微型立铣刀加工时如何优化结果

机械加工行业通常认为微型立铣刀是任何直径小于1/8英寸的立铣刀。这也是公差必须保持在一个更紧的窗口的地方。由于刀具的直径与刀具的强度直接相关,微型立铣刀比大型立铣刀要弱得多,因此,在加工时必须考虑到强度的不足。如果您在重复应用程序中使用这些工具,那么优化这个过程是关键。

传统立铣刀与小型立铣刀的主要切削差异

用完

在操作过程中,跳动对微型工具的影响要大得多,即使很小的跳动量也会对工具啮合和切削力产生很大的影响。由于齿槽啮合不均匀,齿槽跳动会导致切削力增加,导致一些传统工具中的齿槽比其他的磨损更快,以及微型工具中的断裂。刀具振动也会影响刀具寿命,因为间歇性的冲击会导致刀具切屑,或者在微型刀具的情况下,断裂。在开始一个操作之前检查一个设置的运行是极其重要的。下面的例子演示了直径为。500 "的工具和直径为。031 "的工具之间的.001 "的跳动有多大的差异。

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,芯片厚度和边缘半径(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”,并且经常导致切割力预测的错误。当芯片厚度到边缘半径比较小时,切割器将更多或更少耕种材料而不是剪切它。这种耕作效果基本上是由于在用厚度的芯片切割芯片时由边缘半径产生的负耙角。

如果该厚度小于特定值(该值取决于使用的工具),则材料将挤压在工具下方。一旦工具通过并且没有芯片形成,部分犁过的材料就会弹性地恢复。由于工具和工件之间的接触面积增加,这种弹性回收导致具有更高的切割力和摩擦。这两个因素最终导致更大的刀具磨损和表面粗糙度。

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

工具挠度

与传统操作相比,刀具偏转对芯片的形成和微型操作中的操作的准确性产生更大的影响。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。金博注册app下载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,微加工可能导致毛刺和表面粗糙度的增加。在铣削过程中,毛刺随着进给量的增加而增加,随着速度的增加而减少。在加工过程中,切屑是由沿着主剪切区压缩和剪切工件材料而产生的。剪切带如图2所示。如前所述,芯片的厚度与边缘半径比在微型应用中要高得多。因此,在切割过程中会产生塑性和弹性变形区,并位于主剪切区附近(图2a)。因此,当切削刃靠近工件边界时,弹性区域也会到达该边界(图2b)。随着前缘的推进,塑性变形扩展到该区域,由于连接的弹性变形区,在边界处形成了更多的塑性变形(图2c)。当塑性变形区连接(图2d)时,永久毛刺开始形成,当切屑沿滑移线开裂(图2e)时,毛刺开始扩展。当切屑最终从工件边缘脱落时,会留下毛刺(图2f)。

微型铣刀的工具路径最佳实践

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:

倾斜进入一部分

循环增加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。

圆弧加工

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。

用微型工具打开

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缩模型时,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。

在角落里放慢你的饲料

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加工在角落逐步将工具引入到这些力量中。

攀爬铣削vs.常规铣削

当涉及微机器时,这有点棘手的问题。每当在零件印刷中呼叫质量表面光洁度时,应使用攀爬铣削。这种类型的刀具路径最终导致更可预测/较低的切割力,因此更高的质量表面光洁度。在爬坡中,切割器在切割开始时接触最大芯片厚度,使其倾向于从工件推开。如果设置没有足够的刚性,这可能会导致抖动问题。在传统的铣削中,当切割器重新旋转回到切割时,它将其自身拉入材料并增加切割力。常规铣削应用于长薄壁的部件以及微妙的操作。

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,边缘半径比的芯片厚度不会太小,因为这将导致耕作效果。
  • 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。
  • 使用涂有涂层的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。
  • 考虑使用支持材料在微铣削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。
  • 检查刀具路径这是应用作为几个调整可以延长寿命的小型工具的一段很长的路。
  • 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。金博注册app下载
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

虽然许多因素会影响加工操作的结果,但一个经常被忽视的因素是切割工具螺旋角。刀具的螺旋角是由刀具的中心线和沿切削刃的直线切线之间形成的角来测量的。

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°。

选择用于加工操作的工具时,机械师通常考虑材料,工具尺寸和槽数.螺旋角也必须考虑到有助于有效的芯片疏散,更好的完成一部分延长刀具寿命,减少循环时间。

螺旋角的经验法则

一般拇指的规则是随着螺旋角增加,沿着切削刃的接合长度将减小。那说,
可以影响任何加工操作的慢速和高螺旋角度有许多好处和缺点。

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。
  • 较大的芯片疏散-缓慢的螺旋允许工具创建一个大的芯片,非常适合占用材料。

