Værktøjsliv: Betydning, måling og forventning

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Betydning af værktøjets liv 2. Metoder til værktøjsmæssige livsmålinger 3. Forventning 4. Plots 5. Kriterier 6. Faktorer der påvirker.

Betydning af værktøjets liv:

Hver enhed eller værktøj har sit funktionelle liv. Ved udløbet af det kan det fungere, men ikke effektivt. Så det er også sandt med et skæreværktøj. Under brug taber værktøjet sit materiale, dvs. det bliver slidt ud. Når slidet øges, taber værktøjet sin effektivitet. Så dets liv skal defineres, og ved udløbet af dets liv skal det regnes for frisk brug.

Værktøjets levetid kan defineres på følgende forskellige måder:

(i) Tiden forløbet mellem to successive slibninger.

(ii) Den periode, hvor et værktøj skærer tilfredsstillende.

(iii) Den samlede tid, der akkumuleres før værktøjsvigt forekommer.

Værktøjets levetid udtrykkes i minutter.

Forholdet mellem skærehastighed og værktøjslevetid er givet af Taylors værktøjslevetid:

VT n = C

Metoder til værktøjslivsmålinger:

De mest almindeligt anvendte metoder til måling af værktøjets levetid følger:

(i) Bearbejdningstid:

Forløbstid for maskinværktøj.

(ii) Faktisk skæringstid:

Den tid, hvor værktøjet faktisk skærer.

(iii) En fast størrelse af slideland på flankoverfladen:

På karbid og keramiske redskaber, hvor kratertøj er næsten fraværende. Værktøjets levetid er taget som svarende til 0, 038 eller 0, 076 mm slidområde på flankoverfladen til efterbehandling.

iv) volumen af ​​metal fjernet

(v) Antal stykker bearbejdet.

Værktøjets levetid mellem re-conditioning og udskiftning kan defineres på en række måder, såsom:

(a) Faktisk skæretid taget til fiasko.

(b) metalvolumen fjernet til fejl.

(c) Antal dele produceret til fiasko.

(d) Skærehastighed for en given tid til fejl.

e) arbejdslængde bearbejdet til fiasko

Tool Life Expectancy (Taylor's Tool Life Equation):

I 1907 udviklede FW Taylor forholdet mellem værktøjsliv og skærehastighed, temperatur ved at holde foderet konstant. Taylors ligning for værktøjs levetid giver en god tilnærmelse.

V C T n = C

En mere generel form af ligningen i betragtning af dybdeskarpheden og tilførselshastigheden er

V c T n D x F y = C

Hvor, K C = Skærehastighed (m / min)

T = Værktøjs levetid (min)

D = Dybdeskarphed (mm)

F = Foderhastighed (mm / omdrejningstal)

x, y = Eksponenter, der bestemmes eksperimentelt for hver skærebetingelse.

n = Eksponent, der afhænger af værktøjsmaterialer.

Værdi af n = 0, 1 til 0, 2; til HSS værktøjer

0, 2 til 0, 4; til carbide værktøjer

0, 4 til 0, 6; til keramiske værktøjer

C = Maskinkonstant, fundet ved forsøg eller offentliggjort databog. Det afhænger af egenskaberne af værktøjsmateriale, emne og foderhastighed.

Observationer fra Tool Life Equation:

jeg. Værktøjets levetid falder med stigning i skærehastigheden.

ii. Værktøjets levetid afhænger også i høj grad af dybden af ​​skæringen (D) og tilførselshastigheden (F).

iii. Reducering af værktøjets levetid med øget hastighed er dobbelt så stor (eksponentielt) som faldet i livet med øget foder.

iv. Den største variation i værktøjets liv er med skærehastigheden og værktøjstemperaturen, som er tæt forbundet med skærehastigheden.

Tool Life Plots (kurver):

Værktøjets livskurver er tegnet mellem værktøjets levetid og forskellige procesparametre (såsom skærehastighed, foder, skæreværdi, værktøjsmateriale, værktøjsgeometri, emnehårdhed og skæringsfluider osv.). At tegne disse kurver, eksperimentelle data opnået ved at gennemføre skæringstest på forskellige materialer under forskellige betingelser og med forskellige procesparametre.

Værktøjets livskurver er generelt tegnet på log-log-graf papir. Disse kurver anvendes til at bestemme værdien af ​​eksponenten 'n'. Eksponenten 'n' kan faktisk blive negativ ved lave skærehastigheder. Figur 9.22 (a) viser værktøjets levetid mellem værktøjets levetid og skærehastighed for forskellige emner af arbejdsmateriale med forskellig hårdhed. Det viser, at når skæringshastigheden øges, falder værktøjets levetid hurtigt. Hvis skærehastigheden versus værktøjets levetid er plottet på et log-log-grafpapir, opnås lige linjer som vist i figur 9.22. (B).

