Введение в машиноспособность, факторы влияния, улучшение и измерение

Легкость резки металла режущим инструментом называется обрабатываемостью. Однако количественно определить эту характеристику сложно из-за множества факторов, определяющих обрабатываемость металлов. В этой статье представлены основы обрабатываемости:что это такое, факторы, влияющие на обрабатываемость, таблица обрабатываемости металла, как улучшить обрабатываемость и как измерить обрабатываемость.

Что такое обрабатываемость?

Обрабатываемость - это мера того, насколько легко резать материал режущим инструментом или насколько легко резать металл. Определяет, насколько легко материал (в основном металл) можно резать или формовать, обеспечивая при этом удовлетворительную чистоту поверхности. Материалы с хорошей обрабатываемостью требуют очень малой мощности для резки, обеспечивая гладкую поверхность и минимизируя износ инструмента. Напротив, менее поддающиеся обработке материалы требуют более высоких сил резания, имеют плохое качество поверхности и изнашиваются инструменты. Следовательно, материалы с плохой обрабатываемостью обходятся дороже.

Американский институт чугуна и стали (AISI) установил рейтинг обрабатываемости на уровне 100% по отношению к обрабатываемости стали 160 Brinell B1112 для различных материалов. Металлы с более высокой обрабатываемостью, чем B1112, оцениваются выше 100%, в то время как металлы с меньшей обрабатываемостью оцениваются ниже 100%. Рейтинг обрабатываемости определяется путем измерения средневзвешенной нормальной скорости резания, чистоты поверхности и стойкости инструмента для каждого материала.

Таблица обрабатываемости металлов

(Источник:https://www.cnclathing.com/guide/cnc-machining-material-machinability-chart-machinability-of-metals-and-plastics-cnclathing)

Факторы, влияющие на обрабатываемость металла

1) Факторы, связанные с характеристиками заготовки

Твердость металла:

Если металл твердый, то он требует большего энергопотребления и генерирует высокую температуру. Поэтому может произойти износ инструмента, что приведет к ухудшению обрабатываемости.

Химический состав:

При обработке чистых металлов силы резания и износ инструмента очень высоки. Однако, если в сталь добавить небольшое количество углерода, марганца, свинца, серы и фосфора, можно улучшить обрабатываемость. Производительность и чистота поверхности также улучшаются.

Низкоуглеродистые стали, содержащие от 0,01% до 0,15% углерода, плохо поддаются механической обработке из-за их высокой пластичности и ударной вязкости.

Если содержание углерода больше (т.е. от 0,25% до 0,3%), то это показывает хорошую обрабатываемость.

Добавление 1 % марганца и 0,15 % фосфора улучшает обрабатываемость металлов.

Если в металле присутствуют сера и фосфор, стружка при механической обработке имеет тенденцию ломаться из-за хрупкости.

Однако некоторые металлы, добавляемые в сталь, такие как кремний, никель, хром, ванадий и молибден, отрицательно влияют на обрабатываемость.

Микроструктура:

Металлы будут иметь плохую обрабатываемость, если они содержат абразивные включения и неоднородную структуру, крупные искаженные зерна.

Обработка металлов:

Холоднодеформированная сталь лучше поддается обработке, поскольку увеличивает срок службы инструмента и может обрабатываться на высоких скоростях резания.

Обрабатываемость высокоуглеродистых сталей можно улучшить с помощью горячей обработки.

Различные термообработки, такие как нормализация, отжиг, отпуск и т. д., помогают улучшить обрабатываемость.

2) Факторы, связанные с инструментом

Различные факторы, связанные с режущим инструментом, которые влияют на обрабатываемость металла, перечислены ниже.

Материал инструмента

Геометрия инструмента

режущий характер

Жесткость инструмента

3) Факторы, связанные с условиями резания

Ниже перечислены различные факторы, связанные с режимами резания и влияющие на обрабатываемость металла.

скорость резки

Подача и глубина резания

температура резки

смазочно-охлаждающая жидкость

4) Факторы, связанные с машинами

Станки, используемые для операций механической обработки, должны быть жесткими и прочными для лучшей обрабатываемости заготовки.

Улучшение обрабатываемости материалов

Хотя металлы имеют фиксированные физические свойства, состояние заготовки можно изменить, чтобы облегчить ее обработку. В сплав также могут быть добавлены добавки для улучшения обрабатываемости.

Добавки. Одним из способов улучшить обрабатываемость данного материала является добавление элементов из других материалов, чтобы их было легче резать. Например, при обработке стали добавление свинца и серы может облегчить резку заготовки.

Термическая обработка:металлы часто нагревают и охлаждают, чтобы изменить их свойства. Термическая обработка снижает твердость металла, облегчая работу. Например, отжиг сплавов на основе никеля может улучшить обрабатываемость.

Внешние факторы:Облегчение обработки без фактической замены материала заготовки. Например, регулировка материала инструмента, скорости резания, угла резания, условий работы и других параметров упрощает резку труднообрабатываемых материалов.

Измерение обрабатываемости

Поскольку существует множество различных факторов, влияющих на обрабатываемость материала, обрабатываемость можно считать расплывчатым понятием, которое трудно определить количественно.

Тем не менее, инженеры и материаловеды пытаются измерить обрабатываемость с помощью таких показателей, как энергопотребление (сколько энергии требуется для резки материала), срок службы режущего инструмента (насколько быстро инструмент изнашивается при резке материала) и чистота поверхности (результат). гладкость разрезаемого материала).

Потребляемая мощность. Обрабатываемость можно оценить по силе, необходимой для резки материала, измеренной с использованием стандартных показателей энергии.

Срок службы режущего инструмента. Обрабатываемость можно оценить, рассчитав, как долго инструмент прослужит при резке данного материала.

Чистота поверхности. Обрабатываемость можно оценить, отметив степень нароста на кромке, которая образуется во время обработки. На хорошо поддающихся обработке материалах нарост на кромке не образуется.