W obróbce CNC trwałość narzędzia odnosi się do czasu od momentu przecięcia przedmiotu obrabianego przez końcówkę narzędzia do momentu jej usunięcia lub do rzeczywistej długości powierzchni przedmiotu obrabianego. Czas obróbki końcówki narzędzia jest głównym wskaźnikiem oceny stosowanym przez firmy narzędziowe do obliczania trwałości narzędzia.
Żywotność narzędzia ogólnego wynosi 15-20 minut ciągłej obróbki każdego ostrza. Trwałość narzędzi jest mierzona przez firmy w stosunkowo idealnych warunkach w laboratorium. W zależności od różnych głębokości skrawania i posuwów dla różnych materiałów obrabianych, każde ostrze jest poddawane ciągłej obróbce przez 15-20 minut, a następnie obliczana jest zależność między odpowiednią prędkością liniową i posuwem w celu utworzenia odpowiedniej tabeli parametrów skrawania. Dlatego też tabela parametrów skrawania każdej firmy jest inna.
1. Czy można wydłużyć okres eksploatacji narzędzia?
Żywotność narzędzia wynosi tylko 15-20 minut, czy można ją jeszcze zwiększyć? Oczywiście, trwałość narzędzia można łatwo zwiększyć, ale tylko kosztem prędkości linii. Im mniejsza prędkość linii, tym bardziej oczywiste jest wydłużenie okresu trwałości narzędzia (ale im mniejsza prędkość linii, tym mniejsze drgania podczas obróbki skracają okres trwałości narzędzia).
2. Czy istnieje praktyczne znaczenie dla zwiększenia trwałości narzędzia?
W koszcie obróbki przedmiotu udział kosztu narzędzia jest bardzo mały. Jeżeli prędkość linii zmniejszy się, to nawet jeżeli zwiększy się trwałość narzędzia, liczba przedmiotów obrabianych przez narzędzie niekoniecznie wzrośnie, ale wzrośnie koszt obróbki przedmiotu.
Należy właściwie zrozumieć, że sensowne jest maksymalne zwiększenie liczby obrabianych przedmiotów przy jednoczesnym zapewnieniu możliwie największej trwałości narzędzia.
3. Czynniki wpływające na trwałość narzędzia
1. Prędkość linii
Prędkość linii ma duży wpływ na trwałość narzędzia. Jeżeli prędkość linii jest większa niż 20% prędkości linii określonej dla próbki, trwałość narzędzia zostanie skrócona do 1/2 pierwotnej. Jeżeli zostanie ona zwiększona do 50%, trwałość narzędzia wyniesie tylko 1/5 pierwotnej trwałości. W celu zwiększenia trwałości narzędzia należy znać materiał, stan i zakres prędkości liniowej narzędzia dla każdego obrabianego przedmiotu. Noże każdej firmy mają różne prędkości liniowe. Możemy przeprowadzić wstępne wyszukiwanie na podstawie odpowiednich próbek dostarczonych przez firmę, a następnie dostosować je do konkretnej sytuacji podczas obróbki, tak aby uzyskać względnie idealny efekt. Dane dotyczące prędkości linii dla obróbki zgrubnej i wykańczającej są niespójne. Obróbka zgrubna ma na celu głównie usunięcie naddatku, a prędkość linii jest niska. Wykańczanie ma głównie na celu zapewnienie dokładności wymiarowej i chropowatości, a prędkość linii jest wysoka.
2. Głębokość skrawania
Głębokość skrawania ma mniejszy wpływ na trwałość narzędzia niż prędkość linii. Każdy rowek ma stosunkowo duży zakres głębokości skrawania. Podczas obróbki zgrubnej, głębokość skrawania powinna być jak największa, aby zapewnić dużą ilość usuwanego materiału. Podczas obróbki wykańczającej głębokość skrawania powinna być jak najmniejsza, aby zapewnić dokładność wymiarową i jakość powierzchni obrabianego przedmiotu. Głębokość skrawania nie może jednak przekraczać zakresu skrawania rowka. Jeżeli głębokość skrawania jest zbyt duża, narzędzie nie wytrzyma siły skrawania, co spowoduje wykruszenie się narzędzia. Jeśli głębokość skrawania jest zbyt mała, narzędzie będzie tylko drapać i ściskać powierzchnię przedmiotu obrabianego, powodując poważne zużycie powierzchni bocznej, a tym samym skracając trwałość narzędzia.
