Главная режущая кромка: главная режущая кромка | это… Что такое главная режущая кромка?

Элементы резца | Виды резцов

Плоскость резанияУглы резца

Плоскости резания

Для определения углов резца устанавливаются исходные плоскости: основная и плоскость резания (рис. 1.6).

Плоскость резания – плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку.

Основная плоскость – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. У токарных и призматической прямоугольной формы в качестве этой плоскости можно принять опорную поверхность резца. У долбежных резцов основная плоскость перпендикулярна опорной поверхности.

Рассмотрим части и в соответствии с ГОСТ 6897 и 6898.

Рисунок 1.6 – Поверхности и исходные плоскости резца при точении, строгании и долблении

Рисунок 1.7 – Элементы резца. Рисунок 1.8 – Высота и длина головки резца

Элементы резца

Резец (рис. 1. 7) состоит из головки, т. е. рабочей части резца, и тела, или стержня, служащего для в суппорте или державке.

Высота головки резца (рис. 1.8) – расстояние между вершиной резца и опорной поверхностью, измеренное перпендикулярно этой поверхности. Высота головки обозначается буквой h и измеряется в миллиметрах. Высота головки резца может иметь отрицательное значение.

Длина головки резца (см. рис. 1.8) -наибольшее расстояние от вершины резця до линии выхода поверхности заточки, измеренное параллельно продольным граням тела резца. Длина голоики обозначается буквой l и измеряется в миллиметрах.
Различают переднюю и задние поверхностн, режущие кромки и вершину резца (см. рис. 1.7).

Передняя поверхность – поверхность резца, по которой сходит стружка. Задние поверхности – поверхности резца, обращенные к обрабатываемой детали.

Режущая кромка – кромка, образованная пересечением передней н задних поверхностей. Различают главную режущую кромку, выполняющую основную работу резания, и вспомогательную режущую кромку. Резцы могут иметь одну (например проходные) или две (например отрезные; вспомогательные режущие кромки).

Задняя поверхность, примыкающая к главной режущей кромке, называется главной задней поверхностью.

Вершина резца – место сопряжения главной режущей кромки со вспомогательными. Вершина резца может быть н плане острой или закругленной.

Виды резцов

Резцы могут быть правыми и левыми.

Правые резцы (рис. 1.9, б)- резцы, у которых при наложении на них сверху ладони – правой руки так, чтобы пальцы были направлены к вершине, главная режущая кромка будет расположена в сторону большого пальца. На токарном станке эти резцы работают при подаче справа налево, т. е. по направлению к станка.

Левые резцы (рис. 1.9, а) резцы, у которых при указанном способе наложения левой руки главная режущая кромка будет расположена в сторону большого пальца.
Головка резца может иметь различную форму и различное расположение относительно стержня резца (рис. 1.10).

Рисунок 1.10 – Формы резцов

Рисунок 1.9 – Резцы. а – правый, б – левый

Рисунок 1.11 – в статическом состоянии

Прямыми резцами называются такие резцы, у которых ось (ось симметрии) в плане и боковом виде прямая.

Отогнутыми резцами называются такие резцы, у которых ось в боковом виде прямая, а в плане изогнутая.

Изогнутыми резцами называются такие резцы, у которых ось в плане прямая, а в боковом виде изогнутая.

Резцы с оттянутой головкой – это такие резцы, у которых головка уже (тоньше) тела. Головка может быть расположена относительно оси тела резца или симметрично, или с одной стороны, причем головка может быть прямой, отогнутой в сторону или изогнутой.

Вправо (или влево) оттянутыми резцами называются такие, у которых при указанном ранее способе наложения ладони правой (или соответственно левой) руки головка оказывается сдвинутой в сторону большого пальца.

Рассмотрим как геометрического тела, находящегося в покое (статическое состояние). Ниже рассматриваются углы прямого резца, ось которого установлена перпендикулярно направлению продольной подачи, а вершина расположена по (рис. 1. 11). Различают углы главные, вспомогательные и углы в плане.

Углы резца

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость. К ним относятся следующие углы.

Главный задний угол α – угол между следами главной задней поверхности резца и плоскости резания.

Угол заострения β – угол между следами передней и главной задней поверхностей резца.

Передний угол γ – угол между следом плоскости, перпендикулярной к плоскости резания, проходящей через главную режущую кромку, и следом передней поверхности резца.

Угол резания δ – угол между следом передней поверхности и плоскости резания. Обычно δ = α + β = 90° – γ (1.5)

Вспомогательные α₁, φ₁, β₁ измеряются во вспомогательной секущей плоскости (см. рис. 1.11) и определяются по аналогии с главными углами резца.

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость н направлением подачи.

Вспомогательна угол в плане φ₁ – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине в плане ε – угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Из рис. 1.11 видно, что ε + φ + φ₁ = 180°. (1.6)

λ – называется угол, заключенный между режущей кромкой и прямой линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. различную геометрическую форму и конструкцию. Но тем не менее, каким бы не был процесс резания, каким бы инструментом он не осуществлялся, какие бы силы не приводили инструмент в действие — резание металлов всегда представляет собой один и тот же процесс образования и затем удаления стружки с поверхности детали. Этот процесс подчинен общим законам резания. Знание законов резания позволяет установить целесообразную форму режущей части инструмента, независимо от того, что приводит его в движение: механический двигатель или мускулы человека.

Рис. 1. Элементы режущей части инструмента: а — зубила; б — резца.

Что же представляет собой режущая часть инструмента?

Основными элементами режущей части инструмента (рис. 1) являются:
а) передняя поверхность, по которой сходит стружка;
б) главная задняя поверхность, обращенная к обрабатываемому предмету, и
в) главная режущая кромка, образованная пересечением передней и задней поверхностями. Взаимное расположение этих элементов образует клиновидную форму тела инструмента в сечении нормальном к его режущей кромке.

Режущая часть самого простого инструмента, как например, слесарное зубило (рис. 1, а), образуется только двумя упомянутыми поверхностями. У более сложных инструментов (рис. 1, б), кроме передней и главной задней поверхности, имеются еще и вспомогательные задние поверхности и, соответственно, вспомогательные режущие кромки. Режущие кромки, образованные на стыках сопряжения главных и вспомогательных режущих кромок, называются переходными режущими кромками. Переходные режущие кромки затачиваются по радиусам или как угловые фаски.

Рис. 2. Углы режущего инструмента

Передние и задние поверхности инструмента располагаются под определенными углами друг к другу, величина и положение которых решающим образом сказываются на процессе резания. Этим углам (углам заточки) присвоены определенные постоянные названия и обозначения, общие для всех инструментов. Обратимся к рис. 2. По ней можно создать ясное представление об углах режущего инструмента.

Углы заточки резца принято определять по отношению к двум-исходным плоскостям: основной плоскости, т.

е. плоскости параллельной направлению поперечной и продольной подачи, и плоскости’ резания, плоскости касательной к поверхности резания и проходящей через режущую кромку.

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости. К ним относятся:
а) передний угол f (гамма), т. е. угол между плоскостью перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную-режущую кромку и передней поверхностью инструмента;
б) главный задний угола (альфа)—угол между главной задней поверхностью инструмента и плоскостью резания;
в) угол резания о (дельта) или угол между передне® поверхностью инструмента и плоскостью резания. Этот угол равен сумме заднего угла а и угла заостроения р (бета).

Углы а имеются как у главных, так и у вспомогательных поверхностей. В последнем случае они получают дополнительное название вспомогательных задних углов и обозначаются Otj .

Угол наклона главной режущей кромки — это угол, заключенный между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Назначение переходных режущих кромок состоит в том, чтобы увеличить стойкость вершины (углового сопряжения двух режущих кромок). Они обычно выполняются в виде скругления R точки сопряжения главной и вспомогательной режущих, кромок, показанного на рис. 18, либо в виде переходной фаски.

Рис. 3. Элементы режущей части инструмента.

Особое место в геометрии инструмента занимает радиус округления режущей кромки р(ро). Округление р, видимое на рис. 3, специально не создается на инструменте, а получается самопроизвольно. Это происходит потому, что заточить абсолютно остро режущую кромку невозможно, да и у такой кромки очень скоро получилось бы при работе это естественное округление р, «существенно влияющее на процесс резания и повышение стойкости -инструмента.

Рис. 4. Углы режущей части слесарных инструментов: а —зубила; б — крейцмейселя; в — шабера; г — ножовочного полотна; д — напильника; е — сверла; ж — развертки; з — метчика.

Описанные выше геометрические элементы представляют основу ;режущей части всех инструментов. На рис. 21 можно легко найти их в любом слесарном и механическом инструменте.

Теперь рассмотрим значение этих элементов. Нужно выяснить «опрос о том, как эти геометрические элементы влияют на величину сил, действующих при резании, стойкость инструмента и чистоту обработанной поверхности. Чтобы дальнейшее изложение было понятным, вначале расскажем о силах, которые возникают и преодолеваются при резании. Для этого представим процесс пришабривания плоскости. Чтобы образовать стружку во время при-шабриваиия, слесарю приходится вдавливать левой рукой режущую кромку шабера в поверхность детали, а правой рукой жать на его рукоятку, толкая шабер вперед. Таким образом, рабочий преодолевает две силы: силу отталкивания от поверхности металла, которая называется нормальной силой Р, И силу сопротивления металла срезанию, называемую силой резания Рг Очевидно, чем меньше эти силы, тем легче срезать стружку.

При более сложных процессах резания (при сверлении или развертывании), когда главный угол в плане не равен 0°, то нормальная сила Р направлена также наклонно. Поэтому, в этом случае сила Р раскладывается на составляющие, одна из которых направлена по радиусу инструмента и называется радиальной силой Р у , а другая — против направления подачи инструмента и называется силой подачи Рл .

Величина всех перечисленных сил непостоянная. Она изменяется в зависимости от многих обстоятельств и, в том числе, на нее влияют и геометрические элементы инструмента.

Теперь мы имеем возможность вернуться к выяснению роли отдельных геометрических элементов. Передний угол пожалуй, один из самых важных” элементов инструмента. Чем больше угол f , тем меньше силы, действующие на инструмент и, особенно, нормальная сила Р с составляющими ее силами Ру и Рх. Казалось бы, что в связи с этим следовало бы стремиться к наибольшей величине угла. Однако, наблюдая работу ряда инструментов, можно увидеть, что часто угол f делается, наоборот, минимальным и даже отрицательным. Иногда такая величина переднего угла является следствием особых технологических условий изготовления инструмента.

Так, например, у напильников угол лежит в пределах от 0 до 12° потому, что при их насекании трудно получить положительную величину угла. Чаще же всего, и особенно у чистовых слесарных инструментов, величина переднего угла выбирается минимальной, чтобы улучшить чистоту обработанной поверхности. Это особенно ярко проявляется в процессе пришабривания, при котором шабер устанавливается под задним углом а, приблизительно равным 20°, а угол его заострения чаще всего бывает равным 90е. Следовательно, имея угол резания о, равный 110°, шабер работает не с положительным, а с отрицательным углом (—20°). При такой форме режущей части шабер не режет, а скоблит металл. Если бы в данном случае инструмент имел положительный передний угол, то нормальная сила Р могла бы быть настолько незначительной, что шабер самопроизвольно врезывался бы в металл глубже, чем это необходимо, или выход его из металла был бы не таким плавным, как это требуется для получения высокой степени чистоты поверхности.

Рис. 5. Силы при резании.

Стремление увеличить размер переднего угла с целью уменьшения сил резания резко сказывается на уменьшении прочности инструмента. Чем прочнее обрабатываемый материал, тем меньше должен быть угол у , потому что его увеличение не снижает давления резания, но зато ослабляет режущую кромку и ухудшает условия отвода тепла, образующегося при резании у этой кромки. При обработке хрупких материалов давление резания передается инструменту ближе к режущей кромке и поэтому требует большей величины угла заострения инструмента р. По этой причине для слесарных зубил рекомендуются, например, такие углы заострения: при обработке мягких материалов 45°, средних 60° и твердых 70°.

Несколько слов о влиянии заднего утла а. Как известно, назначение этого угла состоит в уменьшении трения инструмента об обработанную поверхность. Тем не менее этот угол нельзя считать второстепенным элементом режущей части, только уменьшающим трение. Величина угла а существенно отражается на качестве инструмента. Для тех инструментов, которые срезают тонкие стружки и в связи с этим изнашиваются, главным образом, по задней поверхности, угол а должен быть настолько большим, насколько это позволяют прочность инструмента и условия отвода тепла от его режущей кромки. При большем заднем угле а округление режущей кромки р может быть меньше, отсюда могут быть меньше смятие металла при резании, трение о заднюю поверхность и нормальная сила Р.

При большей величине угла а меньше изнашивается инструмент и по задней поверхности. Как известно, инструмент работает нормально до тех пор, пока площадка износа на его задней поверхности не превысит определенной ширины.

Существенное влияние на процесс резания оказывает угол в плане <р. Он определяет величину заборного конуса такого инструмента, как сверла, развертки, метчики, плашки. С уменьшением угла ср сильно растет радиальная сила Ру и уменьшается сила подачи Рх. Это свойство угла в плане используется, например, при конструировании ручных разверток, у которых угол ® имеет весьма малую величину, благодаря чему рабочему ‘не приходится прикладывать много силы, чтобы подавать развертку вдоль обрабатываемого отверстия. Наряду с этим, чем меньше угол в плане, тем чище обработанная поверхность и тем выше стойкость инструмента. В связи с тем, что меньшая величина угла ® позволяет срезать менее толстые и более широкие стружки, при этом увеличивается длина соприкосновения режущей кромки с обрабатываемым материалом, улучшается отвод тепла от режущей кромки и стойкость инструмента повышается. Срезание более тонких стружек уменьшает “шероховатость обработанной поверхности и, следовательно, увеличивает ее чистоту.

Немаловажную роль в резании играет и величина округления режущих кромок р. Чем больше р, тем труднее врезаться в поверхность металла, тем больше нормальная сила Р, особенно при снятии тонких стружек. Слесарям известно, что малейшее затупление шабера уже требует больших усилий, чтобы врезаться в поверхность металла. Поэтому так часто и тщательно им приходится заправлять режущую кромку этого инструмента.

Таковы краткие сведения об устройстве режущей части инструмента. Они будут полезны слесарю-инструментальщику не только при пользовании инструментом, но окажутся ценными и при изготовлении режущего инструмента.

Реклама:

Читать далее:

Ручной режущий инструмент

Статьи по теме:

• Ремонт пресс-форм
• Технология изготовления пресс-форм
• Детали пресс-форм
• Классификация и конструкция пресс-форм
• Способы получения изделий пресс-формах

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

1.2. Координатные плоскости, поверхности и углы режущего лезвия

Общетехнические дисциплины / Резание материалов / 1.2.      Координатные плоскости, поверхности и углы режущего лезвия

Рабочая часть любого режущего инструмента состоит из одного или многих режущих лезвий. На лезвии (рис. 1.4) затачиваются передняя поверхность 1, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой; главная задняя поверх ность 3, контактирующая с поверхностью резания; вспомогательная задняя поверхность 5, обращенная к обработанной поверхности. При пересечении передней и главной задней поверхностей образуется главная режущая кромка 2, а при пересечении передней и вспомогательной задней – вспомогательная режущая кромка 6.

Главной режущей кромкой формируется большая сторона сечения срезаемого слоя, а вспомогательной – меньшая. Вспомогательных кромок может быть две. Режущие кромки никогда не бывают абсолютно острыми; образующие их поверхности сопрягаются по радиусу округления.

Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной режущего лезвия 4.

Расположение режущих кромок в пространстве определяет особенности режущего лезвия и оценивается относительно так называемых координатных плоскостей. Рассмотрим их на примере токарного резца.

Для определения положения режущих кромок резца (рис. 1.5) принимают следующие координатные плоскости: 1 – основная; 2 – резания; 3 – рабочая; 4 – главная секущая, а также вспомогательная секущая плоскость (на рисунке не показана). Координатные плоскости рассматривают в различных системах координат:

· статическая система имеет начало в рассматриваемой точке режущей кромки и ориентирована относительно направления скорости главного движения резания;

· кинематическая – ориентирована относительно направления скорости результирующего движения резания;

· инструментальная – ориентирована относительно элементов режущего инструмента, принятых за базу.

Основной плоскостью (рис. 1.5) (в статической системе координат) называется плоскость, проведенная перпендикулярно направлению скорости главного движения. У токарных резцов эта плоскость совпадает с их нижней опорной поверхностью.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости. При установке токарного резца по линии центров станка и отсутствии подачи плоскость резания расположена перпендикулярно к нижней опорной поверхности резца.

Рабочая плоскость  – это плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения и движения подачи.

Так как углы резца двугранные, определяются они в секущих плоскостях. Эти плоскости должны быть перпендикулярны к ребру угла, которым является режущая кромка.

