Svarvning använder en svarv för att ta bort material från utsidan av ett roterande arbetsstycke, medan borrning tar bort material från insidan av ett roterande arbetsstycke.#bas
Svarvning är processen att ta bort material från ytterdiametern på ett roterande arbetsstycke med hjälp av en svarv.Enspetsfräsar skär metall från arbetsstycket till (helst) korta, vassa spån som är lätta att ta bort.
En CNC-svarv med konstant skärhastighetskontroll gör att operatören kan välja skärhastighet, och sedan justerar maskinen automatiskt varvtalet när skärverktyget passerar olika diametrar längs arbetsstyckets ytterkontur.Moderna svarvar finns också i konfigurationer med enkel och dubbel torn: enkla torn har en horisontell och vertikal axel, och dubbla torn har ett par horisontella och vertikala axlar per torn.
Tidiga svarvverktyg var solida rektangulära stycken gjorda av snabbstål med räfflade och fria hörn i ena änden.När ett verktyg blir matt slipar låssmeden det på en slipmaskin för upprepad användning.HSS-verktyg är fortfarande vanliga på äldre svarvar, men hårdmetallverktyg har blivit mer populära, särskilt i lödd enpunktsform.Hårdmetall har bättre slitstyrka och hårdhet, vilket ökar produktiviteten och livslängden, men det är dyrare och kräver erfarenhet att slipa om.
Svarvning är en kombination av linjär (verktyg) och roterande (arbetsstycke) rörelse.Därför definieras skärhastighet som ett rotationsavstånd (skrivet som sfm – ytfot per minut – eller smm – kvadratmeter per minut – rörelsen av en punkt på ytan av detaljen på en minut).Matningshastigheten (uttryckt i tum eller millimeter per varv) är det linjära avstånd som verktyget färdas längs eller tvärs över arbetsstyckets yta.Matning uttrycks också ibland som det linjära avstånd (in/min eller mm/min) som ett verktyg färdas på en minut.
Kraven på matningshastigheten varierar beroende på syftet med operationen.Till exempel vid grovbearbetning är höga matningar ofta bättre för att maximera metallavverkningshastigheten, men hög styvhet och maskinkraft krävs.Samtidigt kan slutsvarvning sakta ner matningshastigheten för att uppnå den ytjämnhet som anges i detaljritningen.
Effektiviteten hos ett skärverktyg beror till stor del på verktygets vinkel i förhållande till arbetsstycket.Termerna som definieras i det här avsnittet gäller för skär och frigångsskär och gäller även för lödda enspetsverktyg.
Toppspånvinkel (även känd som bakåtspånningsvinkel) är vinkeln som bildas mellan skärvinkeln och en linje vinkelrät mot arbetsstycket sett från sidan, framsidan och baksidan av verktyget.Den övre spånvinkeln är positiv när den övre spånvinkeln lutar ner från skärpunkten in i skaftet;neutral när linjen i toppen av skäret är parallell med toppen av skaftet;och neutral när den lutas upp från skärpunkten.den är högre än verktygshållaren, den övre spånvinkeln är negativ..Blad och handtag är också indelade i positiva och negativa vinklar.Positivt lutande skär har avfasade sidor och passar hållare med positiva och sidovinklar.Negativa insatser är fyrkantiga i förhållande till toppen av bladet och passar handtag med negativ topp- och sidospårvinklar.Den övre spånvinkeln är unik genom att den beror på skärets geometri: positivt slipade eller formade spånbrytare kan ändra den effektiva spånvinkeln från negativ till positiv.De övre spånvinklarna tenderar också att vara större för mjukare, mer sega arbetsstyckesmaterial som kräver stora positiva skjuvvinklar, medan hårdare, styvare material bäst skärs med neutral eller negativ geometri.
