תהליך חיתוך המתכת מלווה לעתים קרובות ביצירת קוצים. קיומם של קוצים לא רק מפחית את דיוק העיבוד ואת איכות פני השטח של חומר העבודה, אלא גם משפיע על ביצועי המוצר, ולעיתים אף גורם לתאונות. שחרור בור הוא תהליך לא פרודוקטיבי, אשר לא רק מגדיל את עלות המוצר ומאריך את מחזור הייצור של המוצר, אלא גם מוביל לגריטה של המוצר כולו עקב שחרור כתמים לא נכון, וכתוצאה מכך להפסדים כלכליים.
מכיוון שההתפלה היא כה מייגעת, עדיף למצוא דרך לשלוט בה מהמקור. היום נלמד כיצד להפחית את יצירת הקוצים בכרסום קצה.
צורות עיקריות של קוצים בכרסום קצה
על פי מערכת הסיווג של חיתוך כתמי קצה חיתוך בתנועה, הכתמים הנוצרים בתהליך הכרסום הסופי כוללים בעיקר כתמים משני צידי הקצה הראשי, כתמים בכיוון החיתוך של חיתוך צד, כתמים בכיוון החיתוך של חיתוך תחתית, ולהזין ולהזין. ישנן חמש צורות של קוצים כיוונים (ראה איור 1).
באופן כללי, בהשוואה לקוצים אחרים, לקומת כיוון החיתוך הנחתך מהקצה התחתון יש מאפיינים של גודל גדול והסרה קשה. מסיבה זו, מאמר זה לוקח את כיוון החיתוך שנחתך מהקצה התחתון כאובייקט המחקר העיקרי לביצוע מחקר. לפי גודל וצורת הקוצים בכיוון החיתוך של הקצה התחתון בכרסום קצה, ניתן לחלקם לשלושת הסוגים הבאים: קוצים מסוג I (גודל גדול יותר, קשה להסרה ועלות הסרה גבוהה יותר), סוג II קוצים (בגודל קטן יותר קטן, לא ניתן להסיר או להסיר בקלות) וקוצים מסוג III הם קוצים שליליים (כמתואר באיור 2).
איור 2 סוגי קוצים בכיוון החיתוך החתוכים מהקצה התחתון במהלך כרסום
הגורמים העיקריים המשפיעים על היווצרותם של קוצי כרסום קצה
היווצרות קוצים היא תהליך עיוות חומר מורכב מאוד. גורמים שונים כגון תכונות חומר היצירה, גיאומטריה, טיפול פני השטח, גיאומטריית הכלים, מסלול חיתוך הכלים, בלאי הכלים, פרמטרי חיתוך ושימוש בנוזל קירור, כולם משפיעים ישירות על היווצרותם של קוצים. איור 3 הוא דיאגרמת בלוקים של גורמים המשפיעים על כתמי כרסום קצה. בתנאי כרסום ספציפיים, הצורה והגודל של כתמי כרסום קצה תלויים בהשפעות המשולבות של גורמים משפיעים שונים, אך לגורמים שונים יש השפעות שונות על היווצרות כתמים.
01 כניסה/יציאה של הכלי
באופן כללי, הקום שנוצר כאשר הכלי מוברג החוצה מחומר העבודה גדול יותר מהקמט שנוצר כאשר הכלי מוברג לתוך חלק העבודה. כפי שמוצג באיור 4, איור 4a מציג את משטח הקצה של הכלי מתברג אל מחוץ לחומר העבודה, אשר נוטה לייצר כתמים גדולים יותר מסוג I, בעוד שבאיור 4b, הכלי מוברג לתוך חומר העבודה, והפקעים שנוצרו. הם בדרך כלל קוצים מסוג II. הוסף WeChat: Yuki7557 כדי לשלוח מדריך 10G CNC
איור 4 ההשפעה של שיטת כרסום על היווצרות קוצים
02 זווית חיתוך מישור
לזווית החיתוך המישורית יש השפעה רבה על היווצרות של קוצים בכיוון החיתוך של חיתוך הקצה התחתון. זווית החיתוך המישורית מוגדרת ככיוון מהירות החיתוך (סינתזה וקטורית של מהירות הכלי ומהירות ההזנה) והזווית בין הכיוונים של פני קצה החומר. הכיוון של קצה חומר העבודה הוא מנקודת ההתברגות של הכלי לנקודת ההתברגות של הכלי. כפי שמוצג באיור 5, Ψ היא זווית החיתוך המישורית, והטווח שלה הוא 0 מעלות<>
איור 5 זווית חיתוך מישור
תוצאות הבדיקה מראות כי גובה הקוץ משתנה עם עומק החיתוך, כלומר, הקוץ משתנה מקוביות מסוג I לקודם מסוג II עם הגדלת עומק החיתוך. עומק הכרסום המינימלי המייצר כתמים מסוג II נקרא בדרך כלל עומק החיתוך הגבול, מבוטא ב-dcr. איור 6 מציג את ההשפעה של זווית עופרת שטוחה ועומק חיתוך על גובה הקוצים בעת עיבוד של סגסוגת אלומיניום.
