent med noen hastigheter. Alle typer kappevæsker har ikke like effekt, noen av dem mer, noen er mindre.
(viii) Klippets art:
Hvis skjæringen er intermittent, har verktøyet belastningsbelastning, noe som resulterer i en rask svikt. Ved kontinuerlig og jevn kutting er verktøyets levetid mer.
(ix) Kornstørrelse av arbeidsstykke:
Verktøyets levetid øker hvis kornstørrelsen øker. Som om kornstørrelsen øker, reduseres antall korn pr. Kvadratområde, og dermed hardhet reduseres, dette resulterer i økt levetid.
(x) Stivhet av arbeidsstykke-maskinverktøyssystem:
Høyere er stivheten til systemet høyere vil være verktøyets levetid. Senk systemets stivhet, høyere er sjansen for verktøyfeil, ved vibrasjoner av verktøy eller arbeidsstykke. Stivhet er det viktigste kravet i tilfelle av intermittent kutting spesielt når sprø verktøy brukes.