Urenheder og hårde bestanddele i emnematerialet (såsom rust, slagge, skala osv.) Er også årsag til slibende handling, hvilket reducerer værktøjets levetid.

Værktøjets livskriterier (Kriterier for dømmende værktøjsfejl):

På grund af slid på værktøjet øges skærekraften og overfladen bliver forringet. Derfor, hvornår skal vi sige, at et værktøj er mislykket, og det skal være omtalt. Med andre ord kræves der et vist kriterium for dømmekraftværktøjet.

Et værktøj fejler, når det ikke længere udfører sin funktion korrekt. Dette kan have forskellige betydninger under forskellige omstændigheder. I en roughing-operation, hvor overfladefinish og dimensionsnøjagtighed er af ringe betydning, kan et værktøjsfejl betyde en forøget stigning i skærekræfter og strømkrav.

I en færdigoperation, hvor overfladefinish og dimensionsnøjagtighed er primært vigtige, betyder et værktøjsfejl, at de angivne betingelser for overfladefinish og dimensionsnøjagtighed ikke længere kan opnås. Alle disse fejl er i grunden relateret til slid på værktøjets clearingsflade.

Følgende er et kriterium for at dømme værktøjets liv / fiasko:

(i) Fuldstændig fejl.

(ii) Flank eller kraterfejl.

(iii) Afslut fejl.

(iv) Størrelsesfejl.

(v) Skærende kraftfejl.

(i) Fuldstændig fejl:

Ifølge dette kriterium fortsætter skæringen med værktøjet, indtil det er i stand til at skære. Så når værktøjet undlader at skære, så skal det kun være omvendt. Dette kriterium anvendes ikke i praksis på grund af dets åbenlyse ulemper.

(ii) Flank- eller kraterfejl:

Ifølge dette kriterium, når slid på flanken når en vis højde, afbrydes skæringen med værktøjet og slibning sker. Sig når flankens slidhøjde h svarer til 0, 3 mm, for eksempel siges værktøjet at have mislykkedes. Nogle almindelige anbefalede værdier for slidbaner er angivet i tabel 9.11. (a, b).

På grund af slid på flanken reduceres den faktiske dybdeskarphed fra AC til BC som vist i figur 9.23. Arbejdsstykket bliver konisk, hvis skæringen fortsætter. Dette er det mest almindelige kriterium i praksis. Flankens slid måles med en værktøjsmaskinens mikroskop.

Det er også vigtigt at bemærke, at flankens slid ikke er ensartet langs den aktive skærekant. Derfor er det nødvendigt at specificere placeringen og graden af ​​slid, når man beslutter værktøjets levetidskriterium, før det regrindes.

(iii) Afslut fejl:

Ifølge dette kriterium, når overfladens ruhed når en bestemt høj værdi, stoppes skæringen med værktøjet og slibningen er færdig. Sig ved en bestemt skærebetingelse overfladens ruhed, kommer til at være 0, 7 mikron. Som ved skæring af flanken udvikles slid, så skæret bliver groft og uregelmæssigt, så overfladens rude gradvist øges, som vist i figur 9.24. Sig 1, 3 mikron, for eksempel, bliver holdt som et kriterium.

Rygheden af ​​overfladen måles kontinuerligt langs dens længde. Når ruheden når den angivne værdi, afbrydes skæringen. For eksempel kan denne maksimale specificerede værdi af overfladens rude forekomme på det 10. emne, så det 11. og næste emne vil ikke blive bearbejdet med det samme værktøj uden at regrinding.

Dette kriterium bliver særlig vigtigt, når tætte emner er bearbejdet. På grund af uslebne og ujævne overflader kan det ikke være korrekt at montere det rigtige.

(iv) Størrelsesfejl:

Ifølge dette kriterium anses et værktøj for at være mislykket, hvis der er en afvigelse i størrelsen af ​​en produceret færdig komponent fra den angivne værdi.

(v) Skærekraftfejl:

Ifølge dette kriterium vil et værktøj anses for at være mislykket, hvis mængden af ​​skærende kraft stiger med et bestemt angivet beløb. Dette skyldes flank slid. Flank slid øger kontaktområdet mellem emnet og værktøjet, hvilket resulterer i stigning i skærekraften. Figur 9.25. viser, at en stigning i skærekraft med udvikling til flank slid.