איור 6 צורת קוצים וזווית חיתוך מישורית ועומק החיתוך
ניתן לראות מאיור 6 שככל שזווית החיתוך המטוס גדולה יותר, כך עומק החיתוך המגביל גדול יותר; כאשר זווית החיתוך המישורית גדולה מ-120 מעלות, גודלו של הקוצים מסוג I גדול יותר, וגם עומק החיתוך המגביל עבור המעבר לקומת מסוג II גדול. לכן, זווית חיתוך מישורית קטנה תורמת ליצירת קוצצים מסוג II, מכיוון שככל שה-Ψ קטן יותר, הקשיחות התומכת של משטח הטרמינל משופרת יחסית, והסבירות להיווצרות הקוצים פחותה.
ניתן לראות מאיור 5 שלגודל ולכיוון מהירות ההזנה תהיה השפעה מסוימת על הגודל והכיוון של המהירות המרוכבת v, ולאחר מכן תהיה השפעה על זווית החיתוך המישורית והיווצרות קוצים. לכן, ככל שמהירות ההזנה וזווית ההיסט של קצה היציאה גדולים יותר, ככל שה-Ψ קטן יותר, כך תורם יותר לדיכוי היווצרותם של קוצים גדולים יותר (כמתואר באיור 7).
איור 7 השפעת כיוון ההזנה על היווצרות קוצים
03 רצף יציאת האף של הכלי EOS
במהלך כרסום קצה, גודל הקוצים נקבע במידה רבה על ידי רצף היציאה של קצות הכלים. כפי שמוצג באיור 8: נקודה A היא הנקודה על קצה החיתוך הקטן, נקודה C היא הנקודה על קצה החיתוך הראשי, ונקודה B היא הקודקוד של חרטום הכלי. ההנחה היא שחטום הכלי חד, כלומר, הרדיוס של קשת אף הכלי אינו נחשב. אם קצה ה-BC יוצא מחומר העבודה תחילה, וקצה ה-AB יוצא מחומר העבודה מאוחר יותר, השבבים תלויים על המשטח המעובד, וככל שהכריסה מתקדמת, השבבים נדחפים החוצה מחומר העבודה, יוצרים קצה תחתון גדול יותר וחותכים החוצה. כיוון החיתוך נורה. אם קצה ה-AB יוצא מחומר העבודה תחילה, וקצה ה-BC יוצא מחומר העבודה מאוחר יותר, השבב תלוי על משטח המעבר ונחתך מחומר העבודה, ויוצר קצה תחתון בגודל קטן יותר שחותך את כתמי כיוון החיתוך.
הבדיקה מראה כי: ①רצף היציאה של חרטום הכלי המגדיל את גודל הקום הוא: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② התוצאות המיוצרות על ידי EOS זהות, אך תחת אותו רצף יציאה, גודל הקוצים המיוצר על ידי חומרים פלסטיים גדול מזה המיוצר על ידי חומרים שבירים.
רצף היציאה של חרטום הכלי אינו קשור רק לצורה הגיאומטרית של הכלי, אלא גם קשור לגורמים כמו קצב הזנה, עומק כרסום, גודל גיאומטרי של חלק העבודה ותנאי חיתוך. זהו שילוב של גורמים שונים המשפיעים על היווצרות קוצים.