Den laterala spånvinkeln bildas mellan bladets ändyta och en linje vinkelrät mot arbetsstycket, sett från ändytan.Dessa vinklar är positiva när de är vinklade bort från skäreggen, neutrala när de är vinkelräta mot skäreggen och negativa när de är vinklade uppåt.Verktygets möjliga tjocklek beror på spånvinkeln på sidan, mindre vinklar tillåter användning av tjockare verktyg som ökar styrkan men kräver högre skärkrafter.Större vinklar ger tunnare spån och lägre skärkraftskrav, men utöver den maximala rekommenderade vinkeln försvagas skäreggen och värmeöverföringen minskar.
Ändskärningsfasningen bildas mellan bladets skäregg i änden av verktyget och en linje vinkelrät mot handtagets baksida.Denna vinkel definierar gapet mellan skärverktyget och den färdiga ytan på arbetsstycket.
Ändavlastningen är placerad under ändskäreggen och är bildad mellan skärets ändyta och en linje vinkelrät mot skaftets bas.Spetsöverhäng gör att du kan göra reliefvinkeln (bildad av skaftänden och linjen vinkelrät mot skaftroten) större än reliefvinkeln.
Sidans frigångsvinkel beskriver vinkeln under sidoskäret.Den bildas av bladets sidor och en linje vinkelrät mot handtagets bas.Precis som med ändbocken tillåter överhänget att sidoavlastningen (bildad av sidan av handtaget och linjen vinkelrät mot handtagets bas) är större än avlastningen.
Ledningsvinkeln (även känd som sidoskärvinkel eller ledvinkel) bildas mellan skärets sidoskär och sidan av hållaren.Denna vinkel styr verktyget in i arbetsstycket, och när den ökar produceras ett bredare, tunnare spån.Arbetsstyckets geometri och materialtillstånd är viktiga faktorer vid val av skärverktygets vinkel.Till exempel kan verktyg med en accentuerad spiralvinkel ge betydande prestanda vid skärning av sintrade, diskontinuerliga eller härdade ytor utan att allvarligt påverka skärverktygets egg.Operatörer måste balansera denna fördel med ökad delavböjning och vibrationer, eftersom stora lyftvinklar skapar stora radiella krafter.Svarvverktyg med noll stigning ger en spånbredd som är lika med skärdjupet vid svarvningsoperationer, medan skärverktyg med en ingreppsvinkel tillåter det effektiva skärdjupet och motsvarande spånbredd att överstiga det faktiska skärdjupet på arbetsstycket.De flesta svarvoperationer kan utföras effektivt med ett inflygningsvinkelområde på 10 till 30 grader (det metriska systemet vänder vinkeln från 90 grader till motsatt, vilket gör det idealiska inflygningsvinkelområdet 80 till 60 grader).
Både spetsen och sidorna måste ha tillräcklig avlastning och avlastning för att verktyget ska kunna gå in i snittet.Om det inte finns något mellanrum bildas inga spån, men om det inte finns tillräckligt med mellanrum kommer verktyget att gnugga och generera värme.Enpunktssvarvverktyg kräver också ansikts- och sidoavlastning för att komma in i snittet.
Vid svarvning utsätts arbetsstycket för tangentiella, radiella och axiella skärkrafter.Den största inverkan på energiförbrukningen utövas av tangentiella krafter;axiella krafter (matningar) pressar delen i längdriktningen;och radiella (skärdjup) krafter tenderar att trycka isär arbetsstycket och verktygshållaren."Skärkraft" är summan av dessa tre krafter.För noll höjdvinkel är de i förhållandet 4:2:1 (tangentiell:axiell:radial).När ledningsvinkeln ökar, minskar den axiella kraften och den radiella skärkraften ökar.
Skafttyp, hörnradie och skärform har också stor inverkan på den potentiella maximala effektiva skärlängden för ett svarvskär.Vissa kombinationer av skärradie och hållare kan kräva dimensionskompensation för att dra full nytta av skäreggen.