Faktorer der påvirker værktøjets liv:

Følgende faktorer spiller en vigtig rolle i værktøjslivet:

(i) Skærehastighed.

(ii) Foderhastighed og skærebredde.

(iii) Arbejdets hårdhed.

(iv) Mikrostruktur af emne.

(v) Værktøjsmateriale.

(vi) Værktøjsgeometri.

(vii) Type skærevæske og dens anvendelsesmåde.

(viii) Skæringens art.

(ix) Kornstørrelse af emnet.

(x) Stivhed af arbejdsstykkesværktøjssystemet.

(i) Skærehastighed:

FW Taylor har udført adskillige eksperimenter inden for metalskæring. I 1907 gav han følgende forhold mellem værktøjsliv og skærehastighed, som er kendt som Taylor's Tool Life Equation.

V C T n = C

hvor, V = skærehastighed (m / min)

T = Værktøjslevetid (min) C = Konstant eller bearbejdningskonstant

n = Tool life index. Det afhænger af værktøj og arbejdsmateriale kombination og skæreforhold.

Hvis T = 1 min

derefter C = V c

Så konstant C kan fortolkes fysisk som den skærehastighed, for hvilken værktøjets levetid er lig med en min. Værktøjets livsligning kan repræsenteres på log-log papir; det bliver lige linje som vist i figur 9.26.

Det er klart, at skærehastigheden har den højeste virkning på værktøjets levetid efterfulgt af henholdsvis foder og dybde. Efterhånden som skærehastigheden øges, øges skæretemperaturen, og værktøjets levetid falder.

(ii) Feedrate og dybde:

Ifølge Taylors værktøjslevetid reduceres værktøjets levetid, når foderhastigheden stiger. Også den samme sag for skære dybde.

Følgende relation begrunder ovennævnte sætning:

(iii) Arbejdstøjets hårdhed:

Når hårdheden stiger, falder den tilladte hastighed for et givet værktøjs levetid. For eksempel er værktøjets levetid 50 minutter for at skære mindre hårdt materiale, nu hvis man siger, at hårdere materialer skal skæres, og for at opretholde værktøjets levetid som 50 minutter, skal skærehastigheden reduceres forholdsmæssigt.

Ovenstående erklæring er berettiget af følgende ligning givet af Yanitsky:

hvor,

H b = Brinel hårdhed antal arbejdsmateriale

Ψ = Procentreduktion

V = Tilladt skærehastighed for et givet værktøjs levetid

(iv) Mikrostruktur af emne:

Da strukturen bliver mere og mere perlitter, reduceres værktøjets levetid ved en hvilken som helst stigning i skærehastigheden som vist i figur 9.27.

(v) Værktøjsmateriale:

De væsentligste krav til skæreværktøjsmaterialer er: Hot hårdhed, påvirkningsejhed og slidstyrke. For bedre værktøjs liv skal materialet have ovenstående egenskaber. Figur 9.26 viser levetidsvariationen i værktøjet mod skærehastigheder for forskellige værktøjsmaterialer. Det er meget klart fra figuren; Ved enhver skærehastighed er værktøjets levetid maksimalt for keramikværktøj og lavest for højhastighedstålværktøjet. Så ved hjælp af keramisk værktøj maksimalt materiale kan fjernes ved en hvilken som helst skærehastighed for et bestemt værktøjslevetid.

Et ideelt værktøjsmateriale vil have n = 1 (Taylors værktøjs livsindeks). Det betyder et ideelt materialeværktøj ved alle skærehastigheder, der fjerner maksimalt volumen af ​​arbejdsmateriale.

Nogle værktøjsmaterialer med deres egenskaber følger:

jeg. Carbon Sleets:

Meget følsom for temperatur.

De taber hurtigt deres hårdhed ved lave temperaturer.

Kun egnet til skæring ved langsom hastighed og ved bearbejdning af bløde ikke-jernholdige metaller.

ii. HSS:

De påvirkes kun over 600 ° C og begynder at miste deres hårdhed.

HSS har god ydelse under 600 ° C.

Over 600 ° C tendens til at danne BUE

iii. Cementeret carbid:

God ydelse til 1200 ° C.

Kan bruges til meget højere skærehastigheder end HSS

iv. Sintrede Oxider eller Keramik:

Kan anvendes ved skærehastigheder på 2 og 3 gange mere end med carbider.

(vi) Værktøj Geometri:

Værktøjsgeometrien har stor indflydelse på værktøjets levetid. Vi vil diskutere effekten af ​​alle værktøjsparametre på værktøjets levetid på følgende sider:

(a) Rygvinklen.

