微型立铣刀加工时如何优化结果

机械加工行业一般认为微加工和微型立铣刀是任意的终端磨机直径为1/8英寸. 这也是公差必须保持在较紧窗口的点。由于刀具直径与刀具强度直接相关,因此微型立铣刀比大型立铣刀要弱得多,因此,在微加工时必须考虑强度不足的问题。如果您在重复应用程序中使用这些工具,那么优化此过程是关键。

传统和微型铣刀之间的关键切割差异

跳动

操作过程中的跳动对微型刀具的影响要大得多,因为即使很小的跳动量也会对刀具啮合和切削力产生很大的影响。由于凹槽的不均匀啮合,跳动会导致切削力增加,导致传统刀具中的一些凹槽磨损速度比其他凹槽快,而微型刀具中的凹槽会断裂。刀具振动也会影响刀具寿命,因为间歇性冲击会导致刀具切屑,或者在微型刀具的情况下,刀具断裂。在开始操作之前,检查设置的跳动非常重要。下面的示例演示了直径为.500”的刀具和直径为.031”的刀具之间的跳动差.001”。

微加工中跳动的刀具直径比较图
操作的跳动不应超过刀具直径的2%。过量的跳动将导致表面差。

芯片厚度

对于微型工具,切屑厚度和边缘半径(边缘准备)之间的比率要小得多。这种现象有时被称为“尺寸效应”,经常导致切削力预测的误差。当切屑厚度与边缘半径比较小时,刀具会或多或少地对材料进行犁削而不是剪切。这种犁耕效应本质上是由于当切割小厚度的切屑时,边缘半径产生的负前角。

如果这个厚度小于某个值(这个值取决于所使用的工具),材料将被挤压到工具下面。一旦工具通过,没有形成切屑,部分犁过的材料恢复弹性。由于增加了刀具和工件之间的接触面积,这种弹性恢复导致了更高的切削力和摩擦。这两个因素最终导致较大的刀具磨损和表面粗糙度。

微加工中边缘半径与切屑厚度的关系图
图1:(A)边缘半径大于切屑厚度的微型刀具操作(B)边缘半径小于切屑厚度的常规操作

刀具偏转在传统与微加工中的应用

与传统操作相比,刀具偏转对芯片的形成和微加工操作中的操作的准确性有更大的影响。浓缩在工具侧面的切割力导致它沿饲料对面的方向弯曲。该偏转的幅度取决于工具的刚性及其从主轴延伸的距离。与较大直径的工具相比,小直径工具本质上较少,因为它们在操作期间具有更少的材料将它们保持在适当位置。从理论上讲,伸出架的长度将导致偏转8倍。将终端磨机的直径加倍,这将导致偏转的16倍。如果在第一次通过上断裂刀具,则最有可能由于越偏转力克服碳化物的强度。以下是您可以的某种方式最大限度地减少刀具偏转

工件均质

随着刀具直径的减小,工件的均匀性成为一个有问题的因素。这意味着,由于容器表面、不溶性杂质、晶界和位错等诸多因素,材料在非常小的尺度下可能无法具有统一的性能。这一假设通常适用于刀具直径低于0.020 "的刀具,因为切削系统需要非常小,以使材料微观结构的同质性受到质疑。

表面光洁度

与传统加工相比,微机器可以导致毛刺和表面粗糙度增加。在铣削中,随着饲料的增加,骨包增加,随着速度的增加而降低。在加工操作期间,通过沿着初级剪切区的工件材料的压缩和剪切产生芯片。该剪切区可以在下面的图2中看到。如前所述,微型应用中的芯片厚度到边达半径比远高得多。因此,在切割期间产生塑料和弹性变形区域并且位于初级剪切区附近(图2a)。因此,当切削刃靠近工件的边界时,弹性区也达到该边界(图2B)。随着切削刃的进步,由于连接弹性变形区域(图2c),塑性变形在边缘进步,并且在边界处形成更多的塑性变形形式(图2c)。当塑料变形区域连接(图2D)并沿着滑动线裂缝膨胀时,永久毛刺开始形成(图2E)。当芯片最终从工件的边缘断开时,毛刺留下(图2F)。

微型立铣刀的刀具路径最佳实践

由于微型工具的脆弱性,刀具路径必须以这样一种方式编程,以避免突然大量的切削力,以及允许切削力沿多个轴的分布。由于这些原因,在为一个微型工具路径编写程序时,应该考虑以下实践:

进入一个部分

圆形斜坡作为轴向移动到一部分的最佳做法,因为它均匀地分配沿X,Y和Z平面的切割力。如果必须在一定的切割深度径向径向进入零件,请考虑拱形工具路径,因为这逐渐将切割力逐渐加载到工具上而不是一次。

圆形路径中的微机器

您不应该使用相同的速度并为线性路径使用相同的速度和馈送。这是因为效果称为复合角速度。切削刀具上的每个齿在主轴上有效时具有自身的角速度。当使用圆形刀具路径时,另一个角速度分量被添加到系统中,因此,刀具路径外部上的齿以比预期的大致不同的速度行进。必须根据是内部或外部圆形操作来调整工具的进料。要了解如何调整饲料,请查看本文原地踏步。