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。
  • 进料速率较慢 - 慢速螺旋端铣刀的增加的径向力需要在a处运行终端磨机慢的进给速率

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。
  • 有效的芯片抽空 - 随着螺旋角度的增加,切削边缘接合的长度将减小,并且轴向力将增加。这升降了筹码,导致有效的芯片疏散。
  • 改进的部件表面 - 径向力较低,高螺旋工具能够通过更好的剪切动作更容易地切割材料,留下改善的表面光洁度。

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。
  • 增加工具故障的风险-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,机械师在为每种应用选择工具时必须考虑许多因素。在材料、光洁度要求和可接受的运行时间中,机械师还必须考虑所使用的每种刀具的螺旋角。低速螺旋立铣刀可以形成更大的切屑,提高刀具强度并降低举升力。然而,它可能不会留下一个优秀的结尾。高螺旋立铣刀可以有效的排出切屑和良好的零件光洁度,但可能会增加挠度,如果处理不当,可能会导致刀具断裂。

用螺旋式的新型HVTI刀具轻松实现高效铣削

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系列终端磨机,专门针对此目的进行了优化,经过验证的,提供20%的刀具寿命而不是竞争对手的类似工具

在表面水平,这些新的螺旋立铣刀具有角半径几何形状,6槽,并采用了Aplus涂层,以优化刀具寿命和提高切削性能。但这些立铣刀比标准6槽刀具的典型几何形状要多得多。HVTI-6的设计结合了独特的耙子、芯和边缘设计,使其在切割HEM刀具路径时比标准的6个钛槽刀具有优势。点击这里观看HVTI-6的行动!

钛立铣刀

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。188金宝搏app苹果下载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

Harvey 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。测试部件被设计和编程,以允许该工具更明确的敏捷性测试,将工具带入像密钥几何切割练习,如紧密的角落,长直线切割,快速移动。

他们花了很多时间Lyndex-Nikken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 Compan188金宝搏app苹果下载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能够以400 SFM和120 IPM的Ti6Al4V运行HEM刀具路径,这是大多数测试的基线。

虽然标准6长笛工具提供的螺旋仍将执行高标准钛和其他硬材料(钢,异国金属,铸铁)HVTI-6是一种专门的、材料专用的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,和完整的产品现在可在螺旋CAM工具库便于编程。

了解更多关于HVTI 6型钛槽立铣刀请访问螺旋解决方案网站。要了解有关下摆技术的更多信息,请下载下摆指南有关此高级工具路径的完整指南。

选择右倒角切割器尖端几何形状

倒角刀或a倒角机,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。

在找到合适的角度后,客户可能需要选择最适合自己操作的倒角刀具。一般类型的倒角刀的尖端包括尖,平端,和端切割。以下三种类型的倒角刀刀尖风格,由哈维工具提供,每一种服务一个独特的目的。

三种类型的哈维工具倒角刀具

I型:指向

这种倒角切割机的风格是唯一的哈维工具选择尖锐的选择。尖端允许切割器相对于其他两种类型以较小的凹槽,槽和孔执行。此风格还允许更轻松地编程和触摸,因为该点可以很容易地定位。这是由于其提示,与其他类型的倒角切割器的扁平端相比,该刀具的尖端具有最长的切割(带有刀具的工具)。只有2槽选项,这是Harvey工具提供的倒角切割机最简单的版本。

II型:平端,无端切割

II型倒角切割器与I风格非常相似,但是结束,将其置于平坦的非切割尖端。这种平坦的“尖端”卸下倒角的尖部分,这是工具的最薄弱部分。由于刀具几何的这种变化,该工具可以额外测量,如果触点的点,该工具的速度将多长时间。该测量被称为“到理论尖角的距离”,有助于该工具的编程。切割器的扁平端的优点现在允许多个长笛存在于倒角刀具的锥形轮廓上。随着长笛,该倒角改善了刀具寿命和完成。平坦的非端切口扁平的平面确实限制其在窄槽中的用途,但另一个优点是尖端处具有更好的角速度的较低轮廓角。

类型III:平端,端部切割

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。

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

在尝试开发有效的流程时,许多机器和程序员首先转向工具选择。因此,工具通常可以在加工时间内产生很大的差异,并且速度和饲料,但你知道你的机器的主轴是否可以产生同样有影响力的效果?任何CNC机器的支柱,主轴由电动机组成,用于保持工具的锥度,以及将所有部件保持在一起的轴。通常由电力供电,主轴在轴上旋转,该轴从机器的CNC控制器接收其输入。

为什么选择正确的纺锤体很重要?

