Neravnine nakon strojne obrade su neugodne, ali ne brinite! Evo rješenja. Proces rezanja metala često je popraćen stvaranjem srha. Prisutnost neravnina ne samo da smanjuje točnost obrade i kvalitetu površine izratka, utječući na performanse proizvoda, već ponekad čak može uzrokovati nezgode. Problem srha obično se rješava skidanjem srha. Skidanje ivica je neproduktivan proces; ne samo da povećava troškove proizvoda i produljuje proizvodni ciklus proizvoda, već nepravilno uklanjanje srha može također dovesti do odbacivanja cijelog proizvoda, uzrokujući ekonomske gubitke.
Ovaj članak najprije sustavno analizira glavne čimbenike koji utječu na stvaranje neravnina kod čeonog glodanja, a zatim istražuje metode i tehnike za smanjenje i kontrolu neravnina glodanja iz perspektive konstrukcijskog dizajna do proizvodnje.
I. Glavni oblici neravnina u čeonom glodanju Prema sustavu klasifikacije neravnina reznog gibanja-reznog ruba alata, neravnine nastale tijekom čeonog glodanja uglavnom se dijele na pet oblika: neravnine s obje strane glavnog reznog ruba, neravnine koje izlaze iz bočnog ruba u smjeru rezanja, neravnine koje izlaze iz donjeg ruba u smjeru rezanja i neravnine u smjeru dodavanja (vidi sliku 1).
Slika
Slika 1. Neravnine nastale tijekom čeonog glodanja
Općenito govoreći, oštrice u smjeru rezanja na donjem-rubu su veće i teže ih je ukloniti od drugih oštrica. Stoga se ovaj rad usredotočuje na oštrice u smjeru rezanja donjeg-ruba kao glavni predmet istraživanja.
Na temelju različitih veličina i oblika oštrica u smjeru rezanja na donjem-rubu kod čeonog glodanja, mogu se podijeliti u tri tipa: oštrice tipa I (veće veličine, teško ih je ukloniti i skuplje ih je ukloniti), oštrice tipa II (manje veličine, mogu se ostaviti neuklonjene ili se lako uklanjaju) i oštrice tipa III, tj. negativne oštrice (kao što je prikazano na slici 2).
Slika
Slika 2. Vrste oštrica u smjeru rezanja donjeg-ruba tijekom glodanja
II. Glavni čimbenici koji utječu na stvaranje neravnina kod čeonog glodanja
Stvaranje srha je vrlo složen proces deformacije materijala. Mnogi čimbenici, poput svojstava materijala obratka, geometrije, obrade površine, geometrije alata, putanje rezanja alata, istrošenosti alata, parametara rezanja i upotrebe rashladne tekućine, izravno utječu na stvaranje srha. Slika 3 prikazuje dijagram toka čimbenika koji utječu na oštrice za krajnje glodanje. Pod specifičnim uvjetima mljevenja, morfologija i veličina neravnina krajnjeg-glodanja ovise o kombiniranom učinku različitih čimbenika utjecaja, ali različiti čimbenici imaju različite učinke na stvaranje neravnina.
Slika 3: Dijagram kontrole uzroka-i-posljedica formiranja srha glodanjem
1. Ulaz/izlaz alata
Općenito, neravnine koje nastaju kada alat izađe iz obratka su veće od onih koje nastaju kada alat uđe u izradak.
2. Izlazni kut ravnine
Izlazni kut u ravnini ima značajan utjecaj na stvaranje neravnina u smjeru rezanja donjeg ruba. Izlazni kut u ravnini definiran je kao kut između smjera brzine rezanja (vektorska kombinacija brzine alata i posmaka) u točki okomitoj na os glodala na reznom rubu kada rezni rub izlazi iz čeone površine obratka i smjera čeone površine obratka. Smjer čeone površine obratka je od ulazne točke alata do izlazne točke alata. Kao što je prikazano na slici 5, Ψ je kut izlaza iz ravnine, s rasponom od 0 stupnjeva < Ψ Manji od ili jednak 180 stupnjeva.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da visina brusa mijenja oblik s dubinom rezanja, to jest, kako se dubina rezanja povećava, brus se mijenja iz tipa I u tip II. Minimalna dubina glodanja potrebna za proizvodnju srha tipa II obično se naziva granična dubina rezanja, označena s dcr. Slika 6 prikazuje učinak planarnog kuta izrezivanja i dubine rezanja na visinu srha pri obradi aluminijske legure.