Главной секущей плоскостью  называется координатная плоскость, перпендикулярная к линии пересечения основной плоскости 1 и плоскости резания 2 (см. рис. 1.5). В связи с тем, что плоскость резания касательная к главной режущей кромке в рассматриваемой точке, главная секущая плоскость всегда нормальна к ее проекции на основную плоскость.

Вспомогательной секущей плоскостью называется плоскость, перпендикулярная (в рассматриваемой точке) к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

По расположению режущих кромок относительно координатных плоскостей определяют геометрию режущего лезвия (углы его заточки).

Углы в главной секущей плоскости называются главными (они определяют режущий клин, отделяющий от припуска слой металла, превращаемый в стружку), во вспомогательной секущей плоскости – вспомогательными. В главной секущей плоскости N – N   (рис.

1.6) рассматривают главные задний и передний углы, углы заострения и резания.

Главным передним углом (g) называется угол между передней поверхностью резца (или касательной к ней) и основной плоскостью в рассматриваемой точке главной режущей кромки. Он имеет положительное значение, если передняя поверхность направлена вниз от режущей кромки; отрицательное – если передняя поверхность направлена вверх от нее; равен нулю – если передняя поверхность параллельна основной плоскости.

Вспомогательный передний угол g₁ – это угол между передней поверхностью и плоскостью, параллельной основной плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку.

Главным задним углом (a) называется угол между главной задней поверхностью резца (или касательной к ней) и плоскостью резания.

Вспомогательный задний угол (a₁) – это угол между касательной к вспомогательной задней поверхности резца и плоскостью, проведенной через точку вспомогательной режущей кромки перпендикулярно к основной плоскости.

Углом заострения (b) называется угол между главной задней и передней поверхностями резца (или касательными к ним).

Углом, резания (d) называется угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца (или касательной к ней).

При положительном значении угла g между углами существуют следующие зависимости:

a + b + g = 90^о;         a + b = d;

  d + g = 90^о;               d = 90^о — g

При отрицательном значении угла g угол d > 90^о.

В основной плоскости измеряются углы в плане.

Главным углом в плане (j) называется угол между плоскостью резания и рабочей плоскостью. Для резца он определяется проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане (j₁) называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Углом в плане при вершине (e) называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Между этими углами существует соотношение:

j + j₁ + e = 180^о

Задний угол и углы в плане всегда положительны.

В плоскости резания (рис. 1.7) измеряется угол наклона главной режущей кромки (l). Это угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью. Если вершина резца – низшая точка кромки, то угол l – положительный, если высшая, то l – отрицательный

Все определения углов резца даны для случая, если вершина резца установлена на уровне оси вращения обрабатываемой детали и геометрическая ось стержня резца расположена перпендикулярно к оси вращения обрабатываемой детали. Нарушение этих условий приводит к изменению углов.

Углы токарных резцов и других видов режущих инструментов измеряются в одних и тех же координатных плоскостях. Исключение составляет угол a. Для сверл, зенкеров, разверток и фрез задний угол рассматривают в плоскости, параллельной подаче.

Геометрические параметры резца a, g, a₁, g₁, измеряются в сечениях, перпендикулярных к проекциям режущих кромок на основную плоскость. Однако обеспечить на заточных станках положение затачиваемого инструмента относительно шлифовального круга, при котором получают требуемые геометрические параметры в таких сечениях, в большинстве случаев невозможно. Заточные станки позволяют воспроизвести геометрию резания только в продольном и поперечном сечениях резца, перпендикулярных к основной плоскости.

Геометрия резцов токарных станков

Опубликовано admin Янв 3, 2011 в Токарные станки

Резцы являются основным видом инструмента, применяемого на токарных станках для выполнения самых разнообразных работ. Резец состоит из головки и державки. Головка выполняет работу резания и является наиболее важной частью резца. Державка служит для закрепления резца в резцедержателе и может иметь круглое, квадратное или прямоугольное сечение. Проходной токарный резец. У его головки различают: переднюю поверхность, по которой сходит стружка во время точения, заднюю главную и заднюю вспомогательную поверхности, обращенные к обрабатываемой заготовке.

При пересечении передней и задней поверхностей образуется главная режущая кромка, при пересечении передней и задней вспомогательной поверхностей образуется вспомогательная режущая кромка. Пересечение главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину резца. С целью повышения стойкости резца его вершину делают не острой, а либо скругляют по радиусу, который называется радиусом при вершине, либо делают дополнительную прямолинейную режущую кромку, которая называется переходной.

Взаимное расположение поверхностей относительно друг друга определяется углами резца. Величина углов выбирается в зависимости от типа резца, рода обрабатываемого материала и материала резца, условий работы.

Для отсчета углов введены исходные плоскости: основная плоскость, плоскость резания, главная и вспомогательная секущие плоскости.

Основной называется плоскость, параллельная продольной и поперечной подачам. У токарных резцов она совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. Она перпендикулярна основной плоскости.

Плоскость, пересекающая главную режущую кромку и перпендикулярная проекции этой кромки на основную плоскость, называется главной секущей плоскостью. Плоскость, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, называется вспомогательной секущей плоскостью. Углы, измеренные в главной секущей плоскости, называются главными углами: главный задний угол; передний угол; угол резания и угол заострения.

Главным задним углом ос называется угол, образованный главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Он служит для уменьшения трения задней поверхности резца об обрабатываемую заготовку. Его величина выбирается в зависимости от вида обработки и материала обрабатываемой детали.

Передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проходящей через главную режущую кромку. Величина переднего угла назначается в зависимости от формы передней поверхности, материала режущей части резца и заготовки, условий работы. Передний угол в значительной степени определяет прочность и стойкость режущего инструмента, усилие резания и потребляемую мощность.

С увеличением переднего угла облегчается процесс резания, повышается чистота обработки, но снижается прочность и стойкость резца. Передние углы могут быть как положительными, так и отрицательными. При отрицательных углах прочность режущей кромки увеличивается, но процесс резания затрудняется. Положительные углы применяются при обработке вязких материалов и в том случае, когда материал резца обладает достаточной прочностью, отрицательные углы — при обработке твердых прочных материалов, при прерывистом резании и в том случае, когда материал резца имеет недостаточную прочность на изгиб и боится ударов.

Углом резания называется угол, образуемый плоскостью резания и передней поверхностью резца. Его величина изменяется в пределах от 60 до 100°. Чем тверже обрабатываемый материал, тем больше угол.

Углом заострения называется угол между передней и задней главной поверхностями резца. Между главными углами существует следующая зависимость (с учетом знака угла).

Весьма важную роль в процессе резания играют углы в плане: главный угол в плане и вспомогательный. Они представляют собой углы соответственно между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость и направлением продольной подачи. Величина углов выбирается в зависимости от жесткости системы станок — инструмент — деталь и вида обработки. При жестком креплении детали и инструмента главный угол в плане выбирается в пределах 30—45°, при нежестком креплении, а также при обработке длинных тонких валов в пределах 60—90°. При чистовой обработке величина угла может составлять 10—20°.

Вспомогательный угол в плане влияет на чистоту обработанной поверхности и на стойкость резца. С уменьшением величины угла улучшается чистота поверхности и возрастает стойкость резца.

Вспомогательный угол в плане назначают в пределах от 10 до 45° в зависимости от жесткости деталей: меньший угол для жестких и больший для нежестких деталей.

Угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость называется углом при вершине.

Углом наклона главной режущей кромки называется угол, образованный самой кромкой и линией, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости.

Угол считается отрицательным, если вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, положительным, — если она является наинизшей точкой, и равным нулю, если режущая кромка параллельна основной плоскости.

Измеряется угол в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Направление угла влияет на прочность головки резца (при положительном угле она увеличивается) и на направление схода стружки. При положительном угле стружка сходит в сторону обработанной поверхности, при отрицательном — в сторону обрабатываемой поверхности, при угле, равном нулю, стружка сходит перпендикулярно режущей кромке.

1.1.2. Угловые параметры инструмента – septilos.ru

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы режущая часть инструмента имела форму клина. Основными элементами режущей части инструмента являются передняя и задняя поверхности клина, пересечение которых образует главную режущую кромку. Пересечение передней и боковых поверхностей клина образует вспомогательные кромки Если эти кромки принимают участие в формировании новой поверхности, то они называются вспомогательными режущими кромками. При открытом резании (формирование плоских н криволинейных поверхностей) в работе участвует только главная режущая кромка. При полузакрытом резании (например, формирование четверти) наряду с главной режущей кромкой в работе участвует и одна вспомогательная режущая кромка. Для закрытого резания (например, пиление, фрезерование пазов) характерно участие трех режущих кромок — главной и двух вспомогательных.

Теоретически режущая кромка — это линия пересечения двух поверхностей. В реальном инструменте режущая кромка представляет собой переходную поверхность, сопрягаемую с передней и задней или передней и боковой поверхностями клина. Размеры и форма этой поверхности характеризуют износ и затупление инструмента Износ определяется радиусом закругления, величиной линейного укорочения по передней поверхности или по биссектрисе угла заострения, площадью изношенной части и т. п. Под затуплением инструмента понимается измерение его микрогеометрии в результате износа.

Углы инструмента измеряют п главной секущей плоскости, перпендикулярной проекции режущей кромки на основную плоскость (плоскость чертежа) в рассматриваемой точке режущей кромки. Передний угол у — угол между плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, и касательной к передней поверхности. Задний угол а — угол между следом плоскости резания и касательной к задней поверхности инструмента. Угол заострения 0 — угол между передней и задней поверхностями (рис. 1, а).

Во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость (сечения А — А, рис. I, б), различают задний угол по вспомогательной режущей кромке α всп. Угол наклона режущей кромки к — угол, между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину инструмента параллельно основной плоскости (рис. 1, я). Для уменьшения трения отдельные типы инструмента изготовляют с углами поднутрения (рис. 1, е)

Угловые параметры инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания, качество обработанной поверхности, производительностью процесса и стойкость инструмента. Оптимальные угловые параметры зависят от конкретных условий обработки Проанализируем выбор угловых параметров на примере фрезерования древесины.

Рис 1 Угловые параметры инструмента:
а — главные углы, б — задний углы по вспомогательной режущей кромке, в — угол наклона режущей кромки, г — угол поднутрения. 1 — передняя поверхность.

Pис 2 Влияние переднего угла γ на показатели процесса α .. высоту неровностей Rm mах при фрезе ровании инструментом с различным радиусом затупления, 1 — р = 25 нкм, 2 — р = 15 мкм 3 — р — б мкм б — износ инструмента

Передний угол. Увеличение переднего угла приводит к снижению усилий резания и, как следствие, — к направленному перерезанию волокон и увеличению стойкости инструмента. Влияние переднего угла на шеро ховатость поверхности при продольном фрезеровании древесины показано на рис. 2, α При переходе от продольного к продольно-торцевому резанию возможно появление неровностей разрушения в виде заколов на обработанной поверхности (фрезерование против слоя). Установлено [10], что в этом случае уменьшение переднего угла приводит к повышению качества поверхности, так как со стороны передней поверхности создается дополнительное давление ни срезаемую стружку, которое препятствует образованию опережающей трещины Эти справедливо для фрезерования с малыми подачами на резец (Sz≤I мм).

При больших подачах положительного влияния малых передних углов не наблюдается. При фрезеровании в торец и поперек волокон необходимо стремиться к увеличению переднего угла, так как при малых значениях этого угла и больших усилиях резания увеличиваются число концевых сколов и шероховатость поверхности. Увеличение переднего
рис. 2, б представлены данные, характеризующие влияние переднего угла на износ инструмента при фрезеровании древесины. Выбор больших передних углов целесообразен и при обработке древесных материалов. В то же время не исключается применение в обоснованных случаях инструмента с нулевыми или отрицательными передними углами. Например,
кромок щитов применяют пилы с отрицательным передним углом (γ = —20°), что обеспечивает качественное перерезание этого материала с опорой на основу (кромку щита).
Угол заострения Величину угла заострения выбирают в зависимости от прочности материала резца Установлено, что при угле заостре¬ния 40 ..45° обеспечивается необходимое сопротивление режущей кромки выкрашиванию. Взаимосвязь угла заострения с передним и задним углами видна из формулы 0=90″—(γ α)

Задний угол. Наличие заднего угла инструмента обеспечивает свободное перемещение инструмента по обрабатываемой поверхности и уменьшение трения и износа по задней поверхности При малом заднем угле увеличивается площадь контакта и, следовательно, возрастают усилия резания. Это наиболее проявляется при задних углах а≤5° В то же время значительно увеличивать задний угол нельзя, так как при этом уменьшается прочность режущего клина. Поэтому рекомендуются значения заднего угла 10… 20˚. При обработке древесных материалов процесс резания происходит с малой толщиной стружки и абразивным воздействием обрабатываемого материала, что приводит к малому износу по передней поверхности инструмента и образованию площадки износа по задней поверхности инструмента.

Интенсивность износа по задней поверхности тем меньше, чем больше задний угол Анализируя влияние заднего и переднего углов, необходимо учитывать кинематику процесса резания. При вращательном движении инструмента и поступательном движении обрабатываемого материала значения заднего и переднего углов будут отличаться от их значений в статике.

как геометрия влияет на рез

3 Марта 2021

Просмотров: 4252

Главная задача любого ножа — резать. Однако один экземпляр может легко справиться даже с самой тонкой нарезкой, а другой – кромсает продукт, требует усилий со стороны повара. Все дело в качестве режущей кромки ножа. В зависимости от ее вида, степени износа и типа заточки, находятся режущие свойства всего ножа. Для клинков разного назначения добросовестные производители кропотливо подбирают форму и геометрию ножа, угол заточки, чтобы изделие в полной мере справлялось со своим функционалом и имело долгий срок службы.

 

Виды режущей кромки ножа по форме

Чтобы определить, какая форма у режущей кромки, на нее необходимо взглянуть вооруженным глазом с торца. В зависимости от того, какой формы поперечное сечение клинка, удастся определить и вид используемой производителем заточки. Спуски могут быть прямыми, вогнутыми, выпуклыми, толщина сведения спусков напрямую влияет на режущие свойства ножа — чем этот показатель меньше, тем лучше. Профессионалы различают десятки видов форм режущей кромки, все они являются производными следующих типов сечения:

1. Клиновидное. Боковые спуски выглядят как прямые, сходятся вместе в верхней точке. Получается заострённая кромка в виде равнобедренного прямоугольника. Если такой тип лезвия сочетается с минимальным углом острейшей заточки, то нож обладает великолепными режущими свойствами – площадь соприкосновения с продуктом минимальна, он легко прорезает его структуру. Важное значение здесь имеет качество и определенная твердость закалки стали. При использовании слишком мягких сортов (нержавейки) такая режущая кромка будет подгибаться и тупиться очень быстро. Поэтому в ножах из нержавейки клиновидную форму режущей кромки не используют. А вот для ножей из высокоуглеродистой стали — это оптимальный вариант.
    
2. Вогнутое. Боковые спуски вогнуты посередине, расширяются в верхней части. Режущая кромка также тонкая с минимальным углом. Однако из-за того, что в высоту она также слишком тонкая, лезвие становится хрупким и не подходит для создания кухонных или других видов ножей для больших нагрузок. Такое лезвие может раскрошиться при попытке нарезать твердый продукт. По этой причине вогнутую режущую кромку используют преимущественно в бритвенном инструменте. Адаптированный вариант такой кромки используют многие европейские производители ножей. Они пошли на хитрость – сделали более прямоугольное сечение верхней части лезвия, что добавило ему прочности.
    
3. Выпуклое. Сделав режущую кромку выпуклой формы, удается значительно укрепить ее, сделать устойчивой к ударам и высоким нагрузками. Правда, в ущерб остроте. Зато такая форма сечения актуальна для хозяйственного инструмента и оружия, ее используют в производстве топоров, тесаков, мечей, кинжалов.

 

Угол режущей кромки ножа — возможные варианты

Геометрия клинка очевидна — это длинный клин (и его вариации) с тонкой режущей кромкой. Чем тоньше это полотно и меньше угол заточки, тем успешнее нож раздвигает слои материала, тем меньше усилий для этого необходимо. Существует такая примерная классификация клинков по величине угла заточки:

• до 20 градусов — хирургический инструмент, бритвы, лезвия для деликатного реза;
• 20-25 градусов — поварские ножи;
• 25-30 градусов — охотничьи, хозяйственные, туристические ножи;
• 30-40 градусов — ножи и инструмент, рассчитанные на удары.