选择正确的主轴来加工你的工件是非常重要的一个成功的生产运行。随着工具选择的不断增加,了解主轴可以使用的工具非常重要。大直径工具如大型铣刀或面部铣刀通常需要较慢的主轴速度,并且更深地切割以去除大量材料。这些应用需要最高机器刚性并且需要高扭矩的主轴。

相比之下,小直径的工具需要高速的主轴。更快的速度和饲料提供更好的表面光洁度,并用于各种应用。一个好的经验法则是,半英寸或更小的立铣刀将以更低的扭矩运行良好。

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

这是在美国最广泛使用的铣削夹具。称为“v型法兰持有人”,这两种风格都需要一个保持旋钮或拉螺柱,以确保在机床主轴内。BT(公制)在海外很受欢迎。

HSK持有者

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,特别是在高效率铣削(HEM)的应用。

所有这些持有者都有优点和局限性,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。

扭矩和功率

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带扭矩马力图表。这些图表将帮助您了解如何为扭矩或马力最大化主轴,具体取决于您需要的:

图像来源:HAAS机器手册

适当的主轴尺寸

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

镗孔是一种转动操作,允许机器师通过内部钻孔的多次迭代来制造预先存在的洞。它与传统钻井方法有很多优势:

  • 具有成本效益的生产标准尺寸以外的井眼的能力
  • 产生更精确的孔,因此更严格的公差
  • 一个较大的完成质量
  • 有机会在井眼内部创造多个维度

整体硬质合金镗杆,如微100.,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

工具选择

为了最大限度地减少刀具偏转,因此刀具故障的风险,重要的是要选择一个具有略微大于其旨在切割的长度的最大孔深度的工具。最大化镗杆和柄部直径也是有益的,因为这将增加工具的刚性。这必须平衡,留下足够的空间来撤离。这种平衡最终归结为无聊的材料。较低的进料速率和切割深度的更耐料材料可能不需要多个用于剥离的空间,但可能需要更大且更刚性的工具。相反,具有更积极的运行参数的更柔软的材料需要更多的芯片疏散空间,但可能不需要作为工具的刚性。

几何形状

另外,它们具有许多不同的几何特征,以便在该加工过程中充分处理作用在工具上的三种类型的力。在标准镗孔操作期间,这些力的最大是切向的,其次是饲料(有时称为轴向),最后径向。切向力垂直于耙子表面行动,将工具从中心线推开。饲料力不会造成偏转,但推回工具并与中心线平行起作用。径向力将工具推向孔的中心。

定义镗杆的几何特征:

鼻子半径:工具切割点的圆度

侧间隙(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的倾斜度的角度

侧倾角:测量侧面侧面侧面侧面的角度

返回角度:测量背面与工件的中心线相对倾斜的程度的角度

侧离隙角:测量底面与工件倾斜的角度

结束后角:测量端面相对于垂直于刀具中心轴的线的倾斜度的角度

几何特征对切割操作的影响:

鼻子半径: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。

切削刃角:当在正Z方向上切割时,端部切割角的主要目的是间隙(移动到孔中)。这种间隙允许鼻径为工具和工件之间的接触点。增加正方向上的端部切削刃角度降低了尖端的强度,但也降低了饲料力。这是必须找到尖端强度平衡和减少的另一个情况。重要的是要注意,可以根据钻孔的类型来改变角度。

侧倾角:鼻角是一个几何尺寸,确定通过切向力击中的大部分切削刃,但侧耙角度决定将力被重新分配到径向力中。正锐角是指较低的切向切削力,如允许更大的剪切动作。然而,由于留下鼻角和侧释放角度的材料较少,因此该角度不能太大而损害切削刃完整性。

返回角度: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:与端面切刃角一样,侧面和端面切刃角的主要目的是提供间隙,使刀具非切削部分不与工件摩擦。如果角度太小,那么刀具和工件之间就有磨损的风险。这种摩擦会导致刀具磨损、振动和表面光洁度差。角度测量通常在0°到20°之间。