איור 8 רצף היציאה של אף הכלי והיווצרות של קוצים
04 גורמים נוספים
① פרמטרים של כרסום, טמפרטורת כרסום, סביבת חיתוך וכו' ישפיעו גם הם על היווצרות קוצים. ההשפעה של כמה גורמים עיקריים כמו מהירות הזנה, עומק כרסום וכו' משתקפת על ידי התיאוריה של זווית חיתוך המטוס ותיאוריית ה-EOS של רצף יציאת האף של הכלי. אני לא אכנס כאן לפרטים.
②ככל שהפלסטיות של חומר העבודה טובה יותר, כך קל יותר ליצור כתמים מסוג I. בתהליך של כרסום קצה של חומרים שבירים, אם קצב ההזנה או זווית החיתוך המטוס גדולה, זה תורם להיווצרות של קוצים מסוג III (ליקויים).
③כאשר הזווית בין משטח הקצה של חומר העבודה למישור המעובד גדולה מזווית ישרה, ניתן לדכא את היווצרותם של כתמים עקב קשיחות התמיכה המשופרת של משטח הקצה.
④השימוש בנוזל כרסום תורם להארכת חיי הכלי, להפחתת בלאי הכלים, לשימון תהליך הכרסום ולהקטנת גודל הקוצים.
⑤ ללבוש הכלים יש השפעה רבה על היווצרותם של קוצים. כאשר הכלי נשחק במידה מסוימת, הקשת של קצה הכלי גדלה, לא רק גודל הקוצים בכיוון יציאת הכלי גדל, אלא גם גודל הקוצים בכיוון חיתוך הכלי. המנגנון צריך להיחקר לעומק.
⑥לגורמים אחרים כגון חומרי כלי עבודה יש גם השפעה מסוימת על היווצרותם של קוצים. באותם תנאי חיתוך, כלי יהלום מועילים יותר לדיכוי היווצרות כתמים מאשר כלים אחרים.
דרכים בסיסיות לשלוט על היווצרות כתמים בכרסום קצה
היווצרות כתמי כרסום קצה מושפעת מגורמים רבים, היא לא קשורה רק לתהליך הכרסום הספציפי, אלא גם קשורה למבנה היצירה, גיאומטריית הכלים וגורמים נוספים. כדי לצמצם את כתמי הכרסום הקצה, יש לשלוט ולצמצם את יצירת הכתמים מהיבטים רבים.
01 עיצוב מבני סביר
היווצרות של קוצים מושפעת במידה רבה ממבנה חומר העבודה. המבנה של חומר העבודה שונה, וגם הצורה והגודל של הקוצים בקצוות לאחר העיבוד שונים מאוד. אם חומר היצירה וטיפול פני השטח נקבעים מראש, הגיאומטריה והקצה של חומר העבודה הם גורם חשוב בקביעת היווצרותם של קוצים. איור 9 מראה כי מתווספת שיוף למשטח הקצה של חומר העבודה כדי להפחית כתמים.
איור 9 הוסף שיטת שיוף קצה יציאה
02 רצף עיבוד מתאים
לרצף העיבוד יש גם השפעה מסוימת על הצורה והגודל של כתמי הכרסום הקצה. בהתאם לצורתם ולגודלם של הקוצים, עומס העבודה והעלויות הנלוות של פירוק הם גם שונים. לכן, בחירת רצף עיבוד מתאים היא דרך יעילה לצמצם את עלות השחרור. איור 10 מראה את השימוש ברצף עיבוד מתאים כדי לשלוט ביצירת קוצים גדולים יותר.
איור 10 בחר את שיטת בקרת רצף העיבוד
באיור 10a, אם קודם קודחים את החור ולאחר מכן טוחנים את המטוס, נוצרים בקלות פתיתי חיתוך וכרסום גדולים על היקף החור; אם המטוס נטחן תחילה ולאחר מכן קודחים את החור, יש רק קוצים קטנים של קידוח-בחיתוך על היקף החור. באופן דומה, באיור 10b, גודל הקוץ שנוצר על ידי כרסום המשטח העליון תחילה ולאחר מכן כרסום קווי המתאר הקעור קטן מזה שנוצר על ידי עיבוד קו המתאר הקעור תחילה ולאחר מכן כרסום המישור.