Slika 6 Vrsta srha, planarni kut rezanja i dubina rezanja
Kao što se može vidjeti na slici 6, što je veći ravninski kut rezanja, to je veća granična dubina rezanja. Kada je ravninski kut izrezivanja veći od 120 stupnjeva, veličina svrdla tipa I je veća, a granična dubina rezanja za prijelaz na svrdla tipa II je također veća. Stoga manji planarni kut izreza pogoduje stvaranju neravnina tipa II jer što je manji Ψ, to je relativno veća krutost krajnje-površinske potpore i manja je vjerojatnost stvaranja neravnina.
Veličina i smjer brzine posmaka imaju određeni utjecaj na veličinu i smjer kombinirane brzine v, što zauzvrat utječe na ravninski kut izrezivanja i formiranje srha. Stoga, što je veća brzina posmaka i kut pomaka izlaznog ruba, manji je Ψ, što je pogodnije za suzbijanje stvaranja većih neravnina (kao što je prikazano na slici 7). Slika
Slika 7. Utjecaj smjera dodavanja na formiranje srha
3. Redoslijed povlačenja vrha alata (EOS)
Tijekom čeonog glodanja, veličina srha uvelike ovisi o redoslijedu povlačenja vrha alata. Kao što je prikazano na slici 8: točka A je na sekundarnoj oštrici, točka C je na primarnoj oštrici, a točka B je vrh vrha alata. Pretpostavimo da je vrh alata oštar, tj. zanemarimo radijus vrha alata. Ako se rub B-C prvi povuče iz obratka, a zatim rub A-B, strugotina je zglobno pričvršćena na obrađenu površinu. Kako glodanje napreduje, strugotina se gura van iz obratka, stvarajući veći srh na donjem rubu u smjeru rezanja. Ako se A-B rub prvo povuče iz obratka, a zatim B-C rub, strugotina se zglobno pričvrsti na prijelaznu površinu i izreže iz obratka, tvoreći manji rub na donjem rubu u smjeru rezanja.
Eksperimenti pokazuju da:
① Redoslijed povlačenja vrha alata koji uzastopno povećava veličinu srha je ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA.
② Rezultati dobiveni EOS-om su isti, osim što pod istom sekvencom uvlačenja, duktilni materijali stvaraju veće neravnine od lomljivih materijala. Izlazni redoslijed vrha alata povezan je ne samo s geometrijom alata, već i s čimbenicima kao što su brzina napredovanja, dubina rezanja, geometrija obratka i uvjeti rezanja. To je kombinacija čimbenika koji utječu na stvaranje neravnina.
Slika
Slika 8: Redoslijed izlaza vrha alata i formiranje srha
4. Utjecaj drugih čimbenika
① Parametri mljevenja, temperatura mljevenja i okolina rezanja također imaju određeni utjecaj na stvaranje srha. Utjecaj nekih ključnih čimbenika, kao što su brzina posmaka i dubina rezanja, odražava se kroz teoriju ravninskog izlaznog kuta i EOS teoriju izlaznog slijeda vrha alata, koji ovdje neće biti razrađeni;
② Što je bolja plastičnost materijala izratka, to je lakše oblikovati neravnine tipa I. Kod čeonog glodanja krhkih materijala, velika brzina posmaka ili ravninski izlazni kut pospješuje stvaranje srha tipa III (defekata).
③ Kada je kut između čeone površine izratka i obrađene ravnine veći od pravog kuta, povećana krutost potpore čeone strane sprječava stvaranje srha.
④ Korištenje tekućine za glodanje produljuje vijek trajanja alata, smanjuje trošenje alata, podmazuje proces glodanja i tako smanjuje veličinu srha.
⑤ Trošenje alata značajno utječe na stvaranje srha. Kada se alat do određene mjere istroši, radijus vrha alata se povećava, što dovodi do većih neravnina ne samo u smjeru izvlačenja alata, već iu smjeru ulaska alata. Mehanizam zahtijeva daljnje istraživanje.
⑥ Drugi čimbenici, kao što je materijal alata, također utječu na stvaranje srha. Pod istim uvjetima rezanja, dijamantni alati su učinkovitiji od drugih alata u suzbijanju stvaranja srha.
III. Osnovni pristupi kontroli formiranja srha kod glodanja Na formiranje srha kod krajnjeg glodanja utječu različiti čimbenici, uključujući specifični proces glodanja, strukturu izratka i geometriju alata. Da biste smanjili neravnine kod krajnjeg-glodanja, formiranje neravnina mora se kontrolirati i minimizirati s više aspekata.