Ytkvaliteten vid svarvning beror på styvheten hos verktyget, maskinen och arbetsstycket.När styvheten väl har fastställts kan förhållandet mellan maskinmatning (in/varv eller mm/varv) och skärets eller verktygets nosprofil användas för att bestämma ytkvaliteten på arbetsstycket.Nosprofilen uttrycks i termer av en radie: i viss mån innebär en större radie en bättre ytfinish, men en för stor radie kan orsaka vibrationer.För bearbetningsoperationer som kräver mindre än optimal radie kan matningshastigheten behöva minskas för att uppnå önskat resultat.
När den önskade effektnivån har uppnåtts ökar produktiviteten med skärdjup, matning och hastighet.
Skärdjupet är lättast att öka, men förbättringar är endast möjliga med tillräckligt med material och krafter.Fördubbling av skärdjupet ökar produktiviteten utan att skärtemperaturen, draghållfastheten eller skärkraften per kubiktum eller centimeter ökar (även känd som specifik skärkraft).Detta fördubblar den erforderliga effekten, men livslängden förkortas inte om verktyget uppfyller kraven för tangentiell skärkraft.
Att ändra matningshastigheten är också relativt enkelt.Fördubbling av matningshastigheten fördubblar spåntjockleken och ökar (men fördubblar inte) de tangentiella skärkrafterna, skärtemperaturen och kraften som krävs.Denna förändring minskar verktygets livslängd, men inte med hälften.Specifik skärkraft (skärkraft relaterad till mängden borttaget material) minskar också med ökande matningshastighet.När matningshastigheten ökar kan den extra kraften som verkar på skäreggen orsaka att det bildas gropar på skärets övre spånyta på grund av den ökade värmen och friktionen som genereras under skärningen.Operatörer måste noggrant övervaka denna variabel för att undvika ett katastrofalt fel där spånen blir starkare än bladet.
Det är oklokt att öka skärhastigheten jämfört med att ändra skärdjupet och matningshastigheten.Hastighetsökningen ledde till en betydande ökning av skärtemperaturen och en minskning av skjuvkrafter och specifika skärkrafter.Fördubbling av skärhastigheten kräver extra kraft och minskar verktygets livslängd med mer än hälften.Den faktiska belastningen på den övre rakan kan minskas, men högre skärtemperaturer orsakar fortfarande kratrar.
Skärslitage är en vanlig indikator på framgång eller misslyckande med någon svarvningsoperation.Andra vanliga indikatorer inkluderar oacceptabla spån och problem med arbetsstycket eller maskinen.Som en allmän regel bör operatören indexera skäret till 0,030 tum (0,77 mm) flankslitage.För efterbehandling måste operatören indexera på avstånd på 0,38 mm (0,015 tum) eller mindre.
Mekaniskt fastklämda vändskärshållare uppfyller nio ISO- och ANSI-standarder för igenkänningssystem.
Den första bokstaven i systemet anger metoden för att fästa duken.Fyra vanliga typer dominerar, men varje typ innehåller flera varianter.
Typ C-skär använder en toppklämma för skär som inte har ett mitthål.Systemet är helt beroende av friktion och är bäst lämpat för användning med positiva skär i medel till lätt svarvning och tråkiga applikationer.
Insatser M håller insatshålets skyddsdyna med ett kamlås som pressar insatsen mot hålrummets vägg.Den övre klämman håller fast baksidan av skäret och förhindrar att den lyfts när skärbelastningen appliceras på skärets spets.M-skär är särskilt lämpliga för mitthålsnegativa skär i medelstor till kraftig svarvning.
Insatser av S-typ använder vanliga Torx- eller insexskruvar men kräver försänkning eller försänkning.Skruvar kan kärva vid höga temperaturer, så detta system är bäst lämpat för lätt till måttlig svarvning och borrning.
