Съвременните високотехнологични инструменти изискват съответстващо машинно оборудване

Инструменти, материалиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2013

Съвременното металообработване се насочва към все по-сложни и точни детайли от трудни за обработване материали (високолегирана стомана, титан, огнеупорни сплави, армирани с влакна полимери, керамика), а също така алуминиеви сплави. Партидите са малки и често подлежат на смяна, сроковете за пренастройване - съкратени. Режимите на рязане стават все по-тежки поради стремежа към все по-висока производителност.

Едновременно с това се търси повишаване на трайността на инструмента като част от политиката за съкращаване на разходите. В отговор на това е и отказът (в обосновани случаи) от течно охлаждане. Използването на скъп високотехнологичен инструмент губи смисъл, ако машините не позволяват реализиране на възможностите му.

Съвременни конструкции, инструментални материали и покрития
Съвременното машинно оборудване предлага съответстващи на характеристиките на инструмента високи скорости на главното и подавателното движение, многоосно управление със сплайнова интерполация, високи стойности на геометричната точност и точността на позициониране, статичната и топлинната стабилност, виброустойчивостта. Въз основа на това се очертава следната картина при съвременните инструменти.

Конструкции. Най-често използвани са универсалните инструменти (опашкови фрези и контурни стругарски ножове), чрез които се обработват произволни повърхнини и контури, бързо се преминава от една партида към друга. В този смисъл специалният инструмент намира все по-малко приложение. Голямото натоварване при рязане налага използването на пластини с механично закрепване, докато запояването остава в историята или пък в нискокласните производства.

Инструментални материали. Тежките режими на рязане диктуват все по-нататъшно подобряване на физико-механичните свойства на инструменталните материали. Акцентът днес пада върху твърди сплави със свръхвисока дисперсност (в субмикронната зона), режеща керамика, кермети, кубичен боров нитрид, изкуствен поликристален диамант.

Инструментални покрития. Традиционните покрития от рода на титановия нитрид отстъпват място на сложни многослойни, многоелементни и многокомпонентни покрития, осигуряващи комплекс от голям брой едновременно присъстващи свойства, необходими за предпазване на инструменталния материал от високите температури и налягания в зоната на рязане и с цел облекчаване на стружкоотвеждането.

Все по-широко навлиза сухата и квазисухата обработка
Технологичните възможности на съвременните инструменти се определят от стремежа към по-нататъшно повишаване на производителността, точността и качеството на обработваните повърхнини и намаляване на себестойността на производството. Високоскоростната обработка отговаря напълно на тези тенденции.

Свое място заема твърдата обработка, която използва универсален инструмент с дефинирана геометрия за рязане на материали с особено висока твърдост. Така се елиминира шлифоването, а заготовката се обработва окончателно и при по-ниска себестойност върху една машина. Все по-широко навлиза сухата и квазисухата обработка, която запазва ресурса на инструмента, намалява разходите и подобрява екологичните и санитарните показатели.

Фактори, влияещи върху ефективността на инструментите
Ефективността на работата на инструмента зависи в решаваща степен от техническата характеристика на машината и условията на експлоатация. Например вибрациите и радиалното биене на машината, даже при висококачествен инструмент, влошават точността и грапавостта на обработваната повърхнина и съкращават живота на инструмента.

Балансирането в две равнини с качество, не по-лошо от G2.5, е задължително за високоскоростните инструменти. Максималната стабилност и точност на закрепването във вретеното заедно с минималното радиално биене са неподлежащи на дискусия изисквания към високоскоростните инструментодържачи - най-подходящи са тези с базов конус тип HSK и термопатронник. Автоматичният мониторинг върху трайността и адаптивното управление позволяват пълно използване на ресурса на инструмента и предотвратяват прекомерното му износване.

Ресурсът се възобновява при замяна на износеното покритие с ново при условие, че методът за отстраняване не наврежда на геометрията и режещите свойства на основния материал. Спазването на експлоатационните изискванията на производителя (за максимална честота на въртене на инструмента, за сухо или течно рязане и др.) не трябва да се нарушават, в противен случай трайността на инструмента пада, възможностите му се използват непълно, появява се риск от авария.

Течното рязане ще се развива в посока на по-ефективни флуиди, прецизно и рационално насочване на течността към зоната на рязане, повишаване на налягането до 150 bar. Все по-големи технологични пространства ще заемат инструментите за суха и квазисуха обработка. Очаква се навлизането на нови режещи материали и покрития, например наноструктурирани свърхтвърди инструментални материали, ефективността на които превъзхожда всички известни до момента.

доц. Пламен Угринов, КЕЕ към ТУ София

Top