По внешним особенностям и заточке лезвия выделяют такие виды режущей кромки ножа:

1. С односторонней заточкой. Другое название — стамесочные. Применяется в производстве рабочего инструмента, мечей самураев и японских кухонных ножей. Клинок затачивается с одной стороны, а другая остается плоской, что обеспечивает идеальную тонкость и остроту режущей кромки.
2. С двусторонней заточкой. Может быть симметричной (кухонные ножи) и ассиметричной (охотничьи разновидности). Наиболее привычна для рядового пользователя симметричная двусторонняя заточка поварских ножей.
3. С серрейторной заточкой. Эта режущая кромка состоит из мелких заточенных зубцов. Чаще всего применяется на овощных и разновидностях кухонных ножей.
4. С волнообразной заточкой. В отличие от серрейторной, зубья большего размера, как и расстояние между ними. Такую заточку имеют хлебные ножи, туристические и охотничьи модели.
5. С комбинированной заточкой. В этом случае часть лезвия имеет гладкую режущую кромку, а другая – серрейторную или волнообразную.

 

Геометрия кухонных ножей японских и европейских брендов

Европейские производители применяют автоматическое производство. Это выгодно с точки зрения расходов, однако при этом страдает геометрия клинка. В сечении режущая кромка выглядит как треугольник с вогнутыми сторонами. Такой нож тоже острый, но недолговечный — угол схождения острия увеличивается еще больше при активной нарезке, с каждым разом требуя все больше усилий со стороны повара. А из-за постоянных правок и заточек клинок быстро выходит из строя и требует замены. Это удобно для производителей, ведь таким образом увеличивается сбыт продукции.

Японские бренды изготавливают ножи по особой технологии. После закалки сталь обрабатывает мастер вручную, обеспечивая режущей кромке идеальную клиновидную форму. С торца режущая кромка выглядит как треугольник с прямыми сторонами. Вкупе с использованием высокоуглеродистой стали, такой подход обеспечивает максимально долгое удержание остроты режущей кромки.

Японцы относятся к ножам с уважением и трепетом. Для них неприемлемо выпускать недоработанные или некачественные экземпляры на рынок. Заботясь об удобстве потребителя, они выпускают меньше клинков, но каждый из них — качественный, прочный и долговечный.

Связанные статьи

Товары по акционным ценам

Sale

Новинка

Детский шеф нож Samura My Little Chef SKD-0085, 125мм

SKD-0085

В наличии

Удобный, короткий кухонный нож для маленьких любителей готовки. My Little Chef оснащен коротким лезвием (125мм) из белой циркониевой керамики с закругленным углами. Рукоять ножа My Little Chef изготовлена из ультрасовременного экологического чисто..

1 736 р.2 315 р.

Доска Samura Fusion, желтая

SF-02Y

В наличии

Современная разделочная доска из термопластика с антибактериальным покрытием. По краю доски расположен желоб для стекания излишней жидкости. Не скользит по поверхности . Мягкая, пористая структура доски продлевает срок экспуатации вашего ножа. Толщин..

1 537 р.2 050 р.

Доска Samura Fusion, зеленая

SF-02GR

В наличии

Современная разделочная доска из термопластика с антибактериальным покрытием. По краю доски расположен желоб для стекания излишней жидкости. Не скользит по поверхности . Мягкая, пористая структура доски продлевает срок экспуатации вашего ножа. ..

1 537 р.2 050 р.

Доска Samura Fusion, красная

SF-02R

В наличии

Современная разделочная доска из термопластика с антибактериальным покрытием. По краю доски расположен желоб для стекания излишней жидкости. Не скользит по поверхности стола. Мягкая, пористая структура доски продлевает срок экспуатации вашего ножа. ..

1 537 р.2 050 р.

Последние статьи

Фартук: история от древности до современности

30 Июня 2021

История фартука уходит в древние века, а его назначение в разные годы значительно отличалось. Это сейчас фартук — неизменный аксессуар повара, официанта и представителей других профессий, а в прошлом ..

Подробнее

Обзор набора стейковых ножей Samura

30 Июня 2021

Приготовление стейков — особенный ритуал, в котором важны любые мелочи. От качества мяса и степени прожарки зависят вкус и консистенция блюда, а от продуманной подачи — удобство употребления и эстетик..

Подробнее

Обзор серии Joker

30 Июня 2021

Компания Samura представляет новинку — серию Joker с дерзким дизайном и достойными практическими характеристиками. Изделия выпускаются с рукоятями в белом и черном цвете, позволяя потребителю подобрат..

Подробнее

Инструкция по уходу за кухонными ножами

30 Июня 2021

Как любой профессиональный инструмент, кухонные ножи требуют соблюдения рекомендаций по эксплуатации, уходу и хранению. Если вы хотите, чтобы клинок долгое время оставался острым, сохранял презентабел..

Подробнее

Одноточечный режущий инструмент

против многоточечного режущего инструмента

Бесплатный номер: 877-841-1837

23 января 2022 г.

Основное различие между однолезвийными и многолезвийными режущими инструментами заключается в том, что однолезвийные режущие инструменты имеют только одну основную режущую кромку, тогда как многолезвийные режущие инструменты имеют несколько режущих кромок.

Режущий инструмент может иметь одну или несколько основных режущих кромок. В зависимости от режущей кромки режущие инструменты подразделяются на три основные категории: одноточечные, двухточечные и многоточечные режущие инструменты.

Что такое одноточечный и многоточечный режущий инструмент?

Однолезвийный режущий инструмент определяется как инструмент только с одной главной режущей кромкой, а двухлезвийные режущие инструменты имеют две режущие кромки, а многолезвийные режущие инструменты имеют две или более основные режущие кромки.

Количество режущих кромок в металле или инструментов для обработки отверстий оказывает существенное влияние на несколько факторов, включая скорость съема материала (MRR), количество стружки и стоимость инструмента.

В процессе обработки одноточечный режущий инструмент используется для резки, формовки, растачивания и строгания, поскольку здесь одна режущая кромка удаляет или разрезает весь материал за один проход. Принимая во внимание, что в двухлезвийном режущем инструменте две режущие кромки в равной степени участвуют в удалении материала за один проход. В результате уменьшается количество стружки на обеих режущих кромках.

Многолезвийный режущий инструмент имеет от двух до сотен режущих кромок (например, лезвия из ТСТ, используемые в качестве инструментов для резки дерева ). Двойные или многогранные режущие инструменты в основном используются для сверления, фрезерования, развертывания и накатки.

Теперь, на следующем этапе, мы обсудим важные сходства и различия между одноточечными и многоточечными режущими инструментами.

Важные сходства между однолезвийными и многолезвийными режущими инструментами

• Для резки металла и удаления излишков материала используются как однолезвийные, так и многолезвийные режущие инструменты. Многолезвийные фрезы часто рассматриваются как режущие инструменты для алюминия .
• Оба используются в традиционных процессах обработки. Однако для разных методов обработки требуются разные типы режущих инструментов.
• Однолезвийные и многолезвийные фрезы требуют острых режущих кромок. Но передовые цифры не похожи.
• Для обоих типы металлорежущих инструментов , геометрия и материал заготовки являются важными факторами.

Разница между одноточечными и многоточечными режущими инструментами

Ниже приведены важные отличия этих режущих инструментов:




Одноточечный режущий инструмент	Многоточечный режущий инструмент
Эти инструменты имеют только одну основную режущую кромку.	Эти инструменты имеют две или более основные режущие кромки
Процесс резки полностью останавливается, если режущая кромка повреждается.	Процесс резки не останавливается при повреждении любой отдельной режущей кромки.
Режущий инструмент касается заготовки только одной кромкой.	Режущий инструмент касается заготовки одной или несколькими кромками.
Эти инструменты используются для формообразования, растачивания, токарной обработки и торцевания.	Эти инструменты выполняют сверление, фрезерование, развертывание, токарную обработку и многое другое.
Одноточечные режущие инструменты в основном используются на токарных, строгальных, фрезерных или долбежных станках.	Многолезвийные режущие инструменты используются в шлифовальных, фрезерных и других тяжелых машинах.
Изготовление и конструкция просты.	Изготовление и проектирование сложны.
При одном проходе вся нагрузка на стружку приходится на одну режущую кромку.	Здесь полная нагрузка на стружку распределяется равномерно по всем режущим кромкам.
Обеспечивает хорошее качество поверхности с меньшей точностью.	Обеспечивает превосходное качество поверхности с высокой точностью.
Этот инструмент можно сделать из шлифовального станка.	Многолезвийные инструменты не могут быть изготовлены только из шлифовальных станков.
Изготовление и проектирование инструментов занимает меньше времени	Производство и проектирование инструментов требует больше времени
Низкие цены на одноточечные режущие инструменты.	Многолезвийные режущие инструменты стоят дорого.
Высокая температура резки.	Низкая температура резки.
Одноточечные режущие инструменты имеют короткий срок службы.	Многолезвийные режущие инструменты имеют долгий срок службы.
Низкая производительность съема материала (MRR).	Высокая производительность съема материала (MRR).
Скорость износа одноточечного режущего инструмента довольно высока.	Скорость износа многоточечного инструмента сравнительно низкая.
Примеры одноточечных режущих инструментов: Расточной инструмент Прорезной инструмент Строгальный инструмент Формовочный инструмент Фрезерование мух Токарный инструмент и т. д.	Примеры многогранных режущих инструментов: Шлифовальные круги Инструменты для накатки Фрезы Варочные панели Протяжка Развертка и т. д.

Резка металла — непростая задача, если у вас нет подходящего инструмента. Итак, какие инструменты подходят для резки металла? Прочтите, чтобы узнать о лучших инструментах для резки металла .

---




Оставить комментарий

---

Также в новостях

Как быстрее очистить сварные швы с помощью проволочной щетки

28 февраля 2023 г.

Продолжить чтение

Инструменты для резьбы по дереву для начинающих столяров

27 февраля 2023 г.

Продолжить чтение

Низкая сила против традиционной сварки

26 февраля 2023 г.

Продолжить чтение

Режущие инструменты для токарных станков: различные типы инструментов для токарной обработки

Режущие инструменты для токарных станков — это инструменты, устанавливаемые на токарный станок (деревянный/ручной/с ЧПУ), применяемые при производстве токарных деталей. Они перемещаются вдоль оси станка, и их траектория определяет окончательную форму заготовки.

Существует несколько токарных станков без ЧПУ и с ЧПУ, каждый тип имеет уникальные характеристики и конструкции, которые определяют поддерживаемые токарные операции резки и прямого применения. В результате выбор правильного режущего инструмента требует глубокого понимания инструмента. В этой статье рассказывается об общих инструментах для токарных станков, их конструкции, функциях и применении. Давайте перейдем к делу.

Четыре категории: типы режущих инструментов токарных станков

Многие типы режущих инструментов, используемых на токарных станках или токарных станках с ЧПУ, можно разделить на четыре основные категории: материалы, операции, структура и направление подачи. Ниже приведены различные режущие инструменты для токарных станков, которые подпадают под каждую категорию.

Категория 1: Режущие инструменты для токарных станков на основе материала

Многие материалы подходят для изготовления инструментов, используемых на токарных станках, каждый из которых имеет уникальные характеристики. В результате каждый режущий инструмент токарного станка имеет свойства, основанные на присущих материалу механических свойствах. Ниже приведены общие режущие инструменты для токарных станков в зависимости от используемого материала.

Быстрорежущая сталь (HSS)

Быстрорежущая сталь содержит такие элементы, как вольфрам, углерод, ванадий и хром. Режущие инструменты, изготовленные из этого материала, известны своей исключительной твердостью, прочностью и износостойкостью/термостойкостью. Кроме того, они имеют высокую скорость, подходящую для черновой и получистовой обработки.

Карбид

Твердосплавные режущие инструменты для токарных станков твердые и хрупкие. Поэтому они совместимы практически со всеми материалами. Однако они дороги, что ограничивает их использование в частичном производстве.

Алмаз

Режущие инструменты для токарных станков из алмазов очень твердые. Благодаря этому они подходят для работы со всеми материалами. Тем не менее, как и твердосплавные инструменты, они дороги, что ограничивает их промышленное применение.

Кубический нитрид бора

Кубический нитрид бора является следующим по твердости. Они долговечны, устойчивы к истиранию и подходят для черновой и прерывистой обработки, особенно для обработки чугуна.

Категория 2: Режущие инструменты для токарных станков на основе операций

Режущие инструменты для токарных станков также классифицируются на основе операций обработки. Ниже приведены общие инструменты, используемые в каждой операции токарной обработки.

Токарные инструменты

Токарные инструменты применяются для удаления материалов по длине заготовки. Следовательно, это приводит к уменьшению диаметра заготовки. Существует два типа:

– Инструменты для чернового точения : Инструменты для чернового точения используются для удаления большого количества материала с заготовки за один проход. Поэтому их обычно используют для создания грубых форм или для подготовки поверхностей к последующим чистовым операциям.

– Инструмент для чистовой токарной обработки : Инструмент для чистовой токарной обработки используется для удаления небольшого количества материала с заготовки с целью получения гладкой обработанной поверхности.

Инструменты для снятия фасок

Режущие инструменты этих токарных станков подходят для снятия фасок, т. е. для получения косой кромки. Токарные инструменты также подходят для снятия фаски. Однако они должны быть установлены под прямым углом к ​​заготовке. Более того, они устаревают при большом угле наклона.

Резьбонарезные инструменты

Резьбонарезные инструменты подходят для нарезания спиральной резьбы на цилиндрических деталях. Как правило, они имеют угол при вершине, который зависит от предполагаемого угла резьбы. Кроме того, поперечное сечение инструмента влияет на шаг резьбы.

Инструменты для торцевания

Инструменты для торцевания используют боковую режущую кромку для удаления тонкого слоя материала и получения гладкой поверхности.

Формовочные инструменты

Формовочный инструмент сочетает в себе инструмент для токарной обработки и обработки канавок, применимый для изготовления сложных форм на ходу. В то время как токарный инструмент выполняет ту же работу, формовочный инструмент идеален, поскольку он повышает точность и сокращает время цикла.

Инструменты для обработки канавок

Эти инструменты применяются для создания канавок на заготовках с цилиндрическими поверхностями. Существует несколько форм канавок, определяемых формой инструмента токарного станка. Обычными являются V-образные и квадратные режущие инструменты.

Расточные инструменты

Расточный инструмент представляет собой режущий инструмент, характеризующийся расточной оправкой с режущим инструментом на конце. Таким образом, он применим для обработки и увеличения диаметра отверстия.

Накатные инструменты

Накатные инструменты имеют два или более металлических ролика с рельефным рисунком. Обычно они применяются для создания углублений на заготовке для увеличения ее захвата.

Категория 3: Режущие инструменты для токарных станков на основе конструкции

Существует три основных типа режущих инструментов для токарных станков в зависимости от их конструкции. Это:

Однокорпусные инструменты

Они изготавливаются из цельного куска материала и имеют определенную форму, размер и геометрию. В результате они являются наиболее распространенными токарными станками из-за их скорости и прочности.

Режущие инструменты для сварочных станков

Эти инструменты имеют головку и стержень, изготовленные из различных материалов, соединенных сваркой. Как правило, боковая сторона изготавливается из таких материалов, как карбид, известный своей прочностью и долговечностью, а корпус может быть изготовлен из различных металлов. Из-за разницы в материалах они обеспечивают меньшую силу резания, чем однокорпусные инструменты.

Режущие инструменты для токарных станков с зажимом

Эти режущие инструменты по составу материала аналогичны сварочным инструментам. Однако вместо сварочного инструмента токарно-винторезный станок формируется путем размещения вставки (т. е. режущего инструмента) на рукоятке. Как правило, режущие инструменты зажимного токарного станка ловки и заменяемы. Поэтому их свойства, такие как прочность и долговечность, зависят от типа вставок.

Категория 4: Режущие инструменты для токарных станков в зависимости от направления подачи

Существует три основных типа режущих инструментов для токарных станков в зависимости от направления подачи. Это:

Правосторонние режущие инструменты для токарных станков

Эти инструменты удаляют материалы при транспортировке их справа налево. Они имеют конструкцию, похожую на человеческую руку. Это связано с тем, что большой палец правой руки указывает направление подачи, а основная режущая кромка находится с левой стороны инструмента.

Режущие инструменты для левостороннего токарного станка

Эти инструменты удаляют материалы при транспортировке их слева направо. В соответствии с конструкцией человеческой руки большой палец левой руки указывает направление подачи, а основная режущая кромка находится с правой стороны инструмента.

Режущие инструменты для токарных станков с круглым носом

Эти инструменты могут перемещаться слева направо или справа налево, поскольку они не имеют боковых передних и задних передних углов. Они подходят для операций механической обработки, требующих гладкой поверхности.

Обратите внимание, : Существуют и другие режущие инструменты для токарных станков с различным применением. Вам следует убедиться, что вы поговорили с профессиональным оператором станка с ЧПУ или связались с WayKen, чтобы подобрать идеальный вариант.

Как правильно выбрать режущий инструмент для токарного станка?

