Понимание обрабатываемости

Понимание обрабатываемости различных типов материалов является ключом к получению наилучшего конечного результата, поскольку каждая операция обработки не работает одинаково хорошо для разных материалов. В зависимости от обрабатываемого материала необходимо вносить корректировки в методы и параметры резки.

Понимание обрабатываемости материала помогает определить, как внести коррективы, необходимые для достижения успеха.

Обрабатываемость – это мера того, насколько легко обрабатывать материал.

Свободные материалы для обработки или материалы, которые обладают «хорошей» обрабатываемостью, обычно легче режутся, легко обеспечивают хорошее качество поверхности и вызывают меньший износ режущих инструментов. Работа с материалами, имеющими хорошую обрабатываемость, может быть полезной по нескольким причинам. К ним относятся:

Склонность материала к деформационному упрочнению, теплопроводность и эластичность — это механические свойства, на которые влияют три фактора:

Материалы также оцениваются по твердости: как очень твердые, так и очень мягкие материалы представляют собой определенные трудности.

Твердые материалы вызывают высокие силы резания и увеличивают износ режущих инструментов. Мягкие материалы часто являются «клейкими», что затрудняет образование стружки, а также скапливается на кромке режущего инструмента.

Термическая обработка используется для увеличения или уменьшения обрабатываемости материала. Отжиг — это процесс, при котором материал нагревается выше температуры рекристаллизации перед охлаждением, что снижает внутренние напряжения и твердость. В никелевых сплавах отжиг материала обычно обеспечивает лучшую обрабатываемость. С другой стороны, термическая обработка также используется для повышения прочности и твердости материала, что затрудняет его обработку.

Одним из наиболее часто обрабатываемых материалов является, конечно же, сталь. На обрабатываемость стали влияют несколько факторов, в том числе:

Цветные металлы, такие как алюминий, очень мягкие и их можно резать с высоким MRR. Обрабатываемость цветных металлов обычно очень высока по сравнению с их черными аналогами.

Чугуны имеют высокое содержание углерода и кремния и образуют крошечную стружку, что делает их очень простыми в обработке. Однако чугуны вызывают высокий износ режущих инструментов. Метод изготовления чугуна может повлиять на физические свойства и обрабатываемость материала.

Жаростойкие суперсплавы (HRSA) и титановые сплавы представляют собой высокопрочные материалы, которые трудно поддаются механической обработке. Поскольку жаропрочные сплавы невероятно термостойки, тепло остается в режущем инструменте, а не рассеивается стружкой. Чрезмерное накопление тепла ускоряет износ.

Обрабатываемость можно оценить количественно несколькими способами.

Первый — это метод определения срока службы инструмента, который измеряет обрабатываемость на основе срока службы инструмента. Однако недостаток этого метода заключается в таких переменных, как материал и геометрия режущего инструмента, крепление инструмента и параметры резания.

Второй способ предполагает измерение сил резания и потребляемой мощности. Этот метод очень полезен при попытке полностью максимизировать производительность и определить, на какой MRR способна машина в зависимости от материала. У материалов есть «фактор К», который используется для расчета мощности, необходимой машине для их обработки.

Коэффициент К — это константа мощности, представляющая количество кубических дюймов металла в минуту, которое можно удалить с помощью одной лошадиной силы.

Третий метод называется методом отделки поверхности. Мягкие материалы имеют тенденцию образовывать наросты (BUE) на фрезе, что создает тупое срезающее движение и оставляет плохую поверхность. Свободные материалы для обработки легче режутся, оставляя после себя чистую поверхность. Однако недостатком этого метода является то, что обработка поверхности может не иметь значения, поскольку большая часть съема материала часто происходит во время черновой обработки. Кроме того, чистовые проходы обычно выполняются для обеспечения высокой степени точности, а параметры, которые обеспечивают это, естественным образом обеспечивают хорошее качество поверхности. Этот метод также может противоречить другим методам. Примером этого является титан, который хорошо оценивается по методу обработки поверхности, но не по методу стойкости инструмента.