镗杆几何形状总结

镗杆有一些整体尺寸,允许在不将刀架插入工件或接触后立即折断刀具的情况下镗孔。整体硬质合金镗杆有不同的角度组合,以分散三种类型的切削力,以充分利用刀具。最大化的工具性能需要选择合适的工具以及合适的进给速度、切削深度和转速。这些因素取决于孔的大小,需要移除的材料的数量,以及工件的机械性能。

绿色制造:持久的环境与店铺效益

“绿色制造”已经成为美国最大工业中许多人常用的短语。古德温学院(Goodwin College)将其定义为“生产流程的更新和制造领域内环境友好型业务的建立”。花点时间重新考虑过时的流程可以节省你的时间和金钱,并帮助你建立作为最先进企业的声誉。建立环保加工工艺是向环保事业的正确方向迈出的一大步。

绿色制造是行业前进的下一个逻辑阶跃。

如何开始绿色制造

在迈向更可持续的机械车间和绿色制造的道路上,你应该采取的第一步是评估你的设施对环境的影响。生产过程环境影响评价最常用的方法是生命周期评价(LCA)。ISO 14040将LCA定义为对产品系统整个生命周期的输入、输出和潜在环境影响的汇编和评估。

4个问题要问自己:

  1. 目标定义和范围 - 我想在这项调查中实现什么?
  2. 库存分析-量化的输入(能源、水、材料等)和输出(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,使我的流程更加高效和生态友好?

有数据库可以帮助进行库存分析。这些数据库收集诸如进给量、切削速度、刀具直径、切削时间、冷却剂特性等信息,然后计算所有材料和能量的输入和输出。

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。根据现代制造过程,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。切削液对加工过程具有许多益处,主要涉及冷却切割区域,润滑和芯片疏散。

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. 自由油(流浪汉或贮槽油) - 液体润滑CNC机的齿轮和设备渗入切割液中的齿轮和设备
  2. 粗颗粒-较大的固体废物、碎屑和碎屑
  3. 微小颗粒-工件或切削工具的极小部分,通常由钴、镉、铬、铝和铅等重金属组成
  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。

正确的过滤系统可以保存机器商店的金钱并帮助环境。

微生物的大小只有细颗粒物的十分之一,是最难清除的。“周一早晨臭味”是厌氧菌在代谢过程中排泄硫化氢的常见副作用。这些微生物是每隔几个月就必须从机器上更换冷却剂的主要原因之一。过去几十年的技术进步使膜微滤系统能够分离生物质,以及从冷却液中分离油。有了这些类型的系统,操作人员将不再需要使用有问题的生物杀虫剂,因为这些杀虫剂对环境和员工的健康都有麻烦的影响。然而,需要注意的是,大多数微生物不是生长在切削液中,而是生长在机器的壁上/管道上,或者埋在槽底部的碎片残渣中。

减少商店中微生物建立的一些方法包括:

  • 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
  • 减少浮油的数量——这也是一种食物来源

一堆肮脏的芯片,细菌会滋生,让你的机器臭气熏天。

切削液类型

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workharden.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。

过多的冷却剂意味着过多的浪费。

出于本文的目的,切削液将被置于两类广泛类别: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剂是基于石油的。它们具有很高的人类和生态毒性,导致职业健康风险。它们的处置过程也很复杂。

可生物降解的冷却剂

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IOP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量来减少微生物在机器中积聚
  • 安装膜微滤系统
  • 切换到更有效和可生物降解的切割液

干加工的正绿色加工冲击

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

  • 显着降低液体消耗
  • 更安全的切割液和润滑剂
  • 减少对雇员的健康危害
  • 清洁车间环境
  • 减少维护

因为MQL中使用了这种少量的流体,所以使其成为使用略微刺激的基于植物的油的完美应用。MQL已被发现在锯切和钻井作业方面最有效。

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。

裂缝锯的几何形状和目的

当机械师需要切割材料的深度明显大于宽度时,可以使用纵切锯一个理想的选择完成工作。由于其组成和刚性,裂缝锯是独一无二的,这允许其占据各种直接和棘手的机器材料。

什么是劈开锯?

开槽锯是一种扁平的(带或不带圆盘的)圆形锯,在中间有一个洞,在外径上有齿。与刀杆结合使用,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。

其他名称的切割锯包括(但不限于)切割刀具,开槽刀具,珠宝商锯,和切割刀。珠宝商锯和切割刀都是特殊类型的切割锯。珠宝商的锯子有一个高的牙齿计数,使他们能够切割微小的,精确的特征,和裂口刀裂口锯没有牙齿。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

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. 分离两块材料
    1. 如果申请要求切割一块材料,例如杆,则为一半,然后切割锯将在提高效率的同时使件分开。
  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!

