Повышение рентабельности производства за счет исправных режущих инструментов

Как и в любой работе, для каждой работы есть подходящий инструмент. На производстве успешная обработка зависит от острых режущих инструментов в хорошем состоянии, которые обеспечивают не только точность, но и скорость. Успешная заточка режущих инструментов зависит от использования правильного шлифовального круга, настройки инструмента и метода заточки для каждого типа инструмента. В этой статье содержится основная, но ценная информация по заточке режущего инструмента. Этот процесс разработан для обеспечения максимальной эффективности производственного процесса и повышения конкурентоспособности на национальном и даже глобальном уровнях.

Самый распространенный метод заточки изношенного инструмента - «заточка». Для этого используются как обычные (оксид алюминия и карбид кремния), так и суперабразивные (кубический нитрид бора, CBN) круги. Однако обычные круги тускнеют быстрее, покрываются глазурью и полируются, что снижает производительность шлифования и вызывает термическое / металлургическое повреждение шлифуемого инструмента. При выборе шлифовального круга и сопоставлении затрат на улучшение с учетом влияния на чистую прибыль можно выделить несколько основных факторов, которые делают круги из CBN лучшим выбором для заточки режущих инструментов по сравнению с обычными кругами:

Зерна CBN обладают в 55 раз большей теплопроводностью, в четыре раза большей абразивной стойкостью и вдвое большей твердостью, чем абразивные материалы из оксида алюминия. Эта комбинация делает круги CBN особенно подходящими для шлифования инструментов из быстрорежущей и сверхлегкой стали, обеспечивая:

• длительный срок службы круга при высокой производительности съема материала;
• небольшое или полное отсутствие термического повреждения режущей кромки из-за холодного режущего действия;
• стабильно острые режущие кромки без заусенцев и без потери твердости;
• простой и эффективный контроль размеров, формы и обработки инструмента; и,
• повышение производительности шлифования инструмента за счет меньшего времени простоя из-за поломки и кондиционирования круга, а также меньшего времени, необходимого для калибровки, искрообразования и замены круга.

Зерна CBN не вступают в химическую реакцию со сталью и сохраняют свою прочность при температуре выше 10 000 градусов Цельсия. Шлифовка кругами из CBN также улучшает усталостную прочность и продлевает срок службы режущего инструмента.

Однако перед заменой круга из оксида алюминия на шлифовальный круг из CBN важно убедиться, что шлифовальная система может использовать потенциал производительности, который предлагает круг из CBN. Следует учитывать следующие основные факторы:

• шлифовальный станок (который должен иметь плотно закрепленные подшипники шпинделя и плотно прилегающие суппорты для устранения вибрации и дребезга, постоянную скорость вращения шпинделя для повышения эффективности и надежную скорость подачи для продления срока службы круга);
• требования к мощности (материал, шлифованный с помощью колес из CBN, обычно твердый и требует большей мощности для удаления определенного количества материала с заготовки); и,
• правильное использование охлаждающей жидкости.

Выбор колеса

При выборе круга из CBN для шлифования инструментов и фрез необходимо учитывать следующие моменты:

Тип облигации: Связка является основным фактором при выборе подходящего шлифовального круга из CBN. Круги на полимерной связке используются для большинства операций по шлифованию инструментов и фрез. Гальванические круги используются при формовании.

Размер зерна: При замене круга из оксида алюминия на круг из CBN целесообразно следовать рекомендациям, перечисленным в следующей таблице в отношении размера зерна.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ GRIT Колеса из оксида алюминия CBN Колеса 46-60 80-140 80-120 170-325 150-220 325-400

Концентрация: Рекомендуется использовать круги с концентрацией от 75 до 100, поскольку они обеспечивают хорошую производительность съема материала и длительный срок службы круга, а также обычно являются наиболее экономичными.