03 הימנע משיכת הכלים
הימנעות מנסיגת כלים היא דרך יעילה להימנע מהיווצרות פקעות, מכיוון שנסיגת הכלים היא הגורם העיקרי להיווצרות קוביות בכיוון החיתוך. בדרך כלל, חותך הכרסום מייצר כתמים גדולים יותר כאשר הוא מוברג מחומר העבודה, וקורים קטנים יותר כאשר הוא מוברג לתוך חומר העבודה. לכן, יש להימנע מחותך הכרסום להסתחרר ככל האפשר במהלך העיבוד. כמו באיור 4, התקלה שנוצרה באמצעות איור 4b קטנה מזו המופקת באיור 4a.
04 בחר מסלול חיתוך מתאים
מהניתוח הקודם, ניתן לראות שכאשר זווית החיתוך של המטוס קטנה מערך מסוים, גודל הקוץ שנוצר קטן יותר. ניתן לשנות את זווית חיתוך המטוס על ידי שינוי רוחב הכרסום, קצב ההזנה (גודל וכיוון) ומהירות הסיבוב (גודל וכיוון). לכן, ניתן להימנע מיצירת קוצים מסוג I על ידי בחירת נתיב כלי מתאים (ראה איור 11).
איור 11 שליטה בשיטת נתיב הכלי
איור 11a מציג את נתיב כלי הזיגזג המסורתי, והחלק המוצל באיור מציין את החלק שבו עלולים להיווצר קוצים גדולים בכיוון החיתוך. איור 11b משתמש בנתיב כלי משופר, שיכול למנוע יצירת כתמי חיתוך. למרות שמסלול הכלי באיור 11b מעט ארוך יותר מזה שבאיור 11a ולוקח מעט יותר זמן כרסום, מכיוון שלא נדרש תהליך שחרור נוסף, השימוש באיור 11a דורש זמן שחרור רב (אם כי החלק המוצל באיור כלומר, אין הרבה מקומות שבהם נוצרים הפרוצים, אבל יש לחצות את כל הקצוות שבהם נמצאים הפרוטות בפרוצה בפועל), כך שבאופן כללי, מסלול החיתוך המוצג באיור 11b טוב יותר מהמסלול המוצג באיור. 11a במונחים של שליטה בקורים.
05 בחר פרמטרי כרסום מתאימים
לפרמטרים של כרסום קצה (כגון הזנה לכל שן, רוחב כרסום קצה, עומק כרסום קצה, וזווית גיאומטרית של הכלי וכו') יש השפעה מסוימת על היווצרות כתמים. טבלה 1 מפרטת מספר עקרונות לבחירת פרמטרי כרסום קצה כדי להקטין את גודל הקוצים.
טבלה 1 סוגי ברר ושיטות טיפול
5 שיטות שחרור בור מיוחדות
01 שחרור כתמים אלקטרוליטי
מה שנקרא שחרור אלקטרוליטי הוא שיטת שחרור כימיים, שיכולה להסיר כתמים לאחר עיבוד, שחיקה והטבעה, ולעגל או לטשטש את הקצוות החדים של חלקי מתכת.
שיטת עיבוד אלקטרוליטי המשתמשת באלקטרוליזה להסרת כתמים מחלקי מתכת, בקיצור ECD באנגלית. קבע את קתודה של הכלי (בדרך כלל פליז) ליד החלק החריף של חומר העבודה, עם מרווח מסוים (בדרך כלל 0.3-1 מ"מ) בין השניים. החלק המוליך של קתודה של הכלי מיושר עם קצה הקוץ, והמשטח השני מכוסה בשכבת בידוד, כך שהאלקטרוליזה מתרכזת בחלק הקודח. הוסף WeChat: Yuki7557 כדי לשלוח מדריך 10G CNC
במהלך העיבוד, הקתודה של הכלי מחוברת לקוטב השלילי של ספק הכוח DC, וחומר העבודה מחובר לקוטב החיובי של ספק הכוח DC. אלקטרוליט בלחץ נמוך (בדרך כלל נתרן חנקתי או תמיסה מימית נתרן כלורט) בלחץ של 0.1 עד 0.3 MPa זורם בין חומר העבודה לקתודה. כאשר ספק הכוח DC מופעל, הקום יוסר על ידי פירוק אנודי ויילקח על ידי האלקטרוליט.