(b) Hovedskærekant.

(c) Clearance Angle.

(d) Næse Radius.

(a) Rygvinkel:

Større rakevinkel mindre vil være skæringsvinklen, og større vil være forskydningsvinkel, hvilket reducerer skærkraften og effekten, og dermed mindre varme, der genereres under skæring, betyder reduceret skæringstemperatur, hvilket resulterer i længere værktøjslevetid.

Men på den anden side medfører stigning af rakevinklen i mekanisk svag forkant det positive rakeværktøj oplever forskydningsspænding, og spidsen vil sandsynligvis blive afskåret.

Negativ rake øger skærekraft og kraft, og dermed giver mere varme og temperatur genereret resultater i mindre værktøjslevetid.

Derfor ligger der en optimal værdi af rygraken, der afhænger af værktøjsmateriale og arbejdsmateriale. Den spænder fra -5 ° til + 15 °. En optimal værdi af rakevinkel er ca. 14 °, hvilket giver maksimal levetid.

Figur 9.28 viser skæreproces ved brug af positive og negative rakeværktøjer. Det positive rakeværktøj oplever skærebelastning, og spidsen vil sandsynligvis blive afskåret. Mens værktøj med negativ rake oplever kompressionsspænding. Karbid- og keramikværktøjet er generelt givet negativ rake, fordi de er svage i forskydning og gode i kompression.

(b) Hovedskærekant:

Figur 9.29 viser to forskellige arrangementer af primære skærekantvinkler. Fig. 9.29 (a), starter kontakten gradvist fra et punkt helt væk fra spidsen. Derfor oplever værktøjet skærekraften gradvist og over et større område. Derfor er værktøjet sikrere, og værktøjets levetid er mere i forhold til fig. 9.29 (b), hvor hovedskæringsvinklen er 90 °.

(c) Clearance Angle:

En stigning i clearance vinkel resulterer i betydeligt reduceret flank slid, så øget værktøjets levetid. Men forkanten bliver svagere, da clearingsvinklen øges. Derfor kræves en optimal værdi. Det bedste kompromis er 5 ° (med hårdmetalværktøjer) til 8 ° (med HSS-værktøjer) til almindelige arbejdsmaterialer.

(d) Næse Radius:

Næseradius forbedrer værktøjets levetid og overfladefinish.

Et forhold mellem skærehastighed, værktøjslevetid og næseradius er angivet nedenfor:

VT 0, 09 = 300R 0, 25

Hvor, R = Næse radius (til HSS værktøjsklinge SAE-2346 stål)

T = Værktøjs levetid (min)

V = Skærehastighed (m / min)

jeg. Der er en optimal værdi af næse radius, hvor værktøjets levetid er maksimalt.

ii. Hvis radius overstiger optimal værdi, reduceres værktøjets levetid.

iii. Større radius betyder større kontaktflade mellem værktøjet og emnet. På grund af hvilken mere friktionsvarme genereres, resulterer der i øget skærekraft. På grund af hvilket emnet kan starte, vibrerer, hvorfor stivhed ikke er meget høj, vil sprøde værktøjer (karbid og keramik) svigte på grund af chipping af skærekant.

(vii) Type Skærefluid og dens anvendelsesmåde:

Anvendelse af egnet skærevæske øger naturligvis værktøjets levetid eller med andre ord, for det samme værktøjslevetid øges den tilladte skærehastighed. Figur 9, 30 viser virkningen af ​​skærevæske på værktøjets levetid for forskellige værktøjsmaterialer. Værktøjets levetid øges selv med 150 pct. Med nogle hastigheder. Alle typer af skærende væsker har ikke lige stor effekt, nogle af dem mere, nogle er mindre.

(viii) Skæringens art:

Hvis skæringen er intermitterende, bærer værktøjet slagbelastning, hvilket resulterer i en chance for hurtig fejl. Ved kontinuerlig og stabil skæring er værktøjets levetid mere.

(ix) Kornstørrelse af emne:

Værktøjets levetid stiger, hvis kornstørrelsen stiger. Som om kornstørrelsen stiger, falder det gennemsnitlige antal korn pr. Firkantområde, og dermed hårdheden falder, hvilket resulterer i øget levetid.

(x) Stykke af arbejdsstykke-maskinværktøjssystem:

Højre er stivheden af ​​systemet højere vil være værktøjets levetid. Sænk systemets stivhed, højere er chancen for værktøjsfejl ved vibrationer af værktøj eller emne. Stivhed er det primære krav i tilfælde af intermitterende opskæring, specielt når der anvendes sprøde værktøjer.