3. Posuw
W porównaniu z prędkością liniową i głębokością skrawania, posuw ma niewielki wpływ na trwałość narzędzia, ale ma duży wpływ na jakość powierzchni obrabianego przedmiotu. Przy obróbce zgrubnej zwiększenie posuwu może poprawić wydajność usuwania materiału. Przy obróbce wykańczającej zmniejszenie posuwu może poprawić chropowatość powierzchni obrabianego przedmiotu. Jeśli chropowatość na to pozwala, można maksymalnie zwiększyć posuw, aby poprawić wydajność obróbki.
4. Wibracje
Oprócz tych trzech czynników skrawania, duży wpływ na trwałość narzędzia mają drgania. Istnieje wiele przyczyn powstawania drgań, w tym sztywność maszyny, sztywność narzędzia, sztywność przedmiotu obrabianego, parametry skrawania, rowek narzędzia, promień łuku noska narzędzia, kąt luzu ostrza, długość wysuwu chwytu narzędzia itp. Siła skrawania powoduje ciągłe drgania narzędzia na powierzchni przedmiotu obrabianego podczas obróbki. Aby wyeliminować lub zmniejszyć drgania, należy rozważyć tę kwestię kompleksowo. Wibracje powierzchni przedmiotu obrabianego można rozumieć jako ciągłe uderzanie narzędzia o przedmiot obrabiany, a nie normalne skrawanie, co powoduje drobne pęknięcia i wykruszenia na końcówce narzędzia, a te pęknięcia i wykruszenia zwiększają siłę skrawania i dodatkowo pogarszają wibracje, co jeszcze bardziej zwiększa stopień pęknięć i wykruszeń, znacznie skracając żywotność narzędzia.
5. Materiał ostrza
Obrabiając przedmioty obrabiane, bierzemy pod uwagę przede wszystkim materiały obrabiane, wymagania dotyczące obróbki cieplnej oraz to, czy wymagana jest obróbka przerywana. Na przykład, płytki do obróbki stali i płytki do obróbki żeliwa nie muszą być takie same jak płytki do obróbki stali o twardości HB215 i HRC62, a płytki do obróbki przerywanej i ciągłej nie są takie same. Płytki stalowe są używane do obróbki części stalowych, płytki do odlewów są używane do obróbki odlewów, płytki CBN są używane do obróbki hartowanej stali twardej itd. W przypadku tego samego materiału obrabianego, jeśli jest to obróbka ciągła, konieczne jest użycie ostrza o wyższej twardości, co może poprawić prędkość skrawania przedmiotu obrabianego, zmniejszyć zużycie końcówki narzędzia i skrócić czas obróbki. W przypadku obróbki przerywanej należy użyć ostrza o większej twardości. Skutecznie zmniejszają nietypowe zużycie, takie jak odpryskiwanie, i wydłużają żywotność narzędzia.
6. Liczba używanych ostrzy
Narzędzie wytwarza dużo ciepła podczas użytkowania, co znacznie zwiększa temperaturę ostrza, ale gdy narzędzie nie jest obrabiane lub chłodzone wodą chłodzącą, temperatura ostrza spada, więc ostrze zawsze znajduje się w zakresie wysokich temperatur, powodując ciągłe rozszerzanie termiczne i kurczenie się ostrza, co prowadzi do powstawania drobnych pęknięć na ostrzu. Podczas obróbki płytki pierwszą krawędzią, trwałość narzędzia jest normalna, ale wraz ze wzrostem zużycia płytki, pęknięcie rozprzestrzeni się na inne krawędzie skrawające, co spowoduje skrócenie trwałości innych krawędzi skrawających.
4. Czy można zwiększyć liczbę przedmiotów obrabianych w zakresie trwałości narzędzia?
Ponieważ okres trwałości narzędzia wynosi tylko 15-20 minut, efektywna długość skrawania narzędzia określa liczbę przedmiotów obrabianych w okresie trwałości narzędzia. Zwiększenie przepustowości przedmiotów oznacza skrócenie czasu obróbki i długości cięcia poszczególnych przedmiotów. Odpowiednio dostosowując parametry skrawania narzędzia, można skrócić czas obróbki przedmiotu:
- W rozsądnym zakresie prędkości linii, odpowiednie zwiększenie prędkości linii nie może zmniejszyć długości obróbki przedmiotu, ale może skrócić czas obróbki przedmiotu.
- Zwiększenie głębokości skrawania może zmniejszyć liczbę operacji obróbki zgrubnej i efektywną długość skrawania przedmiotu obrabianego, skracając tym samym czas obróbki.
- Odpowiednie zwiększenie prędkości posuwu może również skutecznie zmniejszyć długość cięcia i skrócić czas obróbki.