Все мы знаем, что для идеальной работы нужны правильные инструменты. Выбор правильного режущего инструмента для токарного станка очень важен для получения точных результатов обработки заготовки. Ниже приведен список способов выбора подходящего режущего инструмента для токарных станков:

Покрытие токарных инструментов

Покрытия — это материалы, наносимые на внешние части режущего инструмента для улучшения его механических свойств и эстетики. Кроме того, они важны, поскольку режущие инструменты токарных станков с покрытием служат дольше, чем инструменты без покрытия. Как и ожидалось, существует несколько покрытий, включая нитрид титана (TiN), карбид титана (TiC) и оксид алюминия, каждое из которых обладает присущими ему свойствами.

Материал заготовки

Механические свойства заготовки играют огромную роль при выборе правильного режущего инструмента для токарной обработки. Самый простой процесс выбора зависит от твердости, так как твердые материалы следует обтачивать только инструментами с твердым или непокрытым покрытием. Это предотвратит выкрашивание инструментов во время операции обработки. Например, режущие инструменты из алмаза и кубического нитрида бора известны своей прочностью и пригодностью для работы с твердыми материалами.

Требуемые типы токарных операций

Каждая токарная операция требует определенного набора навыков и инструментов. В результате вы должны убедиться, что выбрали правильный инструмент в зависимости от операции. Например, токарные инструменты применимы для удаления материалов по длине заготовки. Однако они не подходят для формирования операций. Другое соображение включает направление резки.

Требуемая форма детали

Кроме того, при выборе режущего инструмента для токарного станка следует учитывать инструмент и форму детали. Например, во время операций с облицовкой, когда вы хотите создать форму куба на материале, вы можете использовать прямоугольный инструмент для облицовки.

Компоненты режущего инструмента токарного станка

Хотя токарные станки имеют различную конструкцию в зависимости от их функций и областей применения, все они имеют определенные общие детали. Ниже приведены общие детали для каждого типа режущего инструмента токарного станка.

Хвостовик

Это часть, соединенная с токарным станком. Это самая толстая часть инструмента, в основном прямоугольного сечения.

Торец

Это часть режущего инструмента токарного станка, по которой стекает стружка во время токарных операций.

Фланг

Это часть, которая противостоит заготовке и взаимодействует с ней. Он может быть большим или малым и вместе с гранью режущего инструмента образует режущую кромку.

Режущая кромка

Эта часть отвечает за режущее действие инструмента. Режущая кромка зависит от инструмента. Например, одноточечный инструмент будет иметь две режущие кромки и может резаться с использованием двух поверхностей.

Носик инструмента

Это пересечение главной и вспомогательной режущей кромки. Он имеет кривизну, которая увеличивает его прочность, долговечность и способность делать более гладкий срез.

Боковой передний угол

Образуется торцом инструмента и линией, перпендикулярной корпусу. Он определяет направление потока стружки.

Боковой задний угол

Если смотреть спереди, боковой задний угол представляет собой угол, образуемый главной боковой поверхностью с поверхностью хвостовика, перпендикулярной основанию режущего инструмента. Это предотвращает трение главной стороны о заготовку.

Задний задний угол

Если смотреть сбоку, это угол передней кромки боковой поверхности, образуемый линией, перпендикулярной основанию инструмента. Это предотвращает трение второстепенной стороны о заготовку.

Задний передний угол

Это угол между поверхностью и плоскостью, параллельной основанию. Большой передний угол увеличит остроту, но уменьшит прочность и наоборот.

Угол концевой режущей кромки

Это угол между концевой режущей кромкой и линией, перпендикулярной корпусу инструмента и касательной к его вершине. Он предотвращает касание инструментом обрабатываемой поверхности заготовки.

Угол боковой режущей кромки

Угол, образуемый боковой режущей кромкой с линией, параллельной корпусу инструмента. Поэтому он играет важную роль в силе резания и толщине стружки при токарных операциях.

Доступные операции с режущим инструментом для токарного станка

Токарный станок может выполнять различные операции. Ниже приведены наиболее распространенные операции с режущим инструментом, которые можно выполнять с заготовкой.

Токарные операции с инструментами

Токарная обработка является наиболее распространенной операцией с режущими инструментами при механической обработке. Он включает в себя создание цилиндрической детали точной геометрии путем удаления из заготовки лишнего материала. Как правило, это может быть автоматизировано при токарной обработке с ЧПУ или вручную, как и в других токарных операциях.

Операция торцевания

Эта операция резки включает в себя уменьшение длины заготовки для формирования желаемых деталей. Он включает в себя использование режущего инструмента для перпендикулярного отрезания детали.

Операция снятия фаски

Включает создание наклонной поверхности на кромке цилиндрической заготовки. Он применим для уменьшения повреждений острых кромок.

Накатка

Накатка включает использование двух или более металлических роликов для создания рельефных узоров на цилиндрической заготовке. Следовательно, он применим для увеличения захвата продукта.

WayKen удовлетворит ваши различные потребности в обработке

Вам не нужно беспокоиться о выборе правильных режущих инструментов для токарных станков, если вы можете просто вызвать команду экспертов, которая сделает это за вас. WayKen — это ваш универсальный магазин для всех ваших потребностей в механической обработке. Мы предлагаем различные услуги по токарной обработке с ЧПУ, включая торцевание, снятие фасок, накатку и т. д. Если вам нужен прототип или мелкосерийная обработка деталей, вы можете быть уверены, что получите высококачественные серийные детали. Просто загрузите свои файлы САПР сегодня, и вы получите мгновенное предложение и бесплатную DFM.

Фрезы для токарных станков являются важными инструментами в обработке с ЧПУ. Они бывают разных типов, что определяет их работу и функции. В результате правильный выбор инструмента имеет важное значение для успешной операции обработки.

Каковы функции режущих инструментов токарных станков?

Режущие инструменты токарного станка используются в режущей части заготовки для придания необходимой формы. Резка деталей может выполняться с помощью нескольких операций, таких как снятие фаски и токарная обработка.

Какие свойства следует учитывать при выборе материала режущего инструмента для токарных станков?

При выборе материала режущего инструмента токарного станка необходимо проверить его твердость, ударную вязкость и термостойкость.

Какой из материалов режущего инструмента имеет самое высокое качество?

Из-за своей твердости и скорости резания алмазные режущие инструменты для токарных станков являются лучшими. Однако они дороги, что ограничивает их промышленное использование.

Инструменты SCHELL: практические знания

1. Нарост на кромке

Слишком низкая скорость резания или слишком низкая подача на зуб могут привести к наросту на кромке. Если передний угол слишком мал или скос режущей кромки не оптимален, сход стружки можно улучшить, используя рифленую пластину или инструмент с положительным передним углом. Если охлаждение не оптимальное, чипы «припекают» на контактной поверхности. Охлаждающий объем должен быть достаточно большим, чтобы достигать непосредственно режущей кромки и обеспечивать достаточное рассеивание тепла. В некоторых областях использование другого покрытия приводит к улучшениям.

2. Выкрашивание режущей кромки

Слишком низкая скорость резания или слишком большая подача зуба способствуют выкрашиванию режущей кромки. Часто помогает увеличение или уменьшение значений. u Более прочный тип режущего материала также препятствует выкрашиванию режущей кромки. Из-за более мягкого резания могут быть полезны пластина с канавкой или использование инструмента с положительным передним углом. Слишком большая глубина резания излишне нагружает режущую кромку. Часто уменьшение глубины резания при увеличении скорости резания дает лучшие результаты.

3. Термическое растрескивание

Слишком высокая скорость резания и слишком большая подача зуба чрезмерно затрудняют резание. Если за счет уменьшения подачи зуба нельзя добиться улучшения, все же возможны следующие меры: За счет выбора меньшего установочного угла улучшается положение режущей пластины по отношению к заготовке. u Гребенчатые трещины также могут быть вызваны сильными перепадами температуры на режущей кромке. Может помочь сухая обработка, а также адекватная подача охлаждающей жидкости.

4. насечка

Во время износа стружки «вытачивают» материал из режущей пластины на максимальной глубине стружки. Снижение скорости резания и подачи зуба обеспечивает лучший сход стружки, а также выбор более жесткого сплава режущего материала. u Выбор уменьшенного установочного угла или изменение глубины резания противодействует этому. Если износ канавки вызван образованием заусенцев, изменение рабочего положения фрезы может привести к улучшению.

5. Лункообразование

Лункообразование — это тепловая проблема. Если СОЖ не подведена или недостаточно подведена к режущей кромке, она слишком сильно нагревается. Тот же эффект возникает даже при слишком высокой скорости резания или слишком большой скорости подачи. Выбор более износостойкого сплава или другого покрытия может противодействовать задирному износу.

6. Поломка пластины / поломка режущей кромки

Причиной поломки пластины или поломки режущей кромки является механическая перегрузка режущей пластины. Триггеры для этого могут быть разными: u Неправильная установка режущего наконечника может привести к образованию воздушного зазора, что может привести к повреждению контактной поверхности режущего наконечника

7. Деформация режущей кромки

Если температура резания слишком высока, а давление резания слишком велико, это может привести к термомеханической деформации режущей кромки. Remedy обеспечивает выбор износостойкой режущей пластины и/или значительное улучшение охлаждения.

8. Износ по задней поверхности

Чрезмерный износ по задней поверхности часто возникает из-за слишком высокой скорости резания или слишком малой подачи. Скорректируйте эти значения или выберите более износостойкий сплав.

9. Заусенцы

Если режущая кромка недостаточно острая или недостаточно острая, это может привести к образованию заусенцев. Может помочь более позитивная геометрия пластины (например, с канавкой) или инструмента. ты может быть. Если неблагоприятным является только направление силы резания, то можно добиться улучшения угла установки.

10. Адгезивная стружка

Для очень мягкого, «смазывающего» основного материала использование твердого сплава с покрытием, возможно, со скользящим слоем, приводит к лучшему отводу стружки. В случае подходящих вставок также можно использовать охлаждающую жидкость. Адгезивной стружке также можно противодействовать за счет увеличения подачи зуба: стружка становится толще, может поглощать больше тепла и, таким образом, уменьшать нагрев режущей пластины.

11. Перегрузка станка

Если происходит перегрузка станка, возникающее давление резания слишком велико. Наиболее распространенной причиной является выбор слишком большого инструмента и/или слишком большой пластины. Уменьшите их или выберите положительную геометрию инструмента. Для уменьшения сил резания также можно уменьшить скорость резания, подачу зуба или глубину резания.

12. Повторная резка

Повторная резка, на которую указывают мешающие канавки на поверхности реза, обычно можно устранить, выбрав меньший диаметр инструмента или меньший угол установки, поскольку все эти меры снижают силу резания. Часто замена (изношенных) вкладышей приводит к успеху.

13. Плохое качество поверхности на заготовке

Если причина не в возникновении вибраций, следует проверить, нет ли ошибки биения, и это можно устранить выравниванием шпинделя, записи или инструмента. u Для плоских поверхностей рекомендуется использовать пластины с плоским скосом вместо углового радиуса или даже специальные торцевые фрезы. Или просто подача на оборот слишком велика?

14. Стружка не стекает

Оптимальный отвод стружки – это альфа и омега механической обработки. Следите за Б. с обильной подачей воздуха, чтобы уже удаленная стружка снова не попала «под резак». Даже в слишком узкой камере для стружки может скапливаться стружка. Используйте более разъемный инструмент с меньшим количеством зубьев. При уменьшении глубины резания, ширины резания или подачи на зуб стружка становится меньше и лучше стекает. В случае «смазочных» материалов часто помогают режущие материалы со специальным покрытием со скользящим слоем или особой геометрией режущей кромки (например, галтели).

15. вибрации

Одной из возможных причин является недостаточная жесткость машины. Если невозможно перейти на более устойчивую машину, следует рассмотреть возможность использования небольших инструментов. Специально для нестабильных машин в программе есть небольшие вставки. Также к улучшению может привести уменьшение скорости резания и/или глубины резания. Если возникают вибрации из-за нестабильных комбинаций записи, следует проверить, возможен ли более короткий вариант.

16. Выступы на заготовке

Прорывы заготовок из-за чрезмерных сил резания можно устранить, выбрав более острую режущую кромку или более оптимальную геометрию инструмента. также только сила резания неблагоприятна для заготовки; тогда изменение Fräsbahnrichtung или переход с постоянного тока на обратный может принести улучшение. В частности, при работе с хрупкими материалами можно предотвратить выламывание материала из материала путем снятия фаски на выходной кромке инструмента.

Оценка абразивного эффекта финишной обработки при обработке режущей кромки в протяжном инструменте

• Список журналов
• Материалы (Базель)
• PMC9331556

Материалы (Базель). 2022 авг.; 15(15): 5135.

Опубликовано в сети 24 июля 2022 г. doi: 10.3390/ma15155135

, ^{1, *} , ² и ³

Шимон Войцеховский, академический редактор

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Заявление о доступности данных

промышленности из-за важной роли, которую он играет в производительности режущего инструмента. В этой статье описывается использование процесса подготовки режущей кромки режущего инструмента DF методом протяжки для процесса протягивания. Были обработаны и проанализированы основные параметры процесса, а также их влияние на скругление режущей кромки, скорость съема материала MRR и качество/шероховатость поверхности ( Ra , Rz ). Параллельно анализ повторяемости и воспроизводимости R&R и прогноз радиуса режущей кромки r _e выполнялись с использованием машинного обучения искусственной нейронной сети ANN . Полученные результаты показывают, что факторами, влияющими на r _e , MRR и шероховатость, в порядке важности являются глубина сопротивления, время сопротивления, процент смешивания и размер зерна, соответственно. Точность воспроизводимости r _e надежнее традиционных процессов, таких как очистка щеткой и пескоструйная обработка. Точность предсказания r _и подготовки с ИНС наблюдается при низких ошибках обучения и предсказания 1,22% и 0,77% соответственно, что свидетельствует об эффективности алгоритма. Наконец, продемонстрировано, что DF обладает надежной применимостью при подготовке кромок на протяжных инструментах в контролируемых условиях.

Ключевые слова: микрогеометрия режущей кромки, подготовка кромки, чистовая обработка, протяжной инструмент, R&R анализ, прогноз отрасли, такие как авиационная, автомобильная и морская [1]. Качество продукции, производимой в этих отраслях промышленности, находится на самом высоком уровне, где уровень целостности поверхности и размеров соответствует ее критическому применению. Следовательно, поставщики-производители этих отраслей должны соблюдать такие требования. Одним из факторов, напрямую влияющих на достижение желаемых стандартов, является режущий инструмент. Следовательно, каждый процесс или контролируемая характеристика, которые могут быть применены к режущему инструменту, имеют свое значение.

Производительность инструментов для удаления металла напрямую связана с макро- и микрогеометрией инструмента, режущими материалами и системами покрытий. Макрогеометрия относится к геометрической форме и углам режущего профиля. С другой стороны, микрогеометрия инструмента фокусируется на режущей кромке. Недавние исследования показывают, что микрогеометрия инструмента оказывает существенное влияние на процесс резания [2,3]. Кроме того, продление срока службы режущей кромки возможно, если она имеет определенную форму и качество. Различные исследования показывают, что такое увеличение срока службы зависит от операции удаления стружки и условий резания [4,5,6]. В этом смысле достижение идеальной геометрии для каждого процесса обработки является главной задачей исследователей и обрабатывающей промышленности.

Существуют традиционные передовые процессы подготовки кромок, которые используются производителями режущего инструмента, и другие новые технологии, которые находятся в процессе разработки или внедрения [3,7,8,9]. Примерами традиционных процессов являются чистка щеткой и чистка-полировка , которые широко используются производителями режущего инструмента [10]. В настоящее время используется широкий спектр новых процессов подготовки кромок инструментов, и каждый из них имеет свои преимущества и ограничения. Одним из процессов, который приобрел актуальность и большую полезность в последние годы, является процесс чистовой обработки с планетарным сопротивлением [11], он имеет низкую стоимость и обладает универсальностью, которая позволяет работать с заточкой сложных геометрических форм, что является преимуществами, которые делают его актуальным и полезным. [12]. Однако в специальной литературе мало информации о методике работы, ее ограничениях, точности и параметрах, влияющих на получение микрогеометрии резания. При механической обработке основной целью применения процесса волочения является получение определенного радиуса на режущей кромке. Однако он также дает такие преимущества, как сглаживание, полировка и удаление заусенцев с контуров.

Микрогеометрия режущей кромки инструмента, достигаемая с помощью любого процесса подготовки кромки, имеет определенные характеристики, такие как достигнутая топография поверхности [4]. Небольшие деформации и сколы по поверхности режущей кромки определяют такой рельеф. Рельеф на режущей кромке должен быть как можно более острым, так как он влияет на качество обработки поверхности [3,13]. Однако острота зависит от применяемого процесса подготовки режущей кромки. Другим важным аспектом, который следует учитывать, является то, как быстро можно получить заданный радиус режущей кромки. Это потому, что это напрямую связано с затратами на процесс. Для этого скорость съема материала ( MRR ) — метрика, помогающая визуализировать процесс получения переднего края [4,14].