P-insatser överensstämmer med ISO-standarden för svarvknivar.Insatsen trycks mot fickans vägg av en roterande spak, som lutar när justerskruven är inställd.Dessa skär är bäst lämpade för negativa skär och hål i medelstora till tunga svarvapplikationer, men de stör inte skärets lyftning under kapning.
Den andra delen använder bokstäver för att indikera bladets form.Den tredje delen använder bokstäver för att indikera kombinationer av raka eller förskjutna skaft och spiralvinklar.
Den fjärde bokstaven indikerar den främre vinkeln på handtaget eller den bakre vinkeln på bladet.För en spånvinkel är P en positiv spånvinkel när summan av ändspelningsvinkeln och kilvinkeln är mindre än 90 grader;N är en negativ spånvinkel när summan av dessa vinklar är större än 90 grader;O är den neutrala spånvinkeln, vars summa är exakt 90 grader.Den exakta släppningsvinkeln anges med en av flera bokstäver.
Den femte är bokstaven som anger handen med verktyget.R anger att det är ett högerhänt verktyg som skär från höger till vänster, medan L motsvarar ett vänsterhänt verktyg som skär från vänster till höger.N verktyg är neutrala och kan skära i alla riktningar.
Delarna 6 och 7 beskriver skillnaderna mellan imperialistiska och metriska mätsystem.I det kejserliga systemet motsvarar dessa sektioner tvåsiffriga siffror som anger sektionen av parentesen.För fyrkantiga skaft är talet summan av en sextondel av bredden och höjden (5/8 tum är övergången från "0x" till "xx"), medan för rektangulära skaft används det första talet för att representera åtta av bredden.fjärdedel, den andra siffran representerar en fjärdedel av höjden.Det finns några undantag från detta system, som 1¼” x 1½” handtaget, som använder beteckningen 91. Det metriska systemet använder två siffror för höjd och bredd.(vilken ordning.) Således skulle ett rektangulärt blad 15 mm högt och 5 mm brett ha numret 1505.
Avsnitt VIII och IX skiljer sig också mellan imperialistiska och metriska enheter.I det kejserliga systemet handlar avsnitt 8 om skärdimensioner och avsnitt 9 handlar om yt- och verktygslängd.Bladstorleken bestäms av storleken på den inskrivna cirkeln, i steg om en åttondels tum.Änd- och verktygslängder indikeras med bokstäver: AG för acceptabla bakre och ändverktygsstorlekar, och MU (utan O eller Q) för acceptabla front- och ändverktygsstorlekar.I det metriska systemet hänvisar del 8 till verktygets längd och del 9 hänvisar till bladets storlek.Verktygets längd indikeras med bokstäver, medan för rektangulära och parallellograminläggsstorlekar används siffror för att indikera längden på den längsta skäreggen i millimeter, utan att decimaler och ensiffror föregås av nollor.Andra former använder sidolängder i millimeter (diametern på ett runt blad) och ignorerar även decimaler och prefixer ensiffriga siffror med nollor.
Det metriska systemet använder den tionde och sista sektionen, som inkluderar positioner för kvalificerade fästen med toleranser på ±0,08 mm för bak och ände (Q), fram och bak (F), och bak, fram och ände (B).
Enpunktsinstrument finns i en mängd olika stilar, storlekar och material.Solida enpunktsfräsar kan tillverkas av snabbstål, kolstål, koboltlegering eller karbid.Men när industrin gick över till svarvverktyg med hårdlödda spetsar gjorde kostnaden för dessa verktyg dem nästan irrelevanta.
Verktyg med lödda spetsar använder en kropp av billigt material och en spets eller ett ämne av dyrare skärmaterial lödda till skärpunkten.Spetsmaterial inkluderar höghastighetstål, karbid och kubisk bornitrid.Dessa verktyg finns i storlekarna A till G, och offsetstilarna A, B, E, F och G kan användas som skärverktyg för höger eller vänster hand.För fyrkantiga skaft indikerar siffran efter bokstaven höjden eller bredden på kniven i sextondelar av en tum.För knivar med fyrkantiga skaft är det första talet summan av skaftets bredd i en åttondels tum, och det andra talet är summan av skaftets höjd i en kvarts tum.