开槽用微型工具

不要像处理大槽一样处理小槽。对于微型槽,你需要在工具上尽可能多的凹槽,因为这通过更大的核心增加了工具的硬度。这降低了由于偏转而导致刀具断裂的可能性。由于沟槽数量越多,排屑的空间就越小,因此轴向啮合必须减小。使用更大直径的工具,你可能会减小50% - 100%的工具直径。但是,当使用具有较高槽数的微型立铣刀时,根据直径的大小和偏转的风险,只会降低5% - 15%。进给量应该增加,以补偿轴向啮合的减小。当使用球头立铣刀时,进给量甚至可以增加到很高,因为切削深度较浅时,切屑变薄,开始像高进给量铣刀一样工作。

在拐角处放慢你的进食速度

当更多的工具与零件接触时,零件的角会产生额外的切削力。出于这个原因,放慢你的进食速度是有益的在角落里加工逐步将工具引入到这些力量中。

攀爬铣削vs.常规铣削在微机械加工应用中

当涉及到微加工时,这是一个有点棘手的问题。当零件印刷需要高质量的表面光洁度时,应采用爬坡铣削。这种类型的刀具路径最终导致更可预测/更低的切削力,因此更高质量的表面光洁度。在爬坡铣削中,刀具在切削开始时啮合最大切屑厚度,使其有远离工件的倾向。如果设置没有足够的刚性,这可能会导致颤振问题。在传统的铣削中,当刀具旋转回到切削处时,它将自身拉入材料中,增加切削力。常规铣削应用于长薄壁零件和精细的操作。

粗加工和精加工联合作业

在加工薄壁高件时应考虑这些操作,因为在某些情况下,零件没有足够的支撑来进行精加工。

实现成功的微加工操作的有用提示

尽量减少跳动和偏转微加工时尽可能多。这可以通过使用收缩配合或压配合刀架来实现。在操作过程中,最大限度地增加杆与夹头的接触量,同时尽量减少突出量。再次检查你的打印,并确保你有最大可能的立铣刀,因为更大的工具意味着更少的挠度。

  • 选择合适的切割深度因此切屑厚度与边缘半径的比值不能过小,否则会造成犁耕效果。
  • 如果可能的话,测试工件的硬度在机加工前确认供应商所宣传的材料的机械性能。这让操作者对材料的质量有了一个概念。
  • 使用涂层工具如果可能在用亚铁材料中工作时,由于加工这些类型的金属产生的过量的热量而产生。工具涂层可以提高刀具寿命在30%-200%之间,并允许更高的速度,这是微加工的关键。
  • 考虑使用辅助材料在微加工应用中控制毛刺的出现。支撑材料沉积在工件表面,提供辅助支撑力,增加工件原始边缘的刚度。在操作过程中,支撑材料产生毛刺和塑性变形,而不是工件。
  • 利用洪水冷却剂降低切割力和更大的表面光洁度。
  • 仔细审查刀具路径这是因为一些调整可以大大延长微型工具的使用寿命。
  • 仔细检查工具几何形状要确保它适用于您正在加工的材料。当可用时,使用可变音高和可变螺旋工具,因为这将在异常高的RPMS下减少谐波,通常运行微型工具。
可变螺距和非可变螺距
图3:可变音高工具(黄色)与非可变音高工具(黑色)

高螺旋角度的优点和缺点

当许多因素影响加工操作的结果,一个经常被忽视的因素是刀具的螺旋角。刀具螺旋角通过刀具中心线与沿切削刃相切的直线之间形成的角度来测量。

较高的螺旋角,通常是40°或更多,将围绕工具“更快”,而“较慢”螺旋角通常小于40°。

在为加工操作选择刀具时,机械师经常考虑材料、刀具尺寸和刀具尺寸槽数.还必须考虑螺旋角度有助于有效的芯片疏散,更好的完成一部分,延长刀具寿命,并缩短了循环时间。

螺旋角的经验法则

一个一般的经验法则是,随着螺旋角的增加,沿切削刃的啮合长度将减少。也就是说,
有许多优点和缺点,缓慢和高螺旋角,可以影响任何加工操作。

慢螺旋工具<40°

好处

  • 增强的强度-更大的核心创造一个强大的工具,可以抵抗弯曲,或力量,将工具在压力下弯曲。
  • 减少升降 - 慢螺旋将减少零件以减少安全的设置中的工作表。
  • 更大的切屑排出–缓慢的螺旋线允许工具产生一个大的切屑,非常适合拱出材料。

缺点

  • 粗糙的精加工-一个缓慢的螺旋立铣刀需要一个大的芯片,但有时可能很难疏散芯片。这种效率低下会导致零件完成不达标。
  • 缓慢的进给速度-增加径向力的缓慢螺旋立铣刀需要运行立铣刀在较慢的进给速度

高螺旋工具>40°

好处

  • 更低的径向力-由于更好的剪切作用,该工具运行更安静、更平滑,并允许更小的挠度和更稳定的薄壁应用。
  • 有效的排屑-随着螺旋角的增加,切削刃啮合的长度将减少,轴向力将增加。这将提升芯片,并离开,导致有效的芯片疏散。
  • 改进的零件光洁度-具有更低的径向力,高螺旋刀具能够更容易地切割材料,具有更好的剪切作用,从而改善表面光洁度。

缺点

  • 较弱的切削齿-较高的螺旋,工具的牙齿将更薄,因此更薄。
  • 偏转风险 - 高螺旋工具的较小齿将增加偏转的风险,或者将在压力下弯曲工具的力。这限制了您可以推动高螺旋工具的速度。
  • 工具故障风险增加–如果偏转没有妥善管理,这可能导致完成质量差和工具故障。