Результаты измерений и испытаний всегда подвержены определенной неопределенности. Традиционно при оценке систем измерения учитывались точность, линейность и стабильность. Однако в настоящее время признано, что важные свойства, такие как повторяемость и воспроизводимость R&R , должны быть включены в систему измерения. Р&Р анализ применяется к нескольким интересующим областям, таким как проверка методов калибровки или изменчивость измерений и инструментов, среди прочего. Однако стоит подчеркнуть тот факт, что полезно оценивать неопределенность измерений и стабильность приборов и оборудования [15,16]. Следовательно, целесообразно оценить процесс получения радиуса режущей кромки по DF . Чтобы определить, может ли система измерения оценить производительность процесса, необходимы адекватные оценки вариации процесса и вариации измерения [16,17].

В связи с подъемом Индустрии 4.0 включение машинного обучения для мониторинга процессов является очень важной областью и пользуется большим спросом в различных отраслях. Искусственные нейронные сети — это тип искусственного интеллекта, который позволяет прогнозировать переменные. Такие авторы, как [18,19], использовали модель искусственной нейронной сети для изучения и прогнозирования износа инструмента на основе параметров работы станка. В работах по механической обработке, таких как [18,19,20], ИНС использовались для прогнозирования преднамеренного износа инструмента (подготовка режущей кромки). Во всех этих работах были обнаружены небольшие ошибки в обучении и прогнозировании; следовательно, это поддерживает возможность применения этой техники для прогнозирования желаемого радиуса режущей кромки.

В этом документе описывается использование процесса подготовки режущей кромки. Влияние параметров процесса на переменные отклика (шероховатость и MRR ) изучается для получения ценной информации, а также для понимания и улучшения применения этого процесса. Кроме того, проверяются его точность, возможности, воспроизводимость и ограничения. В конце концов, с передовыми результатами округления, прогнозирование r _e было выполнено с помощью ИНС с целью подавления реальных тестов с учетом и возможностями опытной системы. Следовательно, алгоритм поможет выбрать условия округления для будущих нужд и приложений.

В этом разделе подробно описаны следующие аспекты: используемые материалы и оборудование, выполнение тестов подготовки кромок путем перетаскивания, методы анализа экспериментальных результатов, анализ R&R и прогноз r _и соответственно.

2.1. Материалы и оборудование

Абразивные частицы играют важную роль в удалении материала в различных процессах удаления материала. Фактически в абразивных процессах каждая частица становится режущим инструментом. Кроме того, на режущую способность влияют абразивный материал, его форма и размер. Поэтому определение этих параметров необходимо для хорошей работы при подготовке режущих кромок.

Карбид кремния (SiC) и оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ) использовались абразивные зерна двух разных размеров, 24 и 46, в соответствии с размерами отверстий сита, указанными в ASTM D E 11-70 (a).

Открыть в отдельном окне

Процесс шлифовки: ( a ) микроскопические изображения абразивных частиц и характеристики, ( b ) шлифовальная машина и ( c ) протяжной инструмент.

Режущий инструмент, использованный для подготовки режущей кромки (с), представлял собой протяжку из карбида вольфрама без покрытия для наружной обработки. Несколько 4-х зубчатых протяжных участков были вырезаны проволочной электроэрозионной обработкой ( WEDM ) для различных условий испытаний.

2.2. Подготовка методом Drag Finishing

Процесс подготовки режущей кромки осуществлялся на немецком станке OTEC DF-5 Tools (b). Методика выполнения экспериментов состояла из трех различных уровней глубины трения ( ID ), трех соотношений абразивных материалов ( RM ) в соответствии с массовым процентным содержанием SiC, двух зернистостей ( GZ ) и время продолжительности перетаскивания ( DT ) для достижения диапазонов радиусов, рекомендуемых в литературе для процесса протягивания. Радиусы, полученные при изготовлении протяжек, составляют менее 10 микрон. Между тем скругление режущих кромок в основном зависит от обрабатываемого материала и материала инструмента. Исследования показывают, что радиус режущей кромки от 10 до 25 микрон повышает производительность обработки различных материалов [5]. Различные уровни для каждого фактора показаны на рис. Было проведено три измерения для каждой переменной отклика для каждой комбинации.

Таблица 1

Уровни факторов для экспериментального применения.