Spetsradien för lödda verktyg beror på skaftstorleken och operatören måste se till att verktygsstorleken är lämplig för efterbehandlingskrav.
Borrning används främst för efterbehandling av stora ihåliga hål i gjutgods eller stansning av hål i smide.De flesta verktyg liknar traditionella externa svarvverktyg, men skärvinkeln är särskilt viktig på grund av spånevakueringsproblem.
Styvhet är också avgörande för tråkiga prestanda.Borrdiametern och behovet av ytterligare spelrum påverkar direkt den maximala storleken på borrstången.Det faktiska överhänget på stålborrstången är fyra gånger skaftets diameter.Att överskrida denna gräns kan påverka metallborttagningshastigheten på grund av förlust av styvhet och ökad risk för vibrationer.
Diameter, materialets elasticitetsmodul, längd och belastning på balken påverkar styvhet och nedböjning, med diametern som har störst inverkan, följt av längden.Att öka stavdiametern eller förkorta längden kommer att öka styvheten avsevärt.
Elasticitetsmodulen beror på vilket material som används och förändras inte som ett resultat av värmebehandling.Stål är minst stabilt vid 30 000 000 psi, tungmetaller är stabilt vid 45 000 000 psi och karbider är stabila vid 90 000 000 psi.
Dessa siffror är dock höga när det gäller stabilitet, och stålskaftborrstänger ger tillfredsställande prestanda för de flesta applikationer upp till 4:1 L/D-förhållande.Borrstänger med volframkarbidskaft fungerar bra vid ett L/D-förhållande på 6:1.
Radiella och axiella skärkrafter vid borrning beror på lutningsvinkeln.Att öka tryckkraften vid en liten lyftvinkel är särskilt användbart för att minska vibrationerna.När ledningsvinkeln ökar ökar den radiella kraften, och kraften vinkelrätt mot skärriktningen ökar också, vilket resulterar i vibrationer.
Den rekommenderade lyftvinkeln för hålvibrationskontroll är 0° till 15° (Imperial. Metrisk lyftvinkel är 90° till 75°).När ledningsvinkeln är 15 grader är den radiella skärkraften nästan dubbelt så stor som när ledningsvinkeln är 0 grader.
För de flesta borroperationer är positivt lutande skärverktyg att föredra eftersom de minskar skärkrafterna.Positiva verktyg har dock en mindre släppningsvinkel, så operatören måste vara medveten om möjligheten till kontakt mellan verktyget och arbetsstycket.Att säkerställa tillräckligt utrymme är särskilt viktigt vid borrning av hål med liten diameter.
De radiella och tangentiella krafterna i borrningen ökar när nosradien ökar, men dessa krafter påverkas också av ledningsvinkeln.Skärdjup vid borrning kan ändra detta förhållande: om skärdjupet är större än eller lika med hörnradien, bestämmer ledningsvinkeln den radiella kraften.Om skärdjupet är mindre än hörnradien, ökar skärdjupet den radiella kraften.Detta problem gör det desto viktigare för operatörer att använda en nosradie som är mindre än skärdjupet.
Horn USA har utvecklat ett snabbt verktygsbytessystem som avsevärt minskar installations- och verktygsbytestider på svarvar i schweizisk stil, inklusive de med intern kylvätska.
UNCC-forskare introducerar modulering i verktygsbanor.Målet var spånbrytande, men den högre metallborttagningshastigheten var en intressant bieffekt.
De valfria roterande fräsaxlarna på dessa maskiner gör att många typer av komplexa delar kan bearbetas i en enda uppsättning, men dessa maskiner är notoriskt svåra att programmera.Men modern CAM-mjukvara förenklar programmeringsuppgiften avsevärt.
Posttid: 2023-04-04