螺旋角:一个重要的决定

总之,机械师在为每个应用程序选择工具时必须考虑许多因素。在材料中,完成要求和可接受的运行时间,机械师还必须考虑所使用的每个工具的螺旋角。慢速螺旋端铣刀将允许更大的芯片形成,提高刀具强度和减少提升力。但是,它可能不会留下优秀的结束。高螺旋端铣刀将允许有效的芯片疏散和优异的部分完成,但可能会受到增加的偏转,如果没有正确管理,这可能会导致刀具破损。

采用新型HVTI刀具,高效铣削钛合金

众所周知,钛是一种很难加工的材料,特别是在具有侵略性的刀具路径中,例如高效率铣削(HEM)。螺旋解决方案的新生产线的工具,HVTI-6系列用于钛的立铣刀,是专门为此目的而优化的证明比竞争对手的同类工具延长20%的使用寿命

在端面水平,这些新的钛螺旋立铣刀具有圆角半径几何结构、6个凹槽,并采用Aplus涂层,以实现最佳刀具寿命和提高切削性能。但是,这些端铣刀比标准6槽刀具的典型几何结构要多得多。HVTI-6的设计结合了独特的前角、型芯和边缘设计,使其在切割下摆刀轨时比标准6槽刀具更适合铣削钛。点击这里在行动中观看HVTI-6!

钛的端铣刀

HVTI-6的设计是Harvey Performance公司创新和新产品开发团队进行重大测试的结果。188bet金宝搏欧洲杯首页188bet金博宝欧洲杯直播官网这些团队花了好几个月的时间测试工具,对材料和工具的几何形状进行深入分析,并在全国各地的测试现场进行了数十个小时的测试。

与helix Solutions的竞争对手提供的标准6槽刀具相比,新型HVTI-6刀具在Titanium环境下进行HEM时,金属切削率(MRR)更高,刀具寿命延长了20%。这种类型的工具寿命的提高将产生巨大的成本节约的工具,以及缩短周期和降低成本的每个部件。

螺旋HVTI钛

Harv188bet金博宝欧洲杯直播官网ey Performance Innovation团队针对钛级Ti6Al4V进行测试,占绝大多数钛被加工在北美。测试部分的设计和编程允许对工具进行更明确的敏捷性测试,将工具带入关键几何切割练习,如紧角、长直线切割和快速移动。

许多小时都是和我一起度过的林德克斯·尼肯在他们的芝加哥总部,生产高质量的转盘、刀架和机加工配件的制造商。通过与Lyndex-Nikken团队的合作,Harvey Performance Compan188bet金博宝欧洲杯直播官网188bet金宝搏欧洲杯首页y团队能够在最佳条件下使用顶级的工具夹具、工作夹具和加工中心进行测试。Lyndex还提供了他们在工具持有技术方面的专家支持,并且是这些工具测试过程的一个组成部分。视频令人印象深刻的测试切割在Lyndex设施可以看到下面。

观察hvti的行动

在这些测试中,HVTI能够在Ti6Al4V中以400 SFM和120 IPM运行HEM刀具路径,这是大部分测试的基线。

虽然螺旋公司提供的标准6槽工具在钛和其他硬质材料(钢、异国金属、铸铁)方面仍能达到高标准,但HVTI-6是一种专用的材料特定工具专为钛的下摆刀具设计而设计。这些新工具的高级速度和馈送已经可用加工顾问亲,而完整的产品现已在凸轮工具库便于编程。

了解更多关于的信息HVTI 6长笛钛铣刀,请访问螺旋解决方案网站。要了解更多关于HEM技术的知识,请下载哼哼指南有关此高级工具路径的完整指南。

选择正确的倒角刀尖几何形状

倒角刀,或者倒角磨,可以在任何机械车间、组装车间或爱好者的车库找到。这些刀具是简单的工具,用于倒角或斜角任何部分在各种各样的材料。倒角有很多原因,从流体流动和安全,部分美学。

由于需求的多样性,工具制造商提供许多不同角度和尺寸的倒角刀具,以及不同类型的倒角刀具尖端几何图形.例如,Harvey Tool每边提供21个不同角度,范围从15°到80°,凹槽数为2到6,柄直径从1/8 "到1英寸。

在找到具有所需准确角度的刀具后,客户可能必须选择最适合其操作的特定倒角刀尖。倒角刀头的常见类型包括尖头、平端和端部切削。哈维工具公司提供的以下三种倒角刀头类型各有其独特的用途。

三种类型的哈维工具倒角刀具

I型:指向

这种款式的倒角刀是唯一的哈维工具这是一个尖锐的问题。与其他两种类型相比,尖头允许刀具在更小的槽、槽和孔中工作。这种风格还允许更容易的编程和触发,因为点很容易定位。这是由于它的尖端,这一版本的刀具有最长的切割长度(工具来到一个完成点),相比其他类型的倒角刀具的平端。只有两个凹槽选项,这是哈维工具提供的最直接的倒角刀具版本。

I型倒角刀概述

II型:平端,非终端切割

II型倒角刀非常类似于I型风格,但其特点是末端是磨平的,非切削的尖端。这个扁平的“尖端”移除了倒角的尖端部分,这是工具最薄弱的部分。由于工具几何形状的改变,如果工具到达某一点,该工具将获得额外的测量值。这种测量被称为“到理论尖角的距离”,这有助于对工具进行编程。平端刀的优点现在允许多个凹槽存在于倒角刀的锥形轮廓上。更多的凹槽,这种倒角提高了刀具寿命和光洁度。扁平的无端切削尖平面确实限制了它在窄槽中的使用,但另一个优点是较低的轮廓角和较好的尖端角速度。