Factors	I	II	III
Abrasive type	SiC	Al 2 O 3	–
Grain size [µm]	390 (A)	390 + 750 (AB)	750 (B)
Соотношение смешивания SiC [%]	50	66	75
. Открыть в отдельном окне После проведения перетаскивания с указанными параметрами подготовленная режущая кромка характеризуется (). Круглость ( r e ) измеряется с помощью устройства для измерения профиля Alicona InfiniteFocusG5. В этот момент, в дополнение к извлечению достигнутого радиуса края, удаленная область ( Ar ) также определяется геометрически уравнениями (1) и (2) [4] с целью наблюдения за поведением во времени. Где r 1n — номинальный начальный радиус, r 2n — достигнутый радиус, K β — функция коэффициента удаления материала от угла клина 90 (9 70 β). Ar=Kβ[r2n    2−r1n     2] (1) Kβ=sin2(90°−β2)tanβ2−π2(180°−β180°)+sin(180°−β) (2) Открыть в отдельном окне Характеристика заточенной режущей кромки. Затем измеряют шероховатость поверхности ( Ra , Rz ) для получения качества поверхности, полученного в каждом состоянии. Для определения профиля шероховатости был отфильтрован верхний проход основного профиля с длиной среза 80 мкм. Наконец, для контраста топографии поверхности, полученной на режущей кромке, были получены изображения зоны обработки. На том же оборудовании измерение радиуса профиля было выполнено с 10-кратной линзой, а топографическая проверка и измерение шероховатости были выполнены с 50-кратной линзой. 2.3. Анализ повторяемости и воспроизводимости, R&R . Рекомендации по расчету повторяемости и воспроизводимости ( R&R ) приведены в ISO 5725-2:2019. Отклонение процесса состоит из отклонений от детали к детали и измерения. Его можно оценить по большой выборке исторических данных или с использованием частей, включенных в исследование. При отсутствии исторических данных используются 24 части или измерения, что больше, чем обычно требуется 10 частей. Вариация измерения оценивается на основе частей, воспроизводимости и повторяемости. В дополнение к выбранным 24 частям используются измерения с участием 3 операторов, что является типичным требованием анализа R&R . 3 техника произвели измерение r e случайным образом из частей. 24 части состоят из измерений r e при времени пеленгации 0, 20, 30 и 40 минут на 3 глубинах погружения и в 2 разных местах. Выполняют три повторения 24 измерений. Таким образом, каждый техник выполняет 72 измерения, всего 210 измерений. 2.4. Прогноз радиуса режущей кромки На основе полученных экспериментальных результатов они обсуждаются, и применяется прогноз радиуса подготовки с помощью искусственного интеллекта (искусственная нейронная сеть ИНС ). Архитектура ANN показана на a; во входном слое 4 нейрона, а в выходном слое только один нейрон, который представляет собой радиус режущей кромки. Чтобы облегчить обучение и сбалансировать важность каждого параметра, база данных была нормализована между значениями 0 и 1. Набор экспериментальных данных, использованный для этапа обучения, был разделен перекрестной проверкой на: 80% для обучения и 20% для проверки. Он был разработан с нейронной схемой прямого и обратного распространения на всех экспериментальных данных. Методология, применяемая для оценки радиуса режущей кромки, описана в b. Открыть в отдельном окне Характеристика заточенной режущей кромки. ( a ) схема сети; ( б ) блок-схема. Уравнение (3) [21] используется для определения весов синаптических соединений, где CW’ ij (n ) — новый вес соединения между узлом « i » и узлом « j ». предыдущего слоя и Δ W ij ( n ) – коррекция синаптического веса. CW’ji(n)=Wji(n)+ΔWji(n) 9pred выражает предсказанные значения, SSE и SST представляют собой сумму квадратов остатков и общую сумму квадратов соответственно. В этом разделе подробно описаны результаты поведения и влияния факторов, ориентация инструмента на r e , результаты качества поверхности, результаты анализа R&R и точность предсказание через искусственную нейронную сеть. 3.1. Предварительные тесты, влияние и поведение факторов Результаты округления анализируются в двух возможных местах для инструмента (а). Расположение протяжки будет зависеть от ее габаритов, являясь наиболее преобладающей длиной. В промышленности существует множество вариантов длины протяжек, чтобы они могли иметь большую длину и монтироваться секциями. В зависимости от длины L естественным и практичным будет вертикальное расположение, но оно будет ограничено вместимостью контейнера абразивного зерна, особенно его высотой ( Н ). Открыть в отдельном окне ( a ) Установка протяжного инструмента с различной ориентацией, ( b ) движение абразивных частиц против первого протаскиваемого зуба в горизонтальной ориентации и ( c ) относительное движения инструмента в процессе чистовой обработки. Тем не менее, был проведен тест, чтобы увидеть развитие закругления в горизонтальном положении. Было подтверждено, что первая режущая кромка, контактирующая с абразивными частицами, подвергается наибольшему износу или скруглению (). Это может быть связано с тем, что первый зубец поглощает наибольшую энергию удара с частицами, открывая себе путь в процессе волочения (б). Однако другие режущие кромки со временем становятся равномерно закругленными. Открыть в отдельном окне Результаты скругления четырех режущих кромок протяжного инструмента, доводка протаскиванием в горизонтальном положении. Благодаря вращению вокруг собственной оси и вращению планетарного типа, по режущей кромке на протяжке изменяет форму с выпуклой на вогнутую (). Выпуклая форма – это форма, полученная при первоначальном изготовлении инструмента, а вогнутая форма – результат скругления путем полировки после 30 минут работы. Открыть в отдельном окне Измерение радиуса режущей кромки в трех разных точках вдоль режущей кромки. Вторая часть испытаний состояла из углубленного анализа эволюции скругления режущей кромки в вертикальной ориентации с использованием лезвий инструмента на разной высоте в качестве контрольных точек. показывает влияние каждого количественного параметра (фактора), которым манипулировали в эксперименте, на радиус режущей кромки, r e (отклик). Можно заметить, что ни в одном случае поведение переменной отклика не является линейным, так как оно увеличивается как для DT , GZ и ID. В целом все факторы оказывают существенное влияние на r e . Поэтому важен контроль каждого из них при получении конкретного r e в инструменте. Открыть в отдельном окне Влияние экспериментальных параметров на радиус режущей кромки. Что касается фактора времени DT , то влияние увеличивается с увеличением времени, достигая радиуса 26 мкм. Влияние размера зерна ( ГЗ ) имеет прямое отношение к р э , т. е. большая ГЗ дает большую р э , а меньшая ГЗ дает маленькую р э . Сочетание размеров абразивных зерен привело к получению приблизительного среднего значения r e . Общая тенденция r e в зависимости от ID увеличивается. Тренд кривой указывает на то, что с большей глубиной радиус может расти экспоненциально. Однако максимальная глубина резервуара ограничивает глубину процесса и количество абразивного материала. Чтобы свести к минимуму r e , по возможности следует использовать смеситель частиц. Этот элемент делает смесь однородной и позволяет избежать сегрегации частиц разного размера или появления эффекта ореховой скорлупы [23,24]. Наконец, влияние процентного содержания SiC на радиус режущей кромки инструмента показало особое поведение. При процентном содержании SiC в смеси RM , равном 66%, получается большее r e , чем полученное с RM .50% и 75%, соответственно, RM 75%, с которыми были получены кромки с относительно меньшим радиусом. Комбинированный эффект DT и ID на r e можно наблюдать в . В первом случае показаны средние значения увеличения r e с течением времени, начиная с исходного радиуса инструмента между 7 и 9 мкм и достигая конечного радиуса 26 мкм. С другой стороны, ход r e , полученные на различных глубинах ID от 5 до 120 мм, представлены точками A до D , достигающими максимального радиуса 43 мкм. Из вышеизложенного следует, что совокупное влияние DT и ID на r e имеет прямую инкрементальную зависимость, но не линейную. Открыть в отдельном окне Совместное влияние времени сопротивления DT и глубины сопротивления ID на радиус режущей кромки р е . На рис. Для каждого GZ увеличение r e увеличивается в разных пропорциях по мере увеличения ID . Например, для комбинации A размер радиуса удваивается от начального радиуса до конечного радиуса, а для комбинации B достигнутый радиус примерно в три раза превышает начальный радиус. В промышленном применении этот результат может быть переведен в различные передовые возможности управления подготовкой кромок. С комбинацией B наибольший радиус режущей кромки может быть получен на любой глубине по сравнению с двумя другими комбинациями. С другой стороны, если требуется точное управление приращением радиуса режущей кромки, комбинации A и AB позволят это управление. Это возможно в первую очередь из-за размера абразивного зерна. То есть чем больше размер зерна, тем больше режущая кромка и режущая способность [14]. Кроме того, из физики понятно, что чем больше глубина погружения, тем больше давление взаимодействия поверхности зерна с режущей кромкой, что будет способствовать большему съему материала. Открыть в отдельном окне Совместное влияние размера зерна и глубины сопротивления на радиус режущей кромки r e . Результат характеристики процесса удаления для подготовки режущей кромки показан на . Тренд Ar по сравнению с комбинированным эффектом DT и GZ является результатом среднего значения всех испытанных комбинаций (). Поскольку Ar напрямую зависит от увеличения радиуса (уравнение (1)), удаляемая площадь и, следовательно, скорость удаления материала будут увеличиваться таким образом, что увеличивается агрессивность абразивных зерен при удалении частиц. По этой причине смесь абразивных зерен B больше, чем AB и A соответственно. Он также напрямую зависит от коэффициента К β , но при анализе той же режущей кромки становится постоянной величиной, так как находится в прямой зависимости от ширины клина β . Открыть в отдельном окне Зона удаления материала трех абразивных смесей с изменением во времени. 3.2. Анализ шероховатости поверхности на кромке реза Остаточные дефекты поверхности, возникшие в результате производственного процесса на кромках, могут снизить качество заготовки. Применяя процесс отделки волоком, эти дефекты устраняются и уменьшаются, как и в случае шероховатости поверхности (). Следовательно, это обеспечит гладкую последующую отделку и лучшую управляемость. Открыть в отдельном окне Улучшение дефектов поверхности на режущей кромке, ( a ) исходная заводская поверхность, ( b ) улучшенная поверхность после обработки. Зависимость шероховатости поверхности радиуса режущей кромки r e от глубины погружения представлена ​​в . Где индексы i и f соответствуют начальной и конечной шероховатости соответственно. Для всех показанных случаев уменьшение шероховатости поверхности заметно. В то же время наблюдается большая однородность в Ra и большая вариабельность в Rz . По определению Rz более чувствителен к обнаружению дефектов обработанной поверхности; поэтому он широко используется для контроля и мониторинга неровностей поверхности [25,26,27]. Однако значения Rz , полученные при доводке волочением, ниже или равны значениям, первоначально полученным при изготовлении режущих инструментов шлифованием [25,26]. Учитывая влияние процентного содержания SiC в абразивной смеси (а), можно заметить, что более низкое содержание SiC позволяет достичь более высокого Rz по сравнению с более высоким включением SiC в смесь. Это означает, что наличие в смеси 50% глинозема обладает более высокой абразивной способностью. Точно так же влияние размера абразивного зерна на шероховатость поверхности показано на рис. b. Замечено, что нет существенной разницы между используемыми размерами зернистости абразива, но есть небольшое уменьшение при использовании зернистости 750, а не зернистости 390. Конкретный противоположный эффект возникает между двумя размерами зерна, используемыми по мере увеличения глубины погружения, который следует изучить дополнительно, чтобы узнать, сохраняется ли поведение или является частным случаем испытанных условий. Тем не менее, это оказалось большим преимуществом применения чистовой обработки для скругления кромок с более высоким качеством поверхности. Это хорошо видно по уменьшению шероховатости поверхности в три раза Ra и более чем в два раза Rz для всех случаев. Открыть в отдельном окне Поведение шероховатости поверхности в зависимости от, ( a ) процентного содержания карбида кремния RM , ( b ) размера абразивного зерна GZ . Для иллюстрации полученных дефектов показаны изображения кромки реза, где были выполнены измерения матовости. На отдельных участках режущей кромки выявлено наличие нарушений и выкрашиваний, из чего следует, что эти дефекты являются результатом исходной обработки шлифованием и воспроизведены процессом, примененным в данном исследовании. Наконец, что касается Ra , можно заметить, что его значение имеет тенденцию быть постоянным, независимо от ID . 3.3. Анализ повторяемости и воспроизводимости R&R Результаты анализа повторяемости и воспроизводимости R&R показаны на . Анализ показывает, что вклад повторяемости больше, чем воспроизводимость в получении r e процесса. Таблица 2 Характеристика заточенной режущей кромки. FUENTE Стандартное Отклонение (SD) Вариация исследования (6 × SD) % Исследование Вариация ( % SV) 9007 %. ) Gage R&R total 1.9132 11.4793 18.49 3.660 3.42     Repeatability 1. 4676 8.8058 14.18 2.154 2.01     Reproducibility 1.2274 7.3643 11.86 1.506 1.41         Technician 0.2474 1.4842 2. 39 0.061 0,06         Техник*Ref_measure 1,2022 7,2132 11,62 1,445 9338 40080 Part to part 10.1703 61.0216 98.28 103.434 96.58 Total variation 10. 3487 62.0920 100.00 107.095 100.00 Open в отдельном окне показаны источники вариации в системе измерений при получении радиуса ребра r e , а также процент вклада в дисперсию. Во-первых, он показывает нам, что вариация системы измерения равна 18,49.% изменения процесса. Это указывает на то, что система находится в маргинальной зоне (а), где приемка возможна, если известны ее ограничения, важность применения и стоимость [19,20]. Открыть в отдельном окне Пропускная способность системы измерения, ( a ) зоны определения, общее правило, ( b ) изменчивость измерения техником. Во-вторых, было обнаружено, что компонент повторения каждого теста (повторяемость) имеет вариацию измерения 76,7% и составляет 14,18% от общей вариации процесса; с другой стороны, компонент, относящийся к операторам или техникам (воспроизводимость), имеет вариацию измерения 64,2%, что составляет 11,86% от общей вариации процесса. На практике это означает, что измерения, полученные тремя техниками, не сильно разбросаны. Это показано на рисунке b, где видно, что измерения операторов 1 и 3 схожи, в то время как оператор 2 имеет наибольшую относительную изменчивость среди техников. Результат, полученный в настоящем анализе, согласуется с критериями, приведенными в [12], где утверждается, что процесс «доводки волочением» является применимым методом подготовки режущей кромки для повышения производительности резания с точки зрения точности и повторяемости. 3.4. Прогнозирование радиуса режущей кромки с помощью ANN В этом разделе представлены результаты прогнозирования r e с помощью ANN , машинного обучения методом обучения с учителем и алгоритмом обучения градиентного спуска с обратным распространением. Было выбрано максимальное количество взаимодействий (эпох) 1000. Перекрестная проверка использовалась для улучшения возможности обобщения. Набор данных 324 r e измерения были получены в качестве входных данных. Восемьдесят процентов данных использовались для обучения и 20 процентов для проверки. Потребовалось 141 эпоха, чтобы найти лучшее обучение. Это означает, что ошибки уже не уменьшаются, а стабилизируются (). Был получен коэффициент детерминации 0,961 при стандартном отклонении 0,00631. Поэтому предсказание было продолжено. Открыть в отдельном окне ANN ошибки прогнозирования приложений, ( a ) средняя абсолютная ошибка (MAE) , ( b ) среднеквадратическая ошибка (MSE) . Результаты прогнозирования ANN приведены в . В зависимости от средней абсолютной ошибки MAE , среднеквадратичной ошибки MSE и коэффициента детерминации была получена оптимальная архитектура сети. показывает изменение ошибок обучения и проверки в зависимости от количества итераций для сети, используемой в настоящем исследовании. Таблица 3 Сводка результатов прогнозирования ИНС. Набор данных МАЭ МСЭ Р 2 Обучение 0,0162 0,0585 Валидация 0. 01869 0.0643 0.937 Открыть в отдельном окне a030719 e , предсказанные нейронной сетью, сравнивались с соответствующими экспериментальными значениями и показаны на рис. Кроме того, средний процент ошибок прогнозирования оказался равным 9,33 % по сравнению с фактическими экспериментальными значениями радиуса кромки сдвига. Открыть в отдельном окне Сравнение экспериментального радиуса с предсказанным ANN . В данной работе приведены характеристики абразивной смеси SiC и Al 2 O 2 с разной зернистостью и процентным содержанием смеси используются для изготовления протяжных инструментов из карбида вольфрама без покрытия методом чистовой обработки. Важные параметры, такие как время и глубина сопротивления, контролировались для определения эволюции закругления режущей кромки, скорости съема материала, повторяемости и воспроизводимости, топографии поверхности и разработки модели прогнозирования с помощью ANN . Важными выводами являются: – Параметры, относящиеся к получению радиуса режущей кромки, были в порядке важности: глубина врезания, время протаскивания, процентное содержание абразивной смеси и размер абразива. – Угол расположения инструмента очень важен для получения значения режущей кромки определенного радиуса. В этом процессе под местоположением понимается угол позиционирования и глубина перетаскивания. Что касается угла позиционирования, горизонтальное расположение протяжки во время перетаскивания приводит к лучшему закруглению на первой режущей кромке (33 мкм), которое может быть до двух раз больше, чем радиус других режущих кромок (18 мкм). С другой стороны, в зависимости от глубины волочения радиус режущей кромки увеличивается прогрессивным нелинейным образом. В среднем рост колеблется от 12 мкм на глубине 5 мм до 31 мкм на глубине 120 мм. Что касается шероховатости, можно отметить, что доля абразивных включений больше, чем размер зерна. Существенное уменьшение поверхностных дефектов на Ra и Rz составляют треть от первоначального размера. В среднем от начального Ra: 0,3 мкм до конечного Ra: 0,09 мкм и от начального Rz: 1,7 мкм до конечного Rz: 0,5 мкм. – С точки зрения точности воспроизведения радиуса режущей кромки инструмента, это очень приемлемо по сравнению с традиционными процессами, такими как чистка щеткой и пескоструйная обработка. Получение из исследования источника воспроизводимости R&R стандартного отклонения 1,22, что соответствует 11,86% отклонения процесса. – Точность прогнозирования радиуса препарирования с помощью ИНС составила 93,7%, что свидетельствует об эффективности алгоритма. – Ограничение процесса волочения в основном связано с размерами инструмента. В этом случае длинные протяжки затруднили бы локализацию, удержание и, следовательно, воспроизведение геометрии режущей кромки на всех зубьях. Благодарим также специальный отдел AIMS, финансируемый Университетом Страны Басков, Ideko, IMH и BCAM. Мы хотели бы поблагодарить Universidad Técnica de Ambato за поддержку в проведении исследования. Это исследование финансировалось правительственной группой Басков IT 1573-22 и грантом Министерства добычи полезных ископаемых PID2019-109340RB-I00 и PDC2021-121792-I00, финансируемым MCIN/AEI/10.13039/501100011033. Спасибо, также причитается Европейской комиссии по проекту h3020 n. 958357 Структура взаимосвязанных процессов, продуктов и данных InterQ для производства без дефектов. Эксперименты проводились с помощью проекта (QUOLINK TED2021-130044B-I00) Ministryio de Ciencia e Innovación 2021. Концептуализация, C.F.P.-S. и L.N.L.d.L.; методология, A.d.O.; расследование, C.F.P.-S. и A.d.O.; ресурсы, L.N.L.d.L.; написание – подготовка первоначального проекта, C.F.P.-S.; написание – обзор и редактирование, CFP-S. и A.d.O.; надзор, L.N.L.d.L.; администрирование проекта, L. N.L.d.L. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи. Неприменимо. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности. 1. Дель Ольмо А., Лопес де Лакалье Л.Н., Мартинес де Писсон Г., Перес-Салинас К., Эало Х.А., Састоке Л., Фернандес М.Х. Мониторинг износа инструмента в процессе высокоскоростной протяжки твердосплавными инструментами для снижения производственных ошибок. мех. Сист. Сигнальный процесс. 2022;172:109003. doi: 10.1016/j.ymssp.2022.109003. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Бергманн Б., Гроув Т. Основные принципы проектирования закруглений режущей кромки. ЦИРП Энн. 2018;67:73–78. doi: 10.1016/j.cirp.2018.04.019. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Zhuang K., Fu C., Weng J., Hu C. Передовые микрогеометрии в резке металлов: обзор. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2021;116:2045–2092. doi: 10.1007/s00170-021-07558-6. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Cortés C. Подготовка режущей кромки прецизионных режущих инструментов путем применения микроабразивной струйной обработки и чистки щеткой. Издательство Кассельского университета GmbH; Кассель, Германия: 2009 г.. [Google Scholar] 5. Бузакис К.