Такие факторы, как метод шлифования, режим шлифования, а также скорость и скорость подачи, также влияют на эффективность операции шлифования инструмента и фрезы. Например, метод измельчения может быть влажным или сухим, и оба могут быть успешно использованы. Сухое шлифование кругом из CBN на полимерной связке доказало свою эффективность. Рекомендуются низкие скорости подачи, чтобы предотвратить подгорание заготовки при сухом шлифовании. Мокрое измельчение с использованием чистого масла или высокопрочного водорастворимого масла очень эффективно. Важно, чтобы смазочно-охлаждающая жидкость подавалась непосредственно на поверхность раздела рабочего колеса для максимального охлаждения и смазки.

Что касается режима шлифования, если шлифовальный станок имеет достаточную мощность и жесткость, рекомендуется медленное, однопроходное шлифование. Как правило, этот режим шлифования обеспечивает наивысшую производительность, самый долгий срок службы круга и наилучшее качество обработки детали. Обычное многопроходное шлифование также очень эффективно для большинства операций по шлифованию инструментов и фрез. Рекомендуемые скорости вращения круга при сухом шлифовании находятся в диапазоне от 3000 до 4500 футов поверхности в минуту (от 15 до 23 метров в секунду). Более высокие скорости вращения колеса могут вызвать обгорание кромок инструмента. При мокром шлифовании скорость круга от 5000 до 6500 SFPM (от 25 до 33 м / с) обеспечивает отличные результаты. В целом, более высокие скорости увеличивают как срок службы колеса, так и скорость съема металла.

Скорость поперечной подачи должна оставаться постоянной из-за отличных характеристик свободного резания шлифовальных кругов из CBN. По возможности используйте режим медленного однопроходного шлифования. При сухом шлифовании используйте более низкие скорости подачи. Черновые пропилы должны иметь глубину примерно 0,002 дюйма (0,05 миллиметра), тогда как чистовые пропилы обычно имеют глубину от 0,005 до 0,001 дюйма (0,01-0,02 миллиметра). Искробезопасные проходы не требуются при использовании кругов из CBN, потому что, если шлифовальный станок находится в хорошем состоянии, то, что установлено для глубины резания, удаляется из шлифуемого инструмента.

Чтобы шлифование было успешным, круги CBN должны быть установлены на высококачественном адаптере и должны храниться вместе как единое целое в течение всего срока службы круга. Циферблатный индикатор следует использовать для выверки колеса с точностью до 0,001 дюйма (0,02 миллиметра) или менее биения на поверхности колеса. Кроме того, для данного типа круга из CBN следует использовать соответствующее приспособление для правки, и колесо должно быть отрегулировано и надлежащим образом закреплено на машине, на которой оно будет использоваться.

В последние годы были сделаны новые разработки в области шлифовальных станков, которые сочетают в себе автоматизацию и гибкость и обещают повышенную точность и производительность. Использование шлифовальных кругов из CBN для шлифования концевых фрез, фрез, червячных фрез и различных закаленных режущих инструментов может снизить стоимость шлифования, в то же время обеспечивая более качественные режущие кромки. Поскольку круги из CBN служат намного дольше, чем обычные шлифовальные круги, и требуют небольшого кондиционирования или не требуют его вообще, сокращается время простоя на обслуживание круга. Снижение затрат на шлифование с кругами из CBN может составлять от 20 до 50 процентов или даже выше, в зависимости от области применения.

Об авторе:

Доктор Анил Сривастава - менеджер по производственным технологиям в TechSolve в Цинциннати. У него более 30 лет исследований, преподавания и опыта в производстве, особенно в области механической обработки и шлифования. Доктор Шривастава получил степень доктора философии. степень в области машиностроения в Индийском технологическом институте в Канпуре, Индия. Он руководил многочисленными промышленными проектами, связанными с оптимизацией процесса обработки, рентабельной обработкой материалов, оценкой характеристик режущего инструмента / покрытий и жидкостей для обработки металлов. В настоящее время он руководит трехлетним проектом стоимостью 6 миллионов долларов, который был одобрен NIST-ATP для разработки интеллектуальной оптимизации и управления процессами измельчения.