II型倒角刀具概述

第三类:平端、端切

III型倒角刀是改进和更先进的版本的II型风格。III型拥有一个扁平的端部,2个凹槽在中心相遇,创造了II型切割机的中心切割功能版本。该刀具的中心切削几何形状使其可以用其平尖端进行切割。这种切割允许倒角刀轻轻地切割到一个部分的顶部到底部,而不是在切割倒角时留下材料。在许多情况下,混合的锥形墙和地板是需要的,这是这些倒角刀具发光的地方。尖端直径也保持紧公差,这大大有助于编程。

III型倒角刀具概述

总而言之,一个工作可能会有很多合适的刀具,在选择理想的刀具之前,你必须问很多问题。选择正确的角度就是要确保这个角度倒角铣刀与零件的角度相匹配。我们还需要注意角度的排列方式。这个角是“夹角”还是“每边的角”?这个角是垂直的还是水平的?其次,柄直径越大,倒角越强,切割长度越长,但现在,需要考虑与墙壁或夹具的干涉。长笛的数量取决于材料和光洁度。更软的材料往往需要更少的笛子,以更好的芯片疏散,而更多的笛子将有助于完成。在解决了这些问题之后,正确的倒角风格应该是非常清楚的。

如何选择主轴

当试图开发有效的过程,许多机械师和程序员转向工具选择第一。这是真的,刀具经常可以在加工时间上有很大的差异,和速度和容量,但是你知道你的机器的主轴可以有同样的影响吗?任何数控机床的腿、主轴都由一个电机、一个用于固定工具的锥度和一个将所有部件固定在一起的轴组成。通常由电驱动,主轴在轴上旋转,轴接收来自机床数控控制器的输入。

为什么选择正确的纺锤体很重要?

选择正确的主轴以加工工件,对成功的生产运行非常重要。随着工具选项继续增长,重要的是要知道主轴可以使用什么。大直径工具例如大型立铣刀或面铣刀通常需要较慢的主轴速度和更深的切割来去除大量的材料。这些应用要求最高的机器刚性,并要求具有高扭矩的主轴。

比较方面,较小的直径工具需要更高速度的主轴。更快的速度和饲料提供更好的表面饰面,并用于各种应用。一个好的经验法则是半英寸或更小的终端磨机将在较低的扭矩下运行良好。

数控主轴的类型

在找出应该在主轴中寻找什么之后,是时候了解不同的选择了。纺锤通常因锥度的类型、式样或尺寸而变化。锥度是刀柄的锥形部分,与主轴的开口相吻合。每个主轴都被设计成与特定的锥度样式和尺寸相匹配。

CAT和BT持有人

这是美国最广泛利用的持有人。简称为“V-法兰保持器”,这两款风格都需要固定旋钮或拉螺柱固定在机器主轴内。BT(公制风格)在海外很受欢迎。

HSK持有人

这种类型的刀架是德国标准的“空心柄锥”。支架的锥形部分比它的相应部分短得多。它还以不同的方式接合主轴,不需要拉螺柱或保持旋钮。HSK刀架用于提高刀具的重复性和更长的使用寿命,特别是在高效铣削(下摆)应用。

所有这些持有者都有好处和限制,包括价格、准确性和可用性。正确的选择在很大程度上取决于您的应用程序需求。

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扭矩与马力

扭矩被定义为垂直于距离旋转轴的力。在使用大于½英寸的端铣刀时具有高扭矩能力是重要的,或者在加工诸如Inconel的困难材料时。扭矩将有助于将电力放在工具的切割作用后面。

马力是指所做的功。马力是重要的小直径立铣刀和易于加工的材料,如铝。

你可以想到扭矩作为拖拉机:它不能走得很快,但它背后有很多力量。将马力想象为raceCar:它可以很快,但不能拉或推。

扭矩 - 马力图表

每台机器和主轴都应该配有扭矩马力表。这些图表将帮助您了解如何最大化您的主轴扭矩或马力,取决于您的需要:

哈斯主轴马力和扭矩图表

图像来源:HAAS机器手册

适当的轴尺寸

主轴和柄锥度的大小与所使用的工具的重量和长度,以及要加工的材料相对应。CAT40是美国最常用的锭子。这些锭子是伟大的利用工具,有1 / 2英寸直径的立铣刀或更小的任何材料。如果您正在考虑使用1英寸的立铣刀,如Inconel或钛,CAT50将是一个更合适的选择。锥度越高,主轴所能承受的扭矩越大。

在为应用程序选择正确的工具时,选择介绍的工具可以利用,这是加工成功的最重要的。了解所需的扭矩量将有助于机械师节省大量头痛。

镗杆几何形状如何影响切割作业

镗孔是一种车削操作,允许机械师通过多次内部镗孔的迭代来扩大现有的孔。与传统钻井方法相比,它有许多优点:

  • 能够在标准钻尺寸外面的经济高效生产孔
  • 创造更精确的孔,因此更严格的公差
  • 一个更大的完成质量
  • 在孔内创建多个尺寸的机会

镗杆尺寸说明

整体硬质合金镗杆,如100年微,有几个标准尺寸,使工具具有从内孔去除材料的基本功能。这些包括:

最小孔径(D1):使刀具的切割端完全贴合而不使相反的侧面接触的孔的最小直径

最大钻孔深度(L2):在不与刀柄部分接触的情况下,工具能到达孔内的最大深度

柄直径(D2):与工具架接触的工具部分的直径

总长度(L1):工具的总长度

中心线偏移(F):刀尖与刀柄中心线轴线之间的距离

工具的选择

为了最大限度地降低工具的挠度,从而降低工具失效的风险,选择最大钻深仅略大于预期切削长度的工具是很重要的。这也有利于最大化镗杆和柄的直径,因为这将增加工具的刚性。这必须与给芯片留出足够的空间来疏散相平衡。这种平衡最终取决于材料是否无聊。较硬的材料,较低的进给速度和切割深度,可能不需要足够的空间来排出切屑,但可能需要更大和更刚性的工具。相反,具有更强运行参数的较软材料将需要更大的排屑空间,但可能不需要同样刚性的工具。

几何形状

此外,它们有许多不同的几何特征,以便充分处理在加工过程中作用于刀具的三种类型的力。在标准镗削作业中,这些力中最大的是切向力,其次是进给力(有时称为轴向力),最后是径向力。切向力垂直于前刀面,将工具推离中心线。进给力不会引起偏转,但会推动工具并与中心线平行。径向力将工具推向孔中心。

镗杆几何图表

定义镗杆的几何特征:

鼻半径:刀具切削点的圆度

侧面间隙(径向间隙):测量机头相对于平行于工具中心线的轴线的倾斜角度

结束间隙(轴向间隙):测量端面相对于垂直于刀具中心线的轴线倾斜的角度

侧倾角:测量工具侧面侧面倾斜的角度

后倾角:测量背面相对于工件中心线的倾斜程度的角度

侧离隙角:从工件倾斜底面倾斜的角度测量的角度

结束后角:相对于垂直于工具中心轴的线路测量端面倾斜的角度

镗杆几何特征

几何特征对切割操作的影响:

鼻半径:大的机头半径使与工件接触更多,延长了刀具和切削刃的寿命,并留下更好的光洁度。然而,太大的半径将导致颤振,因为刀具更暴露于切向和径向切削力。

这一特征影响切割动作的另一种方式是确定切向力击中了多少切削刃。这种影响的大小很大程度上取决于进给量和切割深度。不同的切割深度和机头角度组合将导致或短或长长度的切削刃暴露在切向力。总的影响是边缘磨损的程度。如果只有一小部分刃口受到较大的力,那么它会比较长的部分刃口受到相同的力磨损得更快。随着端刃角的增大和减小,也会出现这种现象。

端切刃角:端部切割角度的主要作用是在正Z方向切割(入孔)时的间隙。这种间隙允许机头半径成为刀具和工件之间的主要接触点。在正方向上增加端刃角会降低尖端的强度,但也会降低进给力。这是另一种必须找到尖端强度和切削力减少平衡的情况。还需要注意的是,角度可能需要根据无聊的类型进行改变。

侧倾角当前位置前角是一个几何维度,它决定了切向力撞击切削刃的程度,但侧前角决定了切向力重新分配为径向力的程度。正前角意味着更低的切向切削力,从而允许更大的剪切作用。然而,这个角度不能太大,因为它危及前缘的完整性,留下较少的材料,鼻角和侧面浮雕角。

后倾角:有时称为顶部犁角,固体碳化物镗杆的背锐角是接地,帮助控制工具端部的芯片流动。此功能不能太尖锐的角度,因为它会降低工具强度。

侧面和末端浮雕角度:与端部切削刃角度一样,侧面和端部卸压角的主要目的是提供间隙,以便刀具非切削部分不会与工件摩擦。如果角度太小,则刀具和工件之间存在磨损风险。这种摩擦会导致刀具磨损、振动和表面光洁度差。角度测量值通常在0°和20°之间。

镗杆几何形状总结

镗杆具有一些外形尺寸,允许在不将刀架插入工件或接触时立即折断刀具的情况下镗孔。实心硬质合金镗杆具有多种角度,它们以不同方式组合,以分配3种类型的切削力,从而充分利用刀具。最大限度地提高刀具性能需要结合选择正确的刀具以及适当的进给速度、切削深度和转速。这些因素取决于孔的大小、需要去除的材料量以及工件的机械性能。

绿色制造:持久的环境和车间效益

“绿色制造”已经成为美国最大工业中许多人常用的一个短语。古德温学院将其定义为“更新生产流程,在制造领域建立环保运营”。花时间重新思考过时的流程可以为您节省时间、金钱,并帮助您建立一流企业的声誉。建立环保加工工艺是朝着创建环保企业的正确方向迈出的一大步。

带灌木的绿地

绿色制造是该行业下一步合理的发展方向。

如何开始绿色制造

您应该在3月迈向更可持续的机器店和绿色制造的第一步是对您的设施环境影响的评估。制造过程的环境影响评估最常见的方法是生命周期评估或LCA。ISO 14040将LCA定义为在整个生命周期中的输入,输出和潜在环境影响的汇编和评估。

问自己的4个问题:

  1. 目标定义和范围-我在这个调查中试图达到什么?
  2. 库存分析 - 量化输入(能量,水,材料等)和产出(空气排放,废水)是什么?
  3. 影响评估 - 这些事情如何影响环境?
  4. 解释-我可以改变什么,使我的过程更有效和环保?