Д., Бузакис Э., Комбояннис С., Макрималлакис С., Скордарис Г., Михайлидис Н., Харалампус П., Параскевопулу Р., М’Сауби Р., Аурих Дж. К. и др. . Влияние подготовки режущей кромки инструментов с покрытием на их характеристики при фрезеровании различных материалов. CIRP J. Изготовитель. науч. Технол. 2014;7:264–273. doi: 10.1016/j.cirpj.2014.05.003. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Magalhães F.C., Ventura C.E.H., Abrão AM, Denkena B. Экспериментальный и численный анализ жесткого точения с многоскатными режущими кромками. Дж. Мануф. Процесс. 2020;49: 126–134. doi: 10.1016/j.jmapro.2019.11.025. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Вопат Т., Подгорский Ш., Сахул М., Харшани М. Подготовка режущей кромки режущих инструментов с использованием плазменных разрядов в электролите. Дж. Мануф. Процесс. 2019;46:234–240. doi: 10.1016/j.jmapro.2019.08.033. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Aurich J.C., Zimmermann M., Leitz L. Подготовка режущих кромок с помощью маркировочного лазера. Произв. англ. 2011; 5:17–24. doi: 10.1007/s11740-010-0275-9. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 9. Бирманн Д., Асмут Р., Шуманн С., Ригер М., Кухленкоттер Б. Струйная обработка мокрой абразивной струей для подготовки и проектирования микроформы режущей кромки. Процедура ЦИРП. 2016;45:195–198. doi: 10.1016/j.procir.2016.02.071. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Denkena B., Kramer N., Siegel F., Kästner J. Leistungsoptimierung and Der Schneidkante. Университет Лейбница; Ганновер, Германия: 2007. [Google Scholar] 11. Priarone P.C., Rizzuti S., Settineri L., Vergnano G. Влияние угла резания, подготовки кромок и наноструктурного покрытия на характеристики фрезерования гамма-алюминида титана. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2012;212:2619–2628. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.07.021. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Денкена Б., Бирманн Д. Передовые геометрии. ЦИРП Энн. 2014; 63: 631–653. doi: 10.1016/j.cirp.2014.05.009. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Малькорра И., Сальваторе Ф., Реч Дж., Арразола П., Тарделли Дж., Матис А. Влияние условий смазки на целостность поверхности, создаваемую во время шлифовки. Процедура ЦИРП. 2020; 87: 245–250. doi: 10.1016/j.procir.2020.02.087. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Lv D., Wang Y., Yu X., Chen H., Gao Y. Анализ абразивов при подготовке режущей кромки методом шлифовки. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2022;119:3583–3594. doi: 10.1007/s00170-021-08623-w. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Zanobini A., Sereni B., Catelani M., Ciani L. Методы повторяемости и воспроизводимости для анализа измерительных систем. Измерение. 2016; 86: 125–132. doi: 10.1016/j.measurement.2016.02.041. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Мария Мендес Араужо Л., Гомеш Нобрега Пайва Р., Сантана Перучи Р., Ротела Джуниор П., Энрике де Фрейтас Гомес Дж. Новые индикаторы для обнаружения ошибок измерения в исследованиях GR&R. Измерение. 2019;140:557–564. doi: 10.1016/J.MEASUREMENT.2019.03.059. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Широдкар А., Ране С. Оценка координатно-измерительной машины с использованием повторяемости и воспроизводимости датчиков. Междунар. Дж. Сист. Ассур. англ. Управление 2021;12:84–90. doi: 10.1007/S13198-020-01050-2/TABLES/9. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Гош Н., Рави Ю.Б., Патра А., Мукхопадхьяй С., Пол С., Моханти А.Р., Чаттопадхьяй А.Б. Оценка износа инструмента при фрезеровании с ЧПУ с использованием объединения датчиков на основе нейронной сети. мех. Сист. Сигнальный процесс. 2007; 21: 466–479.. doi: 10.1016/j.ymssp.2005.10.010. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Панда С.С., Чакраборти Д., Пал С.К. Прогнозирование износа боковой поверхности при бурении с использованием нейронной сети обратного распространения и сети радиальной базисной функции. заявл. Мягкий компьютер. 2008; 8: 858–871. doi: 10.1016/j.asoc.2007.07.003. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ши Д., Гинди Н.Н. Модель прогнозирования износа инструмента на основе метода опорных векторов методом наименьших квадратов. мех. Сист. Сигнальный процесс. 2007; 21:1799–1814. doi: 10.1016/j.ymssp.2006.07.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21. Абд Эль-Азиз К., Сабер Д., Мегахед А.А. Исследование и прогнозирование скорости абразивного изнашивания термообработанных HCCI с различным соотношением Cr/C с использованием искусственных нейронных сетей. Междунар. Дж. Мет. 2021;15:1149–1163. doi: 10.1007/s40962-020-00547-7. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Ву Д., Дженнингс С., Терпенни Дж., Гао Р.С., Кумара С. Сравнительное исследование алгоритмов машинного обучения для интеллектуального производства: прогноз износа инструмента с использованием случайных лесов. Дж. Мануф. науч. англ. Транс. КАК Я. 2017;139:71018. doi: 10.1115/1.4036350. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Schlick C.P., Fan Y., Umbanhowar P.B., Ottino J.M., Lueptow R.M. Гранулярная сегрегация в круглых барабанах: теоретическая модель и законы масштабирования. Дж. Жидкостная механика. 2015; 765: 632–652. doi: 10.1017/jfm.2015.4. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Джайн Н., Оттино Дж.М., Люптов Р.М. Комбинированная сегрегация и смешивание по размеру и плотности в некруглых барабанах. физ. Преп. E Стат. Нелинейная физика мягких веществ. 2005;71:51301. doi: 10.1103/PhysRevE.71.051301. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google] 25. Cruz D.C., Sordi V.L., Ventura C.E.H. Анализ поверхности режущей пластины из цементированного карбида вольфрама WC-5%Co после торцового шлифования. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2020;108:323–330. doi: 10.1007/s00170-020-05382-y. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Cruz D.C., Sordi V.L., Ventura C.E.H. Оценка целостности поверхности режущих пластин из шлифованного цементированного карбида вольфрама и ее влияние на износ инструмента при точении ферритного чугуна с шаровидным графитом. CIRP J. Изготовитель. науч. Технол. 2022; 37: 613–622. doi: 10.1016/j.cirpj.2022.03.014. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 27. Нуньес Д., Арроба К., Вака Х., Перес К., Моралес К. Распылительная смазка в токарных процессах, влияние на производительность и качество. Дина. 2019; 94: 561–567. дои: 10.6036/8843. [CrossRef] [Google Scholar] Статьи из материалов предоставлены здесь Многопрофильный институт цифровых публикаций (MDPI) Принцип выбора угла инструмента при резке на токарном станке 28 февраля 2023 г. 28 февраля 2023 г. / Шейн / 4 минуты чтения При резке металла угол наклона инструмента играет решающую роль в определении геометрии режущей части инструмента при его проникновении в заготовку. Artizono CNC V Grooving Machine 150… Please enable JavaScript Artizono CNC V Grooving Machine 1500×4000 The composition of the cutting part of the lathe  tool Режущая часть токарного станка состоит из передней поверхности, главной боковой поверхности, вспомогательной боковой поверхности, основной режущей кромки, вспомогательной режущей кромки и наконечника инструмента. Передняя поверхность: Поверхность, по которой стружка стекает по инструменту. Основная боковая поверхность: поверхность инструмента, которая взаимодействует с обработанной поверхностью заготовки и противостоит ей. Вторичная боковая поверхность: Поверхность инструмента, которая взаимодействует с обработанной поверхностью заготовки и противостоит ей. Основная режущая кромка: линия пересечения передней поверхности инструмента и основной боковой поверхности. Вторичная режущая кромка: линия пересечения между передней поверхностью инструмента и вторичной боковой поверхностью. Наконечник инструмента: пересечение главной режущей кромки и вспомогательной режущей кромки. Наконечник инструмента может представлять собой небольшую кривую или прямую линию, называемую наконечником инструмента для скругления или наконечником инструмента для снятия фаски. Вспомогательная плоскость для измерения угла резания токарного станка Этими тремя опорными плоскостями являются секущая плоскость, базовая плоскость и перпендикулярная плоскость. 1) Секущая плоскость Плоскость, которая пересекается в заданной точке на главной режущей кромке и перпендикулярна базовой плоскости хвостовика. 2 ) Базовая плоскость Плоскость, проходящая через выбранную точку на главной режущей кромке и параллельная базовой поверхности хвостовика. 3) Ортогональная плоскость Плоскость, перпендикулярная секущей плоскости и перпендикулярная базовой плоскости. Видно, что эти три координатные плоскости перпендикулярны друг другу, образуя пространственную прямоугольную систему координат. Основные геометрические углы и выбор Торт S 1) Принцип Углов (γ0). SELECTER 1). фактор, обеспечивающий баланс между долговечностью и остротой режущего инструмента. При определении переднего угла в первую очередь следует учитывать твердость разрезаемого материала. Для материалов с высокой твердостью предпочтителен меньший передний угол, а для более мягких материалов подходит больший угол. Кроме того, тип операции обработки также влияет на выбор переднего угла. Для черновой обработки предпочтителен меньший угол, а для чистовых операций используется больший угол. Обычно выбирается передний угол от -5° до 25°. Как правило, передний угол (γ0) не определяется заранее при изготовлении токарных инструментов. Вместо этого это достигается шлифованием канавки для отвода стружки на инструменте. Эта канавка, также известная как стружколомающая канавка, служит для стружкодробления без намотки, управления направлением потока стружки для поддержания точности обрабатываемой поверхности, снижения сопротивления резанию и увеличения срока службы инструмента. 2) Принцип выбора заднего угла (α0 ) Во-первых, следует учитывать тип обработки. При чистовой обработке задний угол должен иметь большое значение, тогда как при черновой обработке он должен иметь малую величину. Во-вторых, следует учитывать твердость обрабатываемого материала. Если обрабатываемый материал твердый, главный задний угол должен иметь небольшое значение, чтобы повысить твердость режущей головки. С другой стороны, если материал мягкий, задний угол может иметь большее значение. Задний угол не должен быть 0° или отрицательным и обычно выбирается между 6° и 12°. 3) Принцип выбора угла режущей кромки (Kr ) Во-первых, следует учитывать жесткость системы токарного процесса, состоящей из токарных станков, приспособлений и инструментов. Если жесткость системы хорошая, угол в плане должен быть небольшим, что увеличит срок службы токарного инструмента, улучшит условия отвода тепла и приведет к лучшей шероховатости поверхности. Во-вторых, необходимо учитывать геометрию обрабатываемой детали. При обработке ступеней угол режущей кромки должен быть 90°. Для заготовок, разрезаемых посередине, угол режущей кромки обычно составляет 60°. Угол режущей кромки обычно составляет от 30° до 90°, наиболее часто используемые углы составляют 45°, 75° и 90°. 4) Принцип выбора вторичного угла отклонения (Kr’) Во-первых, токарный инструмент, заготовка и прижим должны иметь достаточную жесткость для уменьшения вторичного угла отклонения, в противном случае необходимо большее значение взятый. Во-вторых, учитывайте характер обработки. При чистовой обработке угол вторичного отклонения должен составлять от 10° до 15°, а при черновой обработке он должен составлять около 5°. 5) Принцип выбора угла наклона (λS) В основном это зависит от характера процесса обработки. При черновой обработке заготовка оказывает значительное воздействие на инструмент токарного станка. При чистовой обработке, когда λS меньше или равно 0°, сила удара заготовки о токарный инструмент минимальна. Когда λS больше или равно 0°, обычно принимается значение 0°. Угол наклона обычно выбирается между -10° и 5°. 0 акции Незначительное влияние силы режущей кромки при ленточной распиловке древесины | Journal of Wood Science Исходная статья Открытый доступ Опубликовано: 19 марта 2022 г. Ванесса Меуленберг ORCID: orcid.org/0000-0002-7287-807X 1 , Матс Экевад 1 , Микаэль Свенссон 1,2 и … Олоф Броман 5 0 4 0 1  1  Журнал науки о древесине том 68 , Номер статьи: 18 (2022) Процитировать эту статью 859 доступов 2 Цитаты Сведения о показателях Abstract По мере того, как лесопильная промышленность движется к использованию более тонких ленточных пил для повышения производительности, важно более подробно изучить силу резания. Силу резания можно разделить на две зоны. Зона I касается силы на главной режущей кромке, а также силы трения на главной первой стороне. Зона II учитывает силы на второстепенных режущих кромках, а также силы трения на второстепенных первых боковых сторонах. Резка в зоне II может значительно повлиять на силу резания и подробно не изучалась. Подмороженную, непромерзшую и сухую сердцевинную древесину ели европейской и сосны обыкновенной распиливали с использованием зубьев различной геометрии и измеряли усилие резания. Были исследованы главная режущая кромка, зазор, толщина полосы, угол вспомогательной режущей кромки и задний угол вспомогательной режущей кромки. Точка пересечения y графика сила резания-ширина использовалась как сила Зоны II (в этой точке силы Зоны I считаются равными нулю). Был изучен вклад силы Зоны II в силу резания. Результаты показывают, что мерзлая древесина имеет менее упругую упругость и, следовательно, меньшую резку в зоне II. Высушенная древесина показала значительно более высокую степень резания зоны II (вклад в силу резания 55-75%). Изменение основной режущей кромки с 2,87 мм на 1,6 мм привело к увеличению вклада сил в Зоне II на 10–15 %. Введение Шведская лесопильная промышленность выразила заинтересованность в оптимизации ленточной пилы и разработке более тонких режущих зубьев. Это позволяет производить больший объем древесины при одновременном снижении количества отходов, таких как опилки и щепа. Кроме того, преимущества являются как экономическими, так и экологическими, поскольку не только сокращается количество отходов, но и увеличивается объем конечных продуктов, которые могут связывать углекислый газ в течение более длительного времени. При разработке более эффективных режущих инструментов для ленточной пилы необходимо учитывать силы резания с учетом геометрии зубьев, таких как главная режущая кромка, зазор и углы резания, поскольку они могут увеличить производительность пиления и повлиять на процесс резания [1,2, 3]. Режущая геометрия зуба ленточной пилы показана на рис. 1 в соответствии со стандартами ISO 3002:1 [4]. Обратите внимание, что зубья симметричны в направлении X. Ширина главной режущей кромки (\(S_\text {t}\)) является важной геометрической характеристикой зуба пилы, поскольку она отвечает за степень съема материала. Зубья пилы также имеют зазор ( u ) (расстояние между вершиной зуба (\(S_\text {t}\)) и лентой ( S ): \(2u=S_\text {t}-S \)) что позволяет избежать контакта между задней частью ленты и деревом, так как режущие зубья создают пропилы. Незначительный угол режущей кромки, \(\kappa _\text {r}’\) (также называемый радиальным задним углом), а также толщина несрезанной стружки, \(h_\text {m}\), в значительной степени определяют для второстепенной геометрии режущей кромки, взаимодействующей с древесиной (см. рис. 2). Комбинация вспомогательного угла режущей кромки, \(\kappa _\text {r}’\), и вспомогательного заднего угла режущей кромки, \(\alpha _\text {p}’\) (также называемого тангенциальным передним углом ) определяет геометрию второстепенных первых сторон, \(A’_{\upalpha 1}\) (также называемых боковыми гранями). Рис. 1 Геометрия одного режущего зуба, используемого при распиловке древесины согласно ISO 3002:1 [4] Изображение в полный размер Рис. 2 3002:1 [4] Увеличенное изображение Рис. 3 Три главные силы, действующие на зуб пилы Увеличенное изображение Древесина является упругим материалом, поэтому при ее разрезании часть волокон согнуться вместо того, чтобы сломаться. Эти волокна возвращаются в исходное положение после прохождения режущих кромок, что известно как упругое пружинение. Древесина, которая отскочила назад, соприкоснется с второстепенными первыми сторонами, \(A’_{\upalpha 1}\), и большой первой стороной, \(A_{\upalpha 1}\) (также называемой зазором) . Упруго подпружиненная древесина также будет лежать на пути резания последующего зуба, что приведет к увеличению трения. Силы, действующие на зубья пилы, являются одним из факторов, описывающих общий процесс резания. Другие включают шероховатость поверхности заготовки, температуру, вибрации и т. д. Условные силы на режущем зубе определяются силой резания (\(F_\text {c}\)), силой подачи (\(F_\text {f}\)) и боковой силы (\(F_\text {p}\)) (см. рис. 3). Сила резания (также называемая основной или параллельной силой) отвечает за удаление материала и, следовательно, является самой высокой силой. Он действует на зуб в направлении, противоположном движению ленточной пилы, \(v_\text {c}\), которое является линейным при ленточной пиле. Эта сила воздействует на основную режущую кромку, а также на второстепенные режущие кромки, в зависимости от толщины несрезанной стружки (\(h_\text {m}\)). Сила резания может быть разделена на различные компоненты, как показано в уравнении. 1 [5]. Это уравнение утверждает, что сила резания может быть разделена на силу, действующую на большую режущую кромку (\(F_\text {cS}\)), и силу, действующую на две второстепенные режущие кромки (\(F_\text {cS’ }\)) и сила трения между двумя второстепенными первыми сторонами и заготовкой (\(F_{\text {cS’}\upmu}\)): $$\begin{align} F_\text {c}=F_\text {cS}+2F_\text {cS’}+2F_{\text {cS’}\upmu} \end{align}$$ (1) Уравнение 1 можно изменить, чтобы лучше различать различные компоненты силы, как показано в уравнении. 2. Здесь сила резания, действующая на главную режущую кромку (\(S_\text {t}\)) определяется выражением \(F_\text {cS}\), а сила трения между упруго подпружиненной древесиной а главный первый фланг (\(A_{\upalpha 1}\)) был отделен от \(F_\text {cS}\) и задан как \(F_{cS\upmu}\). Это обозначено красной зоной I на рис. 4 и представляет собой основную режущую кромку. Сила резания на второстепенных режущих кромках (\(S’_\text {t}\)) определяется как \(2F_\text {cS’}\), а силы трения на двух второстепенных первых сторонах (\(A ‘_ {\ upalpha 1} \}} определяется как \ (2F _ {\ text {cS’} \ upmu} \). Эти компоненты силы показаны в зеленой зоне II на рис. 4. Чтобы различать резание большой и малой режущей кромки, уравнение было разделено на две части, обозначенные \(F_\text {I}\) и \(F_\ текст {II}\), каждый из которых представляет другую зону на рис. 4. В этой статье рассматривается вклад силы от зоны II и определяется как \(F_\текст {II}\) в уравнении. 4: $$\begin{align} F_\text {c}&=F_\text {cS}+F_{cS\upmu}+2F_\text {cS’}+2F_{\text {cS’}\upmu} \end{align}$$ (2) $$\begin{align} F_\text {I}&=F_\text {cS}+F_{cS\upmu } \end{align}$$ (3) $$\begin{align} F_\text {II}&=2F_\text {cS’}+2F_{\text {cS’}\upmu} \end{align}$$ ( 4) $$\begin{aligned} F_\text {c}&=F_\text {I}+F_\text {II} \end{aligned}$$ (5) При основной резке кромка уменьшается, \(F_\text {I}\) уменьшается, но вклад силы от зоны II, \(F_\text {II}\) остается постоянным и, следовательно, будет иметь большее влияние на общую силу резания, \(F_\текст {с}\). Вклад силы от второстепенных режущих кромок и силы трения между второстепенными первыми боковыми сторонами и заготовкой, Зона II, почти не исследовался в литературе. По мере того, как отрасль движется к меньшим основным режущим кромкам, крайне важно лучше понять вклад этих сил в силу резания и уделять больше внимания геометрии вспомогательной кромки и геометрии вспомогательной первой боковой поверхности. Кроме того, когда зона резания увеличивается, износ режущих зубьев, а также распределение температуры в зубе могут измениться, что может привести к поломке зуба и нестабильности во время пиления. Рис. 4 Силу резания можно разделить на две зоны: Зона I силы основной режущей кромки (\(F_\text {cS}\)) и сил трения на основной первой боковой поверхности (\(F_{cS\ upmu }\)) и малые силы режущей кромки в зоне II (\(F_\text {cS’}\)) и силы трения на второстепенных первых боковых сторонах (\(F_{\text {cS’}\upmu }\)) Изображение в полный размер Рис. 5 Определение направлений резания. Испытания силы резания проводились в направлении резания 90º–90º, т. е. режущая кромка и направление подачи были равны 90º к продольному направлению волокон древесины Изображение с полным размером Резание вспомогательными режущими кромками происходит в другом направлении, чем резание основной режущей кромкой. Например, когда главная режущая кромка режется в направлении 90°–90°, второстепенные режущие кромки режут в направлении 90–90° или в направлении 2–90°, если угол второстепенной режущей кромки равен 2° (см. рис. 5). Первое число в этом обозначении указывает направление режущей кромки относительно угла волокна, тогда как второе число указывает направление движения относительно угла волокна [6]. Направление резания может существенно влиять на силы [3, 6,7,8,9,10,11,12]. Резка второстепенными передними боковыми поверхностями зуба происходит под углом 0º к углу волокна, а зуб движется в направлении 90º к углу волокна, режущее действие аналогично облицовке. Резание в этом направлении имеет значительно меньшие силы резания [6, 13]. Ли и др. [3] обнаружили, что резка в зоне II дает до 7% силы резания в направлении 90–90°, но они обнаружили, что вклад силы в зоне II может достигать 16,9% в направлении 0–90°, где резка в зоне II происходит в 90º–90º направление. Скандинавские виды Ель европейская ( Picea abies (L.) Karst.) и сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.) перерабатываются в любых условиях окружающей среды, даже при температурах ниже нуля. Таким образом, лесопилки перерабатывают замороженные бревна, незамороженные бревна и сухую древесину. В этом исследовании рассматривались ель европейская и сосна обыкновенная в мерзлом, незамерзшем и сухом состоянии. Вклад силы Зоны II был проанализирован при изменении главной режущей кромки, а также зазора, малого угла режущей кромки (\(\kappa _\text {r}’\)) и вспомогательного заднего угла режущей кромки (\(\alpha _ \текст {р}’\)). Насколько известно автору, в предыдущей литературе не сообщалось о незначительном вкладе силы режущей кромки. Таким образом, это исследование может дать представление о поведении силы на второстепенных режущих кромках, особенно в связи с тем, что отрасль движется к более эффективному пилению с использованием оптимизированных режущих инструментов. Материалы и методы Образец древесины Бревна ели европейской ( Picea abies (L.) Karst.