תְמוּנָה
האלקטרוליט הוא מאכל במידה מסוימת, ויש לנקות את חומר העבודה ולחסום אותו לחלודה לאחר השחרור. פיזור אלקטרוליטי מתאים להסרת כתמים בחלקים נסתרים של חורים מצטלבים או חלקים בעלי צורות מורכבות. יעילות הייצור גבוהה, וזמן השחרור אורך בדרך כלל רק מספר שניות עד עשרות שניות.
שיטה זו משמשת לעתים קרובות לשחרור גלגלי שיניים, רצועות, מוטות חיבור, גופי שסתומים וחורי מעבר שמן גל ארכובה, כמו גם עיגול פינות חדות. החיסרון הוא שסביבת קופר החלק נתון גם לאלקטרוליזה, המשטח יאבד את הברק המקורי שלו, ואף ישפיע על דיוק הממדים.
02 שחרור זרימת שוחקים
עיבוד זרימה שוחקת (Abrasive Flow Machining, AFM) הוא תהליך גימור ופיזור חדש שפותח בסוף שנות ה-70 בחו"ל. תהליך זה מתאים במיוחד לקורות שזה עתה נכנסו לשלב הגימור, אך עבור חורים קטנים וארוכים ותבניות מתכת עם תחתית לא סבירה וכו' אינן מתאימות לעיבוד.
03 שחיקה ופיזור מגנטית
במהלך השחזה המגנטית מכניסים את חומר העבודה לשדה המגנטי הנוצר על ידי שני הקטבים המגנטיים, וברווח שבין חומר העבודה לבין הקטבים המגנטיים מניחים חומרים שוחקים מגנטיים. תחת פעולת הכוח המגנטי, החומרים השוחקים מסודרים בצורה מסודרת לאורך כיוון קו הכוח המגנטי ליצירת מכונת שחיקה מגנטית רכה וקשיחה. מברשת, כאשר חומר העבודה מסתובב ורוטט צירית בשדה המגנטי, חומר העבודה והחומר השוחק ינועו זה ביחס לזה, והמברשת השוחקת תטחן את פני השטח של חומר העבודה; שיטת השחזה המגנטית יכולה לטחון ולפרוק את החלק בצורה יעילה ומהירה, מה שמתאים לחלקים מחומרים שונים, גדלים שונים ומבנים שונים הם שיטת גימור בהשקעה נמוכה, יעילות גבוהה, יישום רחב ואיכות טובה.
נכון לעכשיו, מדינות זרות הצליחו לטחון ולטשטש את המשטחים הפנימיים והחיצוניים של הגוף המסתובב, חלקים שטוחים, שיני גלגלי שיניים, פרופילים מורכבים וכו', להסיר קשקשי תחמוצת על חוטים ולנקות מעגלים מודפסים.
04 שחרור תרמית
שחרור תרמית (TED) הוא לשרוף את הקוצים על ידי שימוש בטמפרטורה הגבוהה שנוצרת לאחר התפרקות התערובת של גז מימן וחמצן או חמצן וגז טבעי. זה להעביר חמצן וחמצן או גז טבעי וחמצן לתוך מיכל סגור, ולהצית אותו דרך מצת, כך שהתערובת תתפוצץ ברגע ותשחרר כמות גדולה של אנרגיית חום כדי להסיר כתמים. עם זאת, לאחר פיצוץ וצריבה של חומר העבודה, האבקה המחומצנת שלו תיצמד לפני השטח של חומר העבודה, אותו יש לנקות או להחמיץ.
05 מיראי עוצמה אולטרסאונד ניקוי בור
טכנולוגיית שחרור אולטרה-קולית עוצמתית של מיראי היא שיטת שחרור בור שהפכה פופולרית בשנים האחרונות. יעילות הניקוי היא פי 10 עד 20 מזו של מכונות ניקוי קולי רגילות. החורים מפוזרים באופן שווה במיכל המים, כך שאין צורך להשתמש בניקוי קולי ניתן להשלים את המינון תוך 5 עד 15 דקות בו זמנית.