有数据库可用于帮助库存分析。这些数据库收集诸如进料速率,切割速度,刀具直径,切割时间,冷却剂特性等信息,然后计算所有材料,以及能量输入和输出。

了解切削液的影响

切割液很可能是您机器店内的污染物数量,并正在妨碍实现绿色制造的方式。根据现代制造工艺,北美制造商于2002年消耗了超过20亿加仑,金属工作流体市场自此仅增长。切削液对加工过程有许多好处,主要涉及切削区域的冷却、润滑和切屑排出。

污染物

在任何机械车间,充分利用冷却剂是提高成本效率的关键因素。因此,您可能面临或目前面临的最大问题之一,是由于污染物导致的切削液性能恶化。最常见的污染物包括:

  1. 游离油(浮油或油底壳油)-润滑数控机床齿轮和设备的液体,渗入切削液
  2. 粗颗粒-较大的固体废物、碎屑和碎屑
  3. 细颗粒 - 极小的工件或切削工具,其通常由诸如钴,镉,铬,铝和铅等重金属组成的
  4. 微生物-生长在数控机床内壁和管道内的细菌和真菌

粗颗粒,如切屑和碎屑,通常很容易提取,使用h链,链和飞行,推杆,或水槽系统。细颗粒物则比较困难,因为它们需要沉淀罐、泡沫分离器、离心分离机或磁选机的形式进行分离或过滤。游离油也可以通过过滤去除,但也可以用撇油器快速和容易地处理。

绿色制造的污染物

正确的过滤系统可以保存机器商店的金钱并帮助环境。

微生物是最难以去除的,因为它们可以是细颗粒的十分之一。“星期一早晨臭”是厌氧细菌排出硫化氢在其代谢过程中的共同副作用。这些生物是冷却剂必须每隔几个月从机器排出和改变的主要原因之一。过去几十年的技术进步使得膜微滤系统可以将生物质以及来自冷却剂流体的油分离。利用这些类型的系统,运营商将不再需要使用有问题的生物剂,因为这些人对环境和员工都有麻烦的健康效果。然而,重要的是要注意,大多数微生物不在切削液中生长,而是在机器的墙壁/管道上或埋在罐底部的芯片的残留物中。

一些减少微生物在你的商店堆积的方法包括:

  • 保持机器清洁——污泥、碎屑和碎屑可能是细菌的滋生地
  • 减少有机污染——唾液、汗水、烟汁和有机物都是微生物的食物来源
  • 减少流浪油的数量——这也是一种食物来源

绿色制造业

一堆碎片细菌会生长和发出你的机器。

切割液的类型

良好的切削液应具有高闪点、良好的粘附性、高热稳定性和高氧化稳定性。高闪点是必要的,因为液体在高温下不能着火(汽油闪点低)。良好的粘附性使液体能够粘附在工件表面。这在切削工具和工件之间形成一层,有助于将它们分开,从而减少摩擦。摩擦力越大,切削力越大,切削温度也就越高。

高切削温度是有问题的,因为这会导致刀具磨损更快,也会导致你的工件工作硬化.高热稳定性意味着在高温,液体的粘度应该很低(一个高粘度液体的例子是室温下的蜂蜜)。切削区域的粘度越低,摩擦就越小,热量和切削力也就越小。切削液的氧化稳定性最终决定了切削液可以使用多长时间。一段时间后,石油开始氧化,这导致其粘度和沉淀物的数量上升。

绿色制造业

冷却液过量可能意味着浪费过多。

在本文中,切削液将被分为两大类:可生物降解和不可生物降解。

不可生物降解的冷却剂

不可生物降解的冷却液是石油基的。它们具有很高的人类和生态毒性,导致职业健康风险。它们的处理过程也很复杂。

可生物降解冷却液

生物可降解冷却剂是基于植物的。它们通常由大豆、椰子和油菜籽等蔬菜或印度楝树、卡兰贾树和麻疯树等不可食用植物制成。这一因素使它们成为可再生资源,对人类和环境的毒性更小。

近年来,一些改性植物油在表面光洁度、热抑制和润滑方面的性能已经超过了石油基油。一项研究发表在科学指引研究表明,与其他两种切削液相比,添加硼酸添加剂的椰子油在消除刀具侧面磨损和表面粗糙度方面明显更好。这是由于植物基溶液的热稳定性高。

另一项研究发表在眼压科学研究发现,在钻低碳钢时,印楝油和karanja油的组合在润滑方面优于SAE 20W40(石油基油)。结果表明,植物油溶液由于其较高的粘度和黏附性,降低了操作的切削力。这最终导致了更好的表面结束在部分。

成本效益的总结冷却剂,你可以做的改变

  • 通过保持机器清洁和减少外部污染来减少微生物在机器中的积累
  • 安装膜微滤系统
  • 换用更高效、可生物降解的切削液

干式加工对绿色加工的积极影响

只要有机会,干加工就应该加以利用,因为与切削液获取、管理和处理相关的成本和环境问题都被消除了。干式加工的另一个好处是没有热冲击。当切割器离开切口但冷却剂仍在喷砂时,较大的温度波动(热冲击)将导致切削刃比完全热运行时更快地断裂。干加工是最普遍的加工操作与中断切割或当切割淬火钢。它特别适用于高速度和饲料的铣削作业。高运行参数的切削允许大部分热量分散到切屑而不是工件。加工淬硬钢时也是如此。

理想的干加工工具

理想的切割工具应更加耐热,以及较少的热代理。碳化物是一个很好的基材,因为它非常坚硬而强烈。涂层工具是干燥加工的最佳选择,因为它们具有改善的隔热材料以及改善的自润滑。

最小润滑量(MQL)的积极作用

  • 显著降低流体消耗
  • 更安全的切割液和润滑剂
  • 减少对员工的健康危害
  • 清洁店环境
  • 减少维修

由于MQL中使用的液体数量如此之少,这使得它成为使用稍贵的植物油的完美应用。MQL已被发现在锯切和钻井作业中是最有效的。

绿色制造的好处

从环保角度重新审视你目前的机械加工操作,可以节省你的时间和金钱,并为你的员工创造一个危险程度更低的工作场所。使用上述技术,可以估算车间效率,并为当前和未来的世代做出适当的改变。

劈开锯的几何形状和用途

当机械师需要切割材料的深度明显大于宽度时,可以使用纵切锯理想的选择完成工作。它们的独特之处在于它们的组成和刚性,这使得它能够承受各种直接和复杂的机械材料。

哈维工具锯

什么是劈开锯?

分切锯是一个平面(有或没有碟子),圆形工具在中间有一个孔,在外径上有一个齿。该工具与刀杆配合使用,用于需要在小直径内去除大量材料的加工目的,如开槽或切断应用。

其他名称包括(但不限于)分切刀,开槽刀,珠宝商锯,和分切刀。珠宝商用的锯和切刀都是特殊类型的锯。珠宝商的锯子有很高的牙齿计数,使他们能够切割微小的,精确的特征,而切刀没有牙齿。在珠宝商锯上,牙齿计数通常比其他类型的锯要高得多,以使切割尽可能准确。

关键术语

切割SAW术语图表

为什么要用开槽锯?

这些锯设计用于切割成硅铁和有色金属材料,并通过利用其独特的形状和几何形状,它们可以比任何其他加工工具更有效地切割薄的槽型特征。

常见应用:

  1. 分离两种材料
    1. 如果应用程序要求将一段材料(如一根棒材)切成两半,那么切割机将很好地将这些材料分开,同时提高效率。
  2. 削弱应用程序
    1. 如果安装正确,锯片可以执行切割应用,这可以消除重新安装工件完全的需要。
  3. 插进材料
    1. 能够创建具有重要意义的薄壁插槽深度削减,切割锯可以只是作业的正确工具!

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什么时候不使用切割锯

虽然它可能看起来类似于五金商店的不锈钢圆锯片,但这个工具应该从来没有可与工作台或圆锯等施工工具配合使用。脆性锯片在手动机器上使用时会破碎,如果不在适当的设置下使用,可能会造成伤害。

综上所述

切割机对各种加工过程都有好处,在尝试在车间使用它们之前,了解它们的几何形状和用途是至关重要的。它们是一个很棒的工具,可以帮助我们快速完成工作有效地尽可能。

加工贵金属

贵金属尤其难以加工,因为它们具有广泛的材料特性,如果一个零件必须报废,成本也很高。下面的文章将介绍这些元素和它们的合金,并提供如何有效和高效地加工它们的指南。

的元素

贵金属有时被称为“贵金属”,它由元素周期表中间的八种元素组成(见下图1)。这八种金属是:

  1. 钌(Ru)
  2. 铑(RH)
  3. 钯(PD)
  4. 银(Ag)
  5. 锇(Os)
  6. 铱星(IR)
  7. 铂金(PT)
  8. 黄金(Au)

这些元素是地球上最稀有的物质之一,因此可能非常昂贵。金和银可以以纯金块的形式找到,这使得它们更容易获得。然而,其他六种元素通常混合在元素周期表下面四种金属的原矿中:铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)。这些元素是贵金属的一个子集,通常称为铂族金属(PGM)。因为它们都是在原矿中发现的,这使得采矿和开采变得困难,大大增加了成本。由于价格昂贵,第一次正确加工这些材料对于提高车间效率至关重要。

加工金属

图1:周期表,8种贵金属用蓝色框起来。图像来源:clearscience.tumblr.com

贵金属的基本性质和组成

贵金属具有值得注意的材料性质,因为它们是特性柔软的,韧性和抗氧化的。它们被称为“贵族”金属,因为它们对大多数类型的化学和环境攻击抵抗力。表1列出了几种贵金属以其元素形式的讲述材料属性。为了比较目的,它们并排,具有6061 al和4140钢。通常,只有铂族金属是主要由铂组成的合金(具有较小的Ru,Rh,Pa,OS,IR),只使用金和银。贵金属对于非常致密并且具有高熔点来说是值得注意的,这使得它们适用于各种应用。

表1:贵金属,4140钢和6061铝的冷加工材料性能

贵金属

贵金属的常见加工应用

银和金具有特别有利的导热性和电阻率。表2中列出了这些值以及CC1000(退火铜)和退火6061铝,以便于比较。铜的电阻率相对较低,因此通常用于电线,尽管银是更好的替代品。这不是一般惯例的明显原因是银和铜的成本。这就是说,铜通常在电接触区域镀金,因为铜在长期使用后容易氧化,从而降低其电阻率。如前所述,已知黄金和其他贵金属具有抗氧化性。这种耐腐蚀性是它们用于电子工业阴极保护系统的主要原因。

表2:Ag, Au, Cu, Al的导热系数和电阻率

加工金属

铂及其各自的合金提供最多的应用,因为它可以实现许多不同的机械性能,同时仍然保持贵金属的益处(高熔点,延展性和抗氧化性)。表3列出了铂和许多其他PGM,每个其他PGM都有自己的机械性能。这些性质的方差取决于加入到铂的合金元素,合金金属的百分比,以及材料是否已被冷轧或退火。合金化可以显着增加材料的拉伸强度和硬度,同时同时降低其延展性。这种拉伸强度/硬度增加到延展性的比率降低取决于所添加的金属以及加入的金属,如表3所示。通常这取决于所添加元素的粒度以及其天然结晶结构。钌和锇的特定晶体结构具有在加入铂时具有显着的硬化效果。PT-OS合金特别是非常艰难和实际上不可行的,这不会产生许多现实世界的应用。然而,将其他4个PGM的添加到铂允许具有各种用途的机械性能范围。

表3:PGM材料性能(注:硬度和抗拉强度为冷加工值)

加工金属

铂及其合金是生物相容的,使其能够长时间置于人体中而不会导致不良反应或中毒。因此,包括心肌螺钉固定,支架和用于血管成形术装置的标记带的医疗装置由铂及其合金制成。黄金和钯也常用于牙科应用。

Pt-Ir合金明显比任何其他合金更硬和更强,是汽车工业火花塞的优秀头部。铑有时被添加到Pt-Ir合金中,以降低材料的弹性(因为它们被用作医用弹簧线),同时增加其可加工性。铂和铂铑线对在测量温度方面非常有效,因此用于热电偶。

加工贵金属

加工时影响最大的两个参数是硬度和伸长率。在整个制造业中,硬度被机械师和工程师所熟知,因为它表明了材料的抗变形或切削性。伸长率是用来量化材料延展性的一种测量方法。它向设计者表明了结构在断裂前塑性(永久)变形的程度。例如,韧性塑料,如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)有350-525%的伸长率,而更脆的材料,如油淬和回火铸铁(120-90-02级)有大约2%的伸长率。因此,延伸率越大,材料的“粘性”就越大。胶粘材料容易堆积边缘,并有倾向产生长的绳子碎片。

贵金属工具

材料的延展性使得锋利的切削工具对切割贵重金属至关重要。铝合金工具的可变螺旋可用于较软的材料,如纯金、银和铂。

加工金属

图2:用于铝合金的可变螺旋方形铣床

更高的硬度材料仍然需要锋利的切削刃。因此,一个人最好的选择是投资一个PCD钻石l. PCD晶圆具有能够切割非常坚硬的材料与标准高速钢和硬质合金切削刃相比,在相对较长的时间内保持锋利的切削刃。

加工金属

图3:PCD Diamond Square End Mill

速度和馈送图表:

加工金属

图4:使用方形有色金属时贵金属的速度和进给量,3倍定位

加工金属

图5:使用2槽方形PCD立铣刀时贵金属的速度和进给量

铰刀与数控铰刀介绍

大多数机械师都熟悉机械数控钻,但你知道的是常见的做法holemaking就是始终使用铰刀还是正确完成后,铰孔可以是快速且高度准确的操作,导致精密孔。

关键铰刀几何图形

铰刀

通过检查一个哈维工具微型铰刀及其临界维度,我们可以更好地了解这个有用工具的功能。在上面的直笛铰刀的图像中,D1参考铰刀直径,为您的孔的特定尺寸;和D2指向柄径。在Harvey工具中,铰刀柄被超大,以帮助保持刀具强度,刚度和准确性。柄还具有H6公差,这对于高精度工具架(例如热缩夹头)至关重要。铰刀的其他临界尺寸包括其总长度(L1),裕度长度(L2),总距离(L3)和倒角长度(L4)。

哈维工具还提供微型铰刀 - 右手螺旋.该工具旨在留下优越的部分完成,并帮助盲孔应用中的芯片疏散。

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微型铰刀的功能

铰刀提供精确度 -如前所述,铰刀对于加工精密孔直径很好。要正确使用铰刀,您必须先拥有预钻孔,距离最终孔径的90%至94%。例如,如果您需要完成一个孔的0.220“,则您的倒置孔应在.1980”和.2068之间的某个地方。这允许工具占据足够的材料,以留下良好的表面,但不会过度劳累,可能导致损坏。无涂层铰刀的耐受性是+ 30000“/ - 。0002”,而Altin涂层的公差是+.0002“/ - 。0000”。这些公差为您提供了解您的漏洞会符合确切规格的安心。

实现高质量的数控加工- 当孔需要高表面光洁度时,应始终使用铰刀达到所需的耐受性。预钻孔和工具的保证金都有助于保持铰刀在切割时以削减为中心,导致更好的完成。

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最小化机加工生产运行对于机器车间来说,一致性是一个优先事项。在生产运行中尤其如此。机械师最不希望看到的是他们已经在零件上进行了多次操作的零件上有一个过大的孔。记住,铰刀的优点是提供一致的孔尺寸,防止超差加工。这些始终如一的漏洞节省了宝贵的时间,降低了报废成本。

特殊合金的数控加工:当加工铬镍铁合金、钛和其他高成本材料时,铰孔是很重要的,以确保满足所需的精加工规格。使用铰刀,机械师可以更好地预测工具寿命,从而获得更好的成品和更低的报废率。值得注意的是,Harvey Tool扩眼器采用AlTiN涂层,每增加0.0080 "至0.064 "的0.00005 "扩眼器都有充足的库存。