Virsmas apdare CNC urbšanas operācijās
1. Sasniedzams tipisks virsmas raupjums
CNC urbšana nodrošina izcilu virsmas apdari salīdzinājumā ar urbšanu, pateicoties tā viena{0}}punkta griešanas mehānismam un precīzai instrumenta ģeometrijas kontrolei. Neapstrādāta urbšana nospiešanas noņemšanai un taisnuma korekcijai parasti rada virsmas raupjumu no 3,2 līdz 6,3 mikrometriem Ra, kas ir piemērots sākotnējai izmēra noteikšanai pirms turpmākajām darbībām. Pusapdares urbšana ar stabiliem instrumentiem un mēreniem parametriem nodrošina 1,6 līdz 3,2 mikrometri Ra, kas ir piemērots vispārīgiem mehāniskiem urbumiem ar mērenām piemērotības prasībām. Precīza urbšana, izmantojot smalkas-regulējamas urbšanas galviņas, asus karbīda vai pārklājuma instrumentus un optimizētos parametrus, sasniedz 0,8–1,6 mikrometrus Ra, kas ir piemērots lielākajai daļai gultņu sēdekļu un presēšanas{12}}piemērošanas. Smalkā urbšana ar īpašiem apdares instrumentiem, minimālu padevi un stingriem iestatījumiem sasniedz 0,4 līdz 0,8 mikrometrus Ra, kas ir piemērots hidrauliskiem cilindriem un precīzām vārpstām. Augstas-precizitātes urbšana, izmantojot dimanta vai kubiskā bora nitrīda instrumentus, mikro-padeves sistēmas un vibrācijas{19}}slāpētus iestatījumus, var sasniegt 0,2–0,4 mikrometrus Ra. Ultra-precīza urbšana ar viena-kristāla dimanta instrumentiem uz stabilām iekārtām kontrolētā vidē nodrošina optiskās kvalitātes urbumus, kas mazāki par 0,1 mikrometru Ra, un izcili pielietojumi tuvojas 0,05 mikrometriem.
2. Būtiskās atšķirības no citiem caurumu{1}}veidošanas procesiem
Urbšana savā virsmas ģenerēšanas mehānismā būtiski atšķiras no urbšanas un rīvēšanas. Urbšanā tiek izmantotas divas griešanas malas ar fiksētu ģeometriju, veidojot virsmas, ko ierobežo urbšanas slīpēšanas kvalitāte un raksturīgas vibrācijas tendences. Reaming izmanto vairākas rievas izmēru un apdares uzlabošanai, taču piedāvā ierobežotu ģeometrisko elastību. Urbumā tiek izmantots viena-punkta rīks ar pilnībā regulējamu ģeometriju, kas ļauj reāllaikā-optimizēt griešanas leņķus, priekšgala rādiusu un padeves virzienu, lai sasniegtu izcilu virsmas tekstūru. Šis viena-punkta raksturlielums padara urbšanu par vēlamo metodi lieliem-diametra precīziem caurumiem, dziļiem urbumiem un situācijām, kurās nepieciešams izcils taisnums apvienojumā ar smalku apdari.
3. Galveno parametru ietekme uz urbtās virsmas apdari
Padeves ātrums joprojām ir dominējošais parametrs, ievērojot to pašu teorētisko sakarību kā pagriešanās gadījumā, kur pīķa -līdz -ielejas nelīdzenums ir aptuveni padeve kvadrātā, kas dalīta ar priekšgala rādiusu astoņām reizēm. Tomēr urbšana rada papildu ierobežojumus, jo instrumenta pārkare caurumā pastiprina novirzes efektu. Precīzās urbšanas padeves ātrums parasti svārstās no 0,05 līdz 0,15 milimetriem uz apgriezienu, un smalkās apdares gaitas ir mazākas par 0,05 milimetriem uz apgriezienu. Pārmērīga padeve izraisa instrumenta novirzi un pļāpāšanu, savukārt nepietiekama padeve veicina berzi un sacietēšanu.
Ātruma izvēle līdzsvaro{0}}izvairīšanos no siltuma pārvaldības. Ātrums no 100 līdz 300 metriem minūtē ir piemērots lielākajai daļai tēraudu, savukārt alumīnija sakausējumi iztur 300 līdz 600 metrus minūtē. Dziļajiem urbumiem ir nepieciešams samazināts ātrums, lai pārvaldītu skaidu evakuāciju un siltuma uzkrāšanos. Ierobežotā telpa urbumā ierobežo siltuma izkliedi salīdzinājumā ar ārējo pagriešanos, padarot ātruma izvēli svarīgāku termiskai stabilitātei.
Griešanas dziļums urbumā ietver gan radiālo saķeri izmēru noteikšanai, gan aksiālu saķeri apšuvuma vai profilēšanas gadījumā. Materiāla noņemšanai rupjā urbumā tiek izmantots 0,5 līdz 2,0 milimetru radiālais dziļums. Apdares urbšana samazina radiālo dziļumu līdz 0,05 līdz 0,3 milimetriem, lai samazinātu griešanas spēkus un instrumenta novirzi. Aksiālajam dziļumam pakāpju urbumiem vai sejas elementiem jāatbilst instrumenta priekšgala rādiusam, lai novērstu noturības pēdas un vibrāciju.
4. Instrumentu sistēmas projektēšana un ģeometrija
Urbšanas joslas ir būtisks instrumenta sistēmas elements, un garuma -pret-diametra attiecība būtiski ierobežo sasniedzamo apdari. Attiecības zem 3:1 pieļauj agresīvus parametrus un smalku apdari ar standarta tērauda vai karbīda stieņiem. Attiecības no 3:1 līdz 5:1, lai nodrošinātu pietiekamu stingrību, ir nepieciešami karbīda vai smagie metāla stieņi. Attiecības starp 5:1 un 8:1 prasa vibrācijas slāpētus urbšanas stieņus ar iekšējiem noregulētiem masas slāpētājiem vai pasīviem slāpēšanas mehānismiem, lai novērstu pļāpāšanu. Attiecības, kas pārsniedz 8:1, izaicina pat uzlabotas amortizācijas sistēmas un parasti apdraud virsmas apdari, ja vien ātrums un padeve nav stingri ierobežoti.
Instrumenta priekšgala rādiusa izvēle urbšanai notiek pēc līdzīgiem principiem kā pagriešanai, bet ar paaugstinātu jutību pret pārkares{0}}izvirzi. Mazie rādiusi no 0,2 līdz 0,4 milimetriem ir piemēroti mazu urbumu smalkai apdarei, ja to pieļauj instrumenta izturība. Vidēji rādiusi no 0,8 līdz 1,2 milimetriem līdzsvara apdare un skaidu kontrole vispārējai precīzai urbšanai. Lieli rādiusi, kas pārsniedz 1,6 milimetrus, uzlabo teorētisko apdari, bet palielina griešanas spēkus un pļāpāšanas tendenci garās pārkares situācijās.
Ieliktņa ģeometrija un materiāla izvēle būtiski ietekmē urbuma virsmas kvalitāti. Nepārklāts smalkgraudains-karbīds nodrošina asas malas alumīnijam un krāsainajiem materiāliem. Titāna alumīnija nitrīda pārklājuma ieliktņi pagarina kalpošanas laiku tēraudos un nerūsējošajos sakausējumos, vienlaikus saglabājot pieņemamu malu asumu. Polikristāliskā dimanta vai kubiskā bora nitrīda uzgaļi nodrošina spoguļu apdari attiecīgi krāsainos un rūdītos materiālos. Stikla tīrītāja ieliktņi ar modificētu malu ģeometriju plastiski deformē apstrādāto virsmu, samazinot padeves atzīmes par 30 līdz 50 procentiem, nesamazinot padeves ātrumu.
5. Boring Head tehnoloģija un regulēšanas precizitāte
Smalkas urbšanas galviņas ar mikrometru{0}}regulējamām kasetnēm nodrošina diametra kontroli 0,002 milimetru robežās, tieši ietekmējot apdares konsistenci, saglabājot optimālu radiālo saķeri. Diferenciālie skrūvju mehānismi nodrošina 0,01 milimetru vai smalkāku regulēšanas izšķirtspēju. Digitālās urbšanas galviņas ar integrētiem mērījumu displejiem novērš operatora aplēšu kļūdas. Automātiskās urbšanas galviņas ar servo-piedziņas regulēšanu nodrošina procesa laikā-instrumenta nodiluma un termiskās novirzes kompensāciju, saglabājot apdari visās ražošanas partijās.
Garlaicīgs galvas līdzsvars kļūst kritisks pie lieliem rotācijas ātrumiem. Nesabalansētas galviņas rada centrbēdzes spēkus, kas izraisa vibrāciju, radot pļāpāšanas pēdas un izmēru lobīšanos. Dinamiskā balansēšana līdz G2.5 vai labākam darba ātrumam nodrošina stabilus griešanas apstākļus smalkai apdarei.
6. Apsvērumi par sagataves materiāliem
Materiāla īpašības nosaka pamata apdares robežas urbšanas operācijām. Alumīnija sakausējumus viegli apstrādāt līdz 0,4 līdz 0,8 mikrometriem Ra ar karbīda instrumentiem un zem 0,2 mikrometriem ar dimanta instrumentiem. Čuguns nodrošina pieņemamu apdari ar standarta parametriem, taču var būt grafīta izvelk{5}}, kas rada virsmas bedrītes. Tēraudam ar zemu-oglekļa saturu ir tendence uz-apbūvētu malu veidošanos, kam nepieciešams palielināts ātrums vai uzlabota eļļošana. Leģēto tēraudu un instrumentu tēraudu apstrādā līdz smalkai apdarei ar pārklājuma karbīda vai kubiskā bora nitrīda instrumentiem. Nerūsējošais tērauds, īpaši austenīta tērauds, ātri sacietē un prasa asus, pozitīvus{12}}grābekļus ar konsekventiem parametriem; apdarei zem 1,0 mikrometra Ra nepieciešama rūpīga optimizācija. Titāna sakausējumi rada nopietnas problēmas sliktas siltumvadītspējas un ķīmiskās reaģētspējas dēļ, parasti ierobežojot parasto urbšanu līdz 0,8–1,6 mikrometriem Ra.
7. Mašīnas stāvoklis un iestatīšanas stabilitāte
Vārpstas gultņa stāvoklis tieši ietekmē urbuma ģeometriju un virsmas tekstūru. Nodiluši gultņi rada radiālu izskrējienu, kas rada daudzšķautņu urbumu profilus un neregulārus virsmas rakstus. Vārpstas termiskā izaugsme ilgstošu darbību laikā maina instrumenta pozīciju, ietekmējot gan diametru, gan apdares konsistenci. Termiskās kompensācijas sistēmas vai iesildīšanas protokoli{4}}minimizē šo novirzi.
Sagataves iespīlēšanai ir jāiztur griezes moments un vilce, kas rodas urbšanas laikā, neizkropļojot daļu. Plānām -sienu korpusiem pārmērīgs iespīlēšanas spiediens izraisa urbuma ovālumu, kas izpaužas kā apdares svārstības ap apkārtmēru. Atbalstīta iespīlēšana pie stingrām sekcijām ar minimālu spēku saglabā urbuma apaļumu un apdares viendabīgumu.
Mašīnas izlīdzināšana nodrošina, ka urbšanas stienis virzās paralēli vārpstas asij. Nepareiza izlīdzināšana rada sānu spēkus, kas novirza stieni, radot konusveida urbumus ar virziena virsmas tekstūras izmaiņām. Regulāra izlīdzināšanas pārbaude, izmantojot testa joslas un indikatoru mērījumus, saglabā ģeometrisko precizitāti.
8. Dzesēšanas šķidruma un mikroshēmu evakuācijas stratēģijas
Izmantojot-instrumentu dzesēšanas šķidruma padevi, tiek nodrošināta tieša dzesēšana pie griešanas malas un augsta spiediena{1}}šķembu izvadīšana no urbuma. Spiediens no 70 līdz 150 bāriem efektīvi attīra skaidas no dziļiem caurumiem, novēršot pārgriešanu, kas pasliktina virsmas apdari. Neredzīgajiem urbumiem efektīva skaidu evakuācija kļūst par vissvarīgāko, jo iepakotas skaidas palielina griešanas spēkus un rada lokālu siltuma uzkrāšanos.
Dzesēšanas šķidruma sastāvs ietekmē virsmas integritāti. Ūdens -bāzes dzesēšanas šķidrumi ar atbilstošiem korozijas inhibitoriem ir piemēroti lielākajai daļai alumīnija un tērauda lietojumu. Dzesēšanas šķidrumi uz eļļas- bāzes nodrošina izcilu eļļošanu grūti--apstrādājamiem materiāliem un smalkām apdares darbībām. Minimālā daudzuma eļļošanas sistēmas samazina dzesēšanas šķidruma patēriņu, vienlaikus saglabājot pietiekamu eļļošanu precīzai urbšanai, lai gan skaidu evakuācijai var būt nepieciešams papildu saspiestais gaiss.
9. Procesu metodes uzlabotai apdarei
Dzirksteļošana{0}}izurbšana ietver urbuma šķērsošanu ar nulles radiālo padevi pēc galīgā izmēra sasniegšanas, virsmas slīpēšanu un instrumentu nospiedumu samazināšanu bez aktīvas materiāla noņemšanas. Šim paņēmienam ir nepieciešami stingri iestatījumi, lai novērstu berzes{2}}izraisītu vibrāciju. Pakāpeniska urbšana veic neapstrādātu urbumu 0,3 līdz 0,5 milimetru robežās no galīgā izmēra, pēc tam pabeidz urbumu ar īpašiem instrumentiem, atdalot materiāla noņemšanu no virsmas veidošanās. Reversās urbšanas vai aizmugures urbšanas mašīnas veic urbuma tālākās malas virsmas vai plecus, un, lai saglabātu apdares kvalitāti, ir nepieciešami instrumenti ar -uz aizmuguri vērstām griešanas malām un rūpīgu līdzsvaru.
Lai veiktu bultskrūvju galviņu un gultņu pret-urbšanu un punktveida{1}}apvēršanu, ir nepieciešami instrumenti ar atbilstošu radiālo atbalstu, lai novērstu pļāpāšanu pārtrauktu griezumu laikā. Pāreja starp nepārtrauktu un pārtrauktu griešanu rada apdares izmaiņas, kurām var būt nepieciešama turpmāka tīrīšana.
10. Mērīšana un kvalitātes pārbaude
Urbuma virsmas apdares mērīšana rada unikālas problēmas pieejamības dēļ. Pārnēsājami irbuli profilometri ar paplašinātām zondēm tieši mēra iekšējās virsmas. Reprodukcijas metodes, kurās izmanto mīkstus formēšanas maisījumus, rada urbuma virsmu ārējās kopijas laboratorijas mērījumiem, ja tieša piekļuve nav iespējama. Optiskās urbuma pārbaudes sistēmas, kurās izmanto strukturētu gaismu vai interferometriju, nodrošina bezkontakta novērtējumu kritiskiem lietojumiem.
Mērīšanas vietai jāizvairās no ieejas un izejas zonām, kur instrumenta ieslēgšana un atvienošana rada pārejas zīmes. Vairāki aksiālie un apkārtmēru mērījumi raksturo apdares izmaiņas ap urbumu un visā tā garumā, atklājot sistemātiskus modeļus, kas saistīti ar instrumenta nodilumu, izlīdzināšanu vai vibrāciju.
11. Bieži sastopamu apdares defektu problēmu novēršana
Pļāpāšanas zīmes, kas parādās kā regulārs viļņojums ap urbuma apkārtmēru, norāda uz nepietiekamu sistēmas stingrību vai rezonanses ierosmi. Risinājumi ietver pārkares samazināšanu, slāpētu urbšanas stieņu izmantošanu, ātruma regulēšanu, lai izvairītos no dabiskām frekvencēm, vai sistēmas stingrības palielināšanu, izmantojot sagataves atbalstu. Spirālveida padeves atzīmes, kas ir rupjākas par teorētiskajām prognozēm, liecina par pārmērīgu padevi, nepietiekamu priekšgala rādiusu vai instrumenta novirzi griešanas spēku ietekmē. Konusveida vai mucas -formas urbumi rodas no instrumenta novirzes, kas mainās atkarībā no aksiālās pozīcijas, un tam ir nepieciešami samazināti griešanas spēki vai uzlabota stieņa stingrība. Virsmas plīsums kaļamos materiālos norāda uz-uzbūvētu malu, tādēļ ir nepieciešams palielināt ātrumu, uzlabot dzesēšanas šķidrumu vai asākus instrumentus. Izmēru novirze ražošanas laikā atspoguļo termisko pieaugumu vai instrumenta nodilumu, kam ir nepieciešams-procesa mērījums un kompensācija.
Secinājums
CNC urbšana nodrošina virsmas apdari, sākot no neapstrādātas apstrādes ar 6,3 mikrometru Ra līdz ultra-precīzām spoguļu virsmām, kas mazākas par 0,1 mikrometru Ra, pārspējot urbšanu un konkurējot ar precīzo virpošanu iekšējo īpašību ziņā. Sasniedzamā apdare ir ļoti atkarīga no instrumenta pārkares un sistēmas stingrības pamata izaicinājuma pārvarēšanas, kas atšķir urbšanu no ārējām darbībām. Lai gūtu panākumus, ir nepieciešama integrēta urbšanas stieņa konstrukcijas, instrumenta ģeometrijas, regulēšanas precizitātes, griešanas parametru, dzesēšanas šķidruma padeves un mašīnas stāvokļa optimizācija. Precīzu urbumu lietojumiem hidrauliskajās sistēmās, aviācijas un kosmosa korpusos un darbgaldu vārpstās investīcijas progresīvā urbšanas galviņas tehnoloģijā, vibrāciju slāpētā rīkā un kontrolētās apstrādes vidēs konsekventi nodrošina izmēru precizitātes un virsmas integritātes kombināciju, kas nosaka pasaules līmeņa ražošanu.