什么时候不使用切片锯

虽然它可能看起来类似于五金商店的不锈钢圆锯片,但开槽锯应该是从来没有可与工作台或圆锯等施工工具一起使用。当在手动机器上使用时,脆性锯片(如切割机)会碎裂,如果没有在正确的设置下使用,可能会造成伤害。

综上所述

切割锯可以有利于各种加工过程,并且在试图在商店中使用它们之前,这对其几何和目的至关重要。他们是商店里有一个伟大的工具,可以帮助获得尽快完成的工作有效率的尽可能。

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。

关于元素

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. 铑(RH)
  2. 钯(PD)
  3. 银(Ag)
  4. 锇(Os)
  5. 铱星(IR)
  6. 铂(Pt)
  7. 金(AU)

这些元素是地球上最稀有的材料,因此非常昂贵。金和银可以以纯金块的形式找到,这使它们更容易获得。然而,其他六种元素通常是在元素周期表下面的四种金属矿石中混合发现的:铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)。这些元素是贵金属的子集,通常被称为铂族金属(PGM)。因为它们是在原矿中一起被发现的,这使得采矿和提取变得困难,极大地增加了它们的成本。由于这些材料价格高昂,所以第一次加工这些材料对商店的效率非常重要。

加工金属

图1:用蓝色框起来的8种贵金属元素周期表。图片来源: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列出了这些值,以及CC1000(退火铜)和退火6061铝,用于比较。铜由于电阻率相对较低而常用于电线,尽管银是更好的替代品。这不是一般惯例的明显原因是银与铜的价格。也就是说,铜通常在电接触区域镀金,因为它往往氧化后,延长使用,这降低了它的电阻率。如前所述,黄金和其他贵金属都是抗氧化的。这种耐腐蚀性是它们被用于电子工业阴极保护系统的主要原因。

表2:Ag,Au,Cu和Al的导热性和电阻率

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:硬度和抗拉强度均为冷加工值)

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合金显着较硬,比任何其他合金更难以更强,并为汽车工业的火花塞制造出色的头部。有时加入到PT-IR合金中的铑,使材料更少弹性(因为它们用作医疗弹簧线),同时也增加了其可加工性。PT和PT-RH线对测量温度非常有效,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。胶粘材料容易构建边缘,并具有生产长串的芯片的趋势。

贵金属工具

材料延展性为切割贵金属来说是一个尖锐的切削工具。铝合金工具的可变螺旋可用于纯金、纯银、铂金等较软的材料。

加工金属

图2:用于铝合金的可变螺旋方形铣床

硬度较高的材料仍然需要锋利的切削刃。因此,最好的选择是投资于aPCD金刚石太湖PCD晶片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

速度和饲料图表:

加工金属

图4:使用方形有色金属时,贵金属的速度和饲料,3x LOC

加工金属

图5:使用二槽方形PCD立铣刀时贵金属的速度和进料

铰刀与数控铰刀介绍

大多数机械师都熟悉数控钻,但你知道的是常见的做法holemaking总是用a铰刀?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。

临界铰刀几何形状

钻孔器

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。

微型铰刀的功能

铰刀提供精度-如前所述,铰刀是伟大的加工精度孔直径。为了正确使用扩眼器,你必须先有一个预钻的孔,其直径在最终孔直径的90%到94%之间。例如,如果你需要完成一个。220″的孔,你预钻的孔应该在。1980″和。2068″之间。这使得工具可以取下足够的材料,留下一个很好的表面,但不会过度工作,可能造成损坏。无涂层铰刀的公差为+.0000″/-。0002″, while the tolerance for AlTiN coating is +.0002″/-.0000″. These tolerances provide you the peace of mind of knowing that your hole will meet exact specifications.

实现高质量的CNC光洁度-当要求孔的表面光洁度较高时,应始终使用铰刀以达到所需的公差。预钻孔和工具的余量都有助于在切削时保持扩眼器的中心位置,从而获得更好的光洁度。

尽量减少加工生产运行 -对于机械工厂来说,一致性是优先考虑的。在生产运行中尤其如此。机械师最不愿意看到的就是在已经做过许多操作的零件上有一个超大的孔。记住,铰刀的优点是可以提供一致的孔尺寸,防止光洁度超出公差。这些一致的孔可以节省宝贵的时间和降低报废成本。

CNC加工异国合金: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。