1. Razuman konstrukcijski dizajn: Na stvaranje neravnina uvelike utječe struktura izratka. Različite strukture obratka rezultiraju značajnim razlikama u obliku i veličini neravnina na rubovima nakon strojne obrade. Ako su materijal izratka i površinska obrada unaprijed određeni, tada su geometrija izratka i rubovi presudni čimbenici koji određuju stvaranje srha.
2. Odgovarajući redoslijed obrade: Redoslijed obrade također utječe na oblik i veličinu oštrica za kraj-glodanje. Različiti oblici i veličine srha rezultiraju različitim radnim opterećenjem skidanja srha i povezanim troškovima. Stoga je odabir odgovarajućeg slijeda strojne obrade učinkovit način za smanjenje troškova skidanja srha.
Slika 9: Metoda kontrole odabira redoslijeda obrade
Na slici 10a, ako se bušenje izvodi prije glodanja ravnine, na obodu rupe lako se stvaraju veće oštrice; ako se ravnina prvo gloda, a zatim buši, na obodu rupe stvaraju se samo manji srhovi za bušenje. Slično, na slici 10b, neravnine nastale prvo glodanjem gornje površine, a zatim konkavne konture manje su od onih koje nastaju prvo strojnom obradom konkavne konture, a zatim glodanjem ravnine. 3. Izbjegavajte povlačenje alata
Izbjegavanje povlačenja alata je učinkovit način za sprječavanje stvaranja srha, budući da je to glavni faktor u stvaranju srha u smjeru rezanja. Općenito, neravnine koje nastaju kada glodalo izađe iz obratka su veće, dok su one koje nastaju kada uđe u njega manje. Stoga treba izbjegavati izlazak glodala što je više moguće tijekom obrade. Kao što je prikazano na slici 4, neravnine proizvedene pomoću slike 4b su manje od onih proizvedenih na slici 4a.
4. Odaberite odgovarajuću putanju alata
Kao što prethodna analiza pokazuje, kada je planarni izrezani-kut manji od određene vrijednosti, rezultirajuća veličina srha je manja. Kut planarnog rezanja-može se mijenjati promjenom širine glodanja, brzine napredovanja (veličine i smjera) i brzine rotacije (veličine i smjera). Stoga se stvaranje neravnina tipa I može izbjeći odabirom odgovarajuće putanje alata (vidi sliku 11).
Slika 10: Metoda kontrolirane putanje alata
Slika 10a prikazuje tradicionalnu cik-cak putanju alata. Osjenčana područja na slici označavaju mjesta na kojima se mogu stvoriti veće oštrice u smjeru rezanja. Na slici 10b koristi se poboljšana putanja alata koja može izbjeći stvaranje oštrih rezova. Iako je putanja alata na slici 11b malo duža i zahtijeva malo više vremena za glodanje od one na slici 10a, ona eliminira potrebu za dodatnim postupkom skidanja srha. Nasuprot tome, slika 10a zahtijeva značajno vrijeme skidanja srha (iako osjenčana područja, koja predstavljaju formiranje srha, nisu brojna, svi rubovi koji sadrže srhe moraju se prijeći tijekom stvarnog skidanja srha). Stoga je, sveukupno, putanja alata na slici 10b bolja od one na slici 10a u smislu kontrole srha.
5. Odabir odgovarajućih parametara mljevenja
Parametri čeonog glodanja (kao što je posmak po zubu, širina čeonog glodanja, dubina čeonog glodanja i geometrija alata) imaju određeni utjecaj na formiranje srha.
Na formiranje srha kod krajnjeg glodanja utječu različiti čimbenici, a glavni su: ulaz/izlaz alata, izlazni kut ravnine, redoslijed izlaza vrha alata i parametri glodanja. Konačni oblik i veličina čička rezultat su zajedničkog djelovanja ovih čimbenika.
U ovom se radu analiziraju glavni čimbenici utjecaja na stvaranje srha glodanjem iz cijelog procesa, uključujući strukturni dizajn izratka, raspored procesa obrade, parametre glodanja i odabir alata. Predlaže tehnike, procese i metode za suzbijanje ili smanjenje neravnina pri glodanju, kao što je kontrola putanje glodala, odabir prikladnog slijeda obrade i poboljšanje konstrukcijskog dizajna. Ove metode pružaju izvediva tehnička rješenja za aktivnu kontrolu veličine srha, poboljšanje kvalitete proizvoda, smanjenje troškova i skraćivanje proizvodnih ciklusa u glodanju.