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) были заготовлены в одном и том же лесу на севере Швеции во время весна. Из бревен вырезали образцы размером \(70\х70\х200\) мм. Среднее содержание влаги в образцах (масса воды/масса сухой древесины), плотность и температура непосредственно перед испытанием указаны в таблице 1. Плотность измерялась с помощью компьютерного томографа, и образцы проверялись на наличие дефектов, таких как сучки. во избежание их во время резки. Все тесты проводились в сердцевине, а незамороженные и замороженные образцы тестировались в сыром состоянии. Таблица 1 Средняя плотность, содержание влаги и температура образцов ели европейской и сосны обыкновенной непосредственно перед распиловкой Полноразмерный стол Режущие зубья Режущие зубья со стеллитовыми наконечниками были вырезаны из нового полотна ленточной пилы из промышленной стали. Геометрия определена на рис. 1, 2. Были испытаны две серии зубьев: для первой серии были изменены зазор и толщина ленты, что оказало непосредственное влияние на большую режущую кромку (\(S_\text {t}=S+2u\)) как можно увидеть выделенным в Таблице 2. Для второй серии были изменены второстепенные углы режущей кромки и второстепенные углы зазора режущей кромки (см. выделенные значения в Таблице 3). Обратите внимание, что второстепенная режущая кромка была определена из \(h_\text {m}\) и \(\kappa _\text {r}’\). Зуб нет. 1 в настоящее время используется на многих шведских лесопильных заводах и использовался в качестве эталона в обеих сериях. Геометрия была выбрана на основе опроса нескольких шведских лесопильных заводов и производителей инструментов, чтобы гарантировать реалистичность параметров для практического производства и использования. Остроту каждого зуба контролировали, делая очень неглубокие надрезы в очень твердой породе африканского дерева (Муанга, 9).0008 Pericopsis angolensis ). Это убрало первоначальную острую кромку (с радиусом вершины от 4 до 8 \(\upmu \hbox {м}\)) и придало режущим зубьям «острую» кромку (радиусы от 10 до 15 \(\upmu \hbox {м}\)) которые сохраняются дольше: примерно 8 часов резки. Крайне важно удалить начальную острую кромку, так как это может значительно повлиять на усилия в начале резки. Таблица 2 Обзор геометрий режущих зубьев серии 1, где изменяются зазор, толщина ленты и основная режущая кромка 9{-1}\). Режущий зуб подавался в древесину с помощью зубодержателя, управляемого шаговым двигателем. Пьезоэлектрический датчик на держателе зуба измерял силы при создании пропила; см. рис. 6. Сигналы были преобразованы с учетом расстояния между кончиком зуба и датчиками. Толщина необработанной стружки, \(h_\text {m}\), составляла 0,9 мм/рез, и на один пропил было сделано десять пропилов, что означает, что общая глубина пропила составляла 9 мм. На каждый режущий зуб было сделано десять надрезов и собрано 100 точек данных на зуб. Более подробное описание сбора данных см. в Meulenberg et al. [14]. Рис. 6 Экспериментальная установка показывает, как деревянная деталь движется, когда зуб входит в древесину держателем зуба Изображение в полный размер виды и условия определяли путем измерения ширины пропила непосредственно после того, как были сделаны надрезы. Сначала измеряли среднюю ширину каждого пропила с помощью цифрового микроскопа DSX1000 (Olympus). Затем рассчитывали упругую пружинистость по отношению к каждой точной главной режущей кромке (также измеренную с помощью цифрового микроскопа) по уравнению. 6. Измерения не могли быть выполнены для высушенной древесины, так как стороны и поверхности пропила были слишком повреждены и неровны, чтобы точно измерить: $$\begin{aligned} \text {Spring-back}=\frac{S_\text {t}-k}{S_\text {t}}\cdot 100\%, \end{aligned}$$ (6) где \(k=\)ширина пропила. Вклад силы в Зоне II Чтобы определить вклад силы в Зоне II для различных пород и условий древесины, сила резания была нанесена относительно главной режущей кромки. 2\)). Y-пересечение линии наилучшего соответствия было принято как компоненты силы Зоны II (\(F_\text {II}=2F_\text {cS’}+2F_{\text {cS’}\upmu}\) ). В точке пересечения с осью Y главная режущая кромка равна нулю, и любая остаточная сила может быть использована для резания в Зоне II. Затем \(F_\text {II}\) делили на силу резания (\(F_\text {c}\)) каждого зуба (см. уравнение 7), обеспечивая вклад силы Зоны II в силу резания. С этим процентом сила резания может быть описана двумя частями: (1) процент резания, выполняемый главной режущей кромкой, и (2) процент резания, выполняемый второстепенными режущими кромками. Это соотношение основано на линейной модели, подогнанной к точкам данных, и эта модель не учитывает изменение зазора: $$\begin{aligned} \text {Вклад силы зоны II}=\frac{F_\text {II}}{F_\text {c}}\cdot 100\% \end{aligned}$$ (7) Результаты и обсуждение Упругое пружинение Упругое пружинение может достигать 0,4 мм для немерзлой ели обыкновенной, как показано на рис. {\circ }\), что оставляет только 0,03 мм пространства для упругой пружины. Это приведет к значительному сжимающему усилию древесины на малых первых боковых сторонах зуба, что приведет к высоким силам трения. При таких больших величинах пружинения второстепенная режущая кромка и второстепенная первая боковая поверхность соприкасаются с древесиной до 5,7 мм. Замороженная древесина имела значительно более низкую упругую упругость из-за более высокой жесткости, а сосна обыкновенная имеет меньшую упругую пружинистость, чем европейская ель, из-за более высоких механических свойств, таких как модуль упругости. Рис. 7 Упругое пружинение замороженной и незамерзшей ели европейской и сосны обыкновенной Изображение в полный размер Ряд 1: основная режущая кромка, зазор и толщина полосы передовой. На рис. 8 показан пример такого графика для немерзлой ели европейской. Средние значения указаны круговыми маркерами вместе со стандартными отклонениями. Обратите внимание, что предполагается, что большая часть разброса связана с изменениями в древесине, такими как колебания плотности вдоль годичных колец. Линейная линия наилучшего соответствия указывает точку пересечения по оси y, которая является представлением вклада \(F_\text {II}\). Этот график был создан для каждого из режимов рубки и видов. 92\) значение, а также точная точка пересечения с осью y отображается над каждой полосой. \(F_\text{II}\) сосны обыкновенной значительно выше, чем у ели европейской. Это, вероятно, связано с более высокой плотностью между видами, как видно из таблицы 1. Несмотря на максимальную режущую кромку, режущая сила сосны обыкновенной также значительно выше, чем у ели обыкновенной из-за различий в плотности. И у ели обыкновенной, и у сосны обыкновенной \(F_\text {II}\) мерзлой древесины ниже, чем у немерзлой. Вероятно, это связано с меньшей упругой пружиной. Сниженное упругое пружинение означает меньший контакт между второстепенными режущими кромками и второстепенными первыми боковыми поверхностями и, следовательно, меньше резания в зоне II. 2\) модели становится равным 0,82, но точка пересечения по оси y и, следовательно, \(F_\text {II}\) высушенной европейской ели остается значительно выше ( \(F_\текст {II}=29\) Н). Увеличение \(F_\text {II}\) высушенной древесины может быть связано с тем, что, когда сухая древесина пружинит, волокна обламываются второстепенными режущими кромками, а не изгибаются, что, вероятно, имеет место в древесине с высоким содержанием влаги. где волокна менее жесткие и естественным образом охлаждают зуб. Кроме того, высокие механические свойства высушенной древесины, вероятно, приводят к более высоким силам резания. На рис. 10 вклад силы Зоны II можно увидеть относительно главной режущей кромки. Для европейской ели высушенная древесина имеет очень высокий процент вырубки зоны II. Вклад силы Зоны II в силу резания составляет прибл. 75% на основной режущей кромке 1,6 мм. Разброс в высушенной ели европейской также выше, чем в других условиях. Причину такой высокой степени рубки Зоны II можно объяснить высокими механическими свойствами высушенной древесины. Сосна обыкновенная и европейская ель следуют аналогичным тенденциям: сухая древесина имеет самый высокий коэффициент вырубки в Зоне II, за ней следует немерзлая древесина, а наименьший процент вырубки в Зоне II приходится на мерзлую древесину. Замерзшая древесина имеет менее упругую пружинистость и, следовательно, меньший контакт между второстепенными передними боковыми поверхностями зубьев и древесиной. Процент резания зоны II уменьшается с увеличением основных режущих кромок. Это связано с тем, что резание в Зоне II не уменьшается при меньшей ширине, а толщина несрезанной стружки остается постоянной, но основная режущая кромка уменьшает и, следовательно, также и силу, действующую на нее. Следовательно, логично, что отношение второстепенной режущей кромки к основной режущей кромке увеличивается. Процент резания зоны II уменьшается, когда главная режущая кромка больше. Когда отрасль переходит на более тонкие ленточнопильные станки, важно учитывать этот фактор, поскольку увеличение процента резания в зоне II может достигать 15%, при этом максимальный процент резания в зоне II составляет от 25 до 75% для различных условий. Когда вклад резания в Зоне II увеличивается, характеристики износа режущих зубьев, а также распределение температуры в зубе могут измениться, что может привести к поломке зуба и нестабильности во время пиления. Рис. 10 Вклад силы Зоны II в силу резания для различных основных режущих кромок (\(S_\text {t}\)) Изображение в полный размер Рис. 11 Вклад силы Зоны II к силе резания для полос разной толщины (\(S=1,47\), 1,20 и 1,00 мм) при уменьшении зазора (\(u=0,7\), 0,5 и 0,3 мм) Изображение в натуральную величину Процент резания в зоне II при изменении зазора для трехполосной толщины можно увидеть на рис. 11. Здесь видно, что меньший зазор приводит к более высокому проценту резания в зоне II. Это относится ко всем видам древесины и к трем разным толщинам ленты. Между зазорами 0,3 и 0,7 мм можно увидеть разницу примерно в 10%. Меньший зазор означает меньше места для дерева, которое упруго отскочило назад, что приводит к более высокой силе трения (\ (F _ {\ text {cS’} \ upmu} \)). Вырубка зоны II составляет от 40 до 55% для сушеной сосны обыкновенной. Это значительно выше, чем вклад силы в Зоне II в размере 7%, который Li et al. [3] найдены в том же направлении резания. Ли и др., однако, тестировали другой вид (береза ​​— Betula spp.), с различным содержанием влаги (12%), с различной геометрией зубьев и с необычно низкой скоростью резания (0,17 м/с). Кроме того, модель, используемая для определения резания зоны II в этой работе, не учитывает различные зазоры. Серия 2: вспомогательный угол режущей кромки, \(\kappa _\text {r}’\), и вспомогательный задний угол режущей кромки, \(\alpha _\text {p}’\) \(\kappa_\text{r}’\) и \(\alpha_\text{p}’\) в значительной степени влияют на геометрию малых первых боковых поверхностей режущих зубьев. Низкое \(\kappa _\text {r}’\) может привести к лучшему качеству поверхности древесины, но оно также подвергает второстепенные режущие кромки большему упругому пружинению, что может увеличить силу резания. . Низкий \(\alpha _\text {p}’\) оставляет меньше места для упругой пружины, которая может увеличить трение, температуру и силу резания. Вклад силы Зоны II для различных \(\kappa _\text {r}’\) можно увидеть на рис. 12. Существует небольшое увеличение вклада силы Зоны II при более высоких \(\kappa _\text {r} ‘\), но, учитывая стандартное отклонение, можно сказать, что оно минимально. Это указывает на то, что такие небольшие угловые отклонения не сильно влияют на вклад зоны II или на силу резания. При больших углах зуб становится трудно шлифовать, а форма зуба становится очень острой, что приводит к более быстрому износу и усилению вибраций. Вклад силы зоны II в силу резания при различных \(\alpha _\text {p}’\) можно увидеть на рис. 13 для ели европейской и сосны обыкновенной. Ожидалось, что вклад силы в Зоне II будет меньше при больших углах из-за увеличения контакта между зубом и заготовкой, но есть небольшое увеличение вклада силы в Зоне II при более высоких малых углах зазора режущей кромки. Увеличение, однако, очень незначительное. Рис. 12 Вклад силы Зоны II в силу резания для различных малых углов режущей кромки (\(\kappa ‘_\text {r}\)) Изображение в натуральную величину Рис. 13 Вклад силы Зоны II в силу резания для различных малых углов режущей кромки (\(\alpha ‘_\text {p}\)) Изображение в полный размер Заключение Силу резания можно разделить на две части: большая сила режущей кромки в зоне I и малая сила режущей кромки в зоне II. В этом исследовании изучалось влияние сил Зоны II на силу резания при проведении испытаний силы резания с одним зубом в древесине. Силы зоны II представляют собой силы, действующие на второстепенные режущие кромки, и силы трения, действующие на второстепенные первые боковые стороны. Испытания проводились на ели европейской и сосне обыкновенной в сухой, немерзлой и мерзлой ядровой древесине. Основные выводы, которые можно сделать из исследования: Незамороженная древесина имеет значительно более высокую упругую упругость (до 0,4 мм), чем замороженная древесина, а ель европейская имеет немного более упругую упругость, чем сосна обыкновенная. В целом сила резания незамерзшей и мерзлой древесины имеет одинаковый вклад от сил Зоны II. Незамороженная древесина имеет несколько более высокий вклад силы в Зоне II (при анализе точек пересечения y на графиках сила-ширина) из-за более высокой степени упругого пружинения. Замороженная европейская ель имеет самый низкий вклад силы в Зоне II, составляющий 8,2 Н, что составляет примерно 15% силы резания. Процент резания зоны II увеличивается до 15% при уменьшении главной режущей кромки. Что касается высушенной древесины, вклад рубки в Зоне II может составлять от 55 до 75% для сосны обыкновенной и ели европейской, соответственно. Это значительная часть общей силы резания, и ее следует учитывать при пилении более узкими зубьями. Увеличение вспомогательного угла режущей кромки и вспомогательного заднего угла режущей кромки привело к несколько большему вкладу резания в зоне II. При рассмотрении этих выводов важно иметь в виду, что материалом заготовки является древесина, обладающая высокой анизотропией. Кроме того, мониторинг процесса резания касается не только анализа сил резания. Другими аспектами, такими как температура, вибрация, качество поверхности заготовки и т. д., не следует пренебрегать в более широких исследованиях. Чтобы лучше оценить вклад силы в Зоне II от линейной линии наилучшего соответствия, рекомендуется испытать режущие зубья, у которых зазор сохраняется постоянным, а уменьшается только главная режущая кромка. Эти модели можно сравнить с результатами, когда пропилы выполняются на гребне (открытые пропилы, когда второстепенные режущие кромки вообще не соприкасаются с зубьями), так что нет резания в Зоне II, а только резание в Зоне I. Также может быть интересно изучить влияние толщины неразрезанной стружки на силы в зоне II. Доступность данных и материалов Наборы данных, использованные и/или проанализированные в ходе настоящего исследования, можно получить у соответствующего автора по разумному запросу пилы с узким пропилом. Adv Manuf Sci Technol 31(1):49–63 Google Scholar Орловски К., Сандак Дж., Негри М., Дзуренда Л. (2009 г.) Распиловка замороженной древесины пилами с узким пропилом: влияние энергии и качества. Для продукта J 59(3):79–83 Google Scholar Li W, Zhang Z, Luo B (2018) Влияние боковых кромок пилообразного зуба с разными радиальными углами зазора на силу резания при пилении древесины. Materialwiss Werkstofftech 49: 1468–1475. https://doi.org/10.1002/mawe.201800074 Статья Google Scholar ISO 3002:1, (1982) Основные величины при резании и шлифовании. Часть 1. Геометрия активной части режущих инструментов. Общие термины, системы отсчета, инструментальные и рабочие углы, стружколомы. Стандарт, Международная организация по стандартизации, Женева, CH “> Orlowski K (2010) Процесс резки. Основы распиловки с узким пропилом: механика и качество резки, Технический университет в Зволене, Зволен, глава 2:35–88 Кивимаа E (1950) Силы резания в деревообработке. Хельсинки, Финляндия Аксельссон Б., Лундберг А., Грёнлунд А. (1993) Исследования основной силы резания на режущей кромке и вблизи нее. Holz Roh- Werkst 51:43–48 Статья Google Scholar Лхате И., Кристован Л., Экевад М., Ситоэ Р. (2019) Силы резания для древесины малоиспользуемых пород из Мозамбика. В: Материалы 20-го Международного семинара по обработке древесины (IWMS-20), июнь 2011 г., Технологический университет Лулео, Скеллефта, Швеция, стр. 444-451 Кульич С., Эрнандес Р.Е., Ллаве А.М., Кубаа А. (2013) Влияние направления резания, переднего угла и глубины резания на силы резания и качество поверхности при обработке пихты бальзамической. Wood Fiber Sci 45(2):195–205 CAS Google Scholar Морадпур П., Доостосейни К., Шольц Ф., Тармиан А. (2013) Силы резания при обработке ленточной пилой древесины дуба и бука в зависимости от влажности древесины и направления резания. Eur J Wood Prod 71 (6): 747–754. https://doi.org/10.1007/s00107-013-0734-z Артикул КАС Google Scholar Кренке Т., Фрайборт С., Мюллер У. (2018) Анализ силы резания при линейном процессе резания ели. Wood Mat Sci Eng 13 (5): 279–285. https://doi.org/10.1080/17480272.2017.1324916 Статья Google Scholar Экевад М., Оман М., Го Х (2019) Режущие силы одиночного зуба зеленой ели европейской: результаты экспериментов. В: Материалы 24-го Международного семинара по деревообработке (IWMS-24), август 2019 г. , Ореганский государственный университет, Корваллис, США, стр. 9-22 Грёнлунд А. (2004) Analys av skärförloppet (Анализ процесса резки). В: Träbearbetning (Обработка древесины), 1-е изд., Trätek-Institute forskning forskning, Västervik, глава 2, стр. 13–45 Мейленберг В., Экевад М., Свенссон М. (2021) Силы резания при тонком пропиле замороженных и не -замороженная древесина ели обыкновенной и сосны обыкновенной. Wood Mat Sci Eng. https://doi.org/10.1080/17480272.2021.1925964 Статья Google Scholar Скачать ссылки Благодарности Привлеченные партнеры благодарят за их поддержку. Авторы выражают благодарность за поддержку CT WOOD — центра передового опыта Технологического университета Лулео за разработку приложений рентгеновской компьютерной томографии для использования в лесной промышленности. Финансирование Финансирование открытого доступа, предоставленное Технологическим университетом Лулео. Стратегическая инновационная программа BioInnovation в рамках гранта [2017-02697] — совместное предприятие Vinnova, Formas и Шведского энергетического агентства (Energimyndigheten) — оказало финансовую поддержку в рамках проекта IPOS (Шведская древесина — инновационный потенциал для общества, основанного на биотехнологии), а также проекта BioInnovation: NGenTools . Информация об авторе Авторы и организации Факультет науки и техники по дереву, Технологический университет Лулео, Скеллефтео, Швеция Ванесса Меуленберг, Матс Экевад, Микаэль Свенссон и Олоф Броман Process and Product Development, LSAB, Långshyttan, Sweden Mikael Svensson Авторы Vanessa Meulenberg 2 Вы также можете искать публикации этого автора 3 PubMed Google Scholar Матс Экевад Просмотр публикаций автора Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar Микаэль Свенссон Просмотр публикаций автора Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar Olof Broman Посмотреть публикации автора Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar Вклады VM и ME спланировали исследование. В.М. выполнил экспериментальную работу и написал рукопись. Все авторы участвовали в обсуждении результатов. Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи. Автор, ответственный за переписку Переписка с Ванесса Меуленберг. Декларации этики Конкурирующие интересы Авторы не сообщили о потенциальном конфликте интересов. Дополнительная информация Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности. Права и разрешения Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, ссылку на лицензию Creative Commons и указать, были ли внесены изменения. Автор: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2024 Сервис-Инструмент Карта сайта × Поиск для: