Jusheng

Один инженер работает с заготовкой из твёрдого инконеля и должен обработать её за минимальное время и с максимальной скоростью съёма металла. Другой работает над прецизионной деталью из титана медицинского назначения, требующей зеркальной поверхности и микронных допусков.

Они работают на одном и том же токарном станке, но победа зависит от оснащения станка.

Выбор правильного инструмента может кардинально изменить эффективность, точность и стоимость обработки. Это руководство познакомит вас с миром токарных инструментов и позволит легко выбрать подходящий инструмент для повышения эффективности и качества обработки деталей на станках с ЧПУ.

Краткое изложение основных ответов

Зачем обращаться к этому руководству? Опыт JS в области ЧПУ

Компания JS на протяжении десятилетий обслуживает индивидуальные потребности в изготовлении деталей на станках с ЧПУ для таких требовательных рынков, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская промышленность, и выполнила более 100 000 проектов по прецизионной обработке деталей на станках с ЧПУ.

JS также располагает комплексной системой испытаний инструментов. Каждый рекомендуемый токарный инструмент проходит испытания в условиях обработки на станке для обеспечения стабильной производительности.

Это руководство основано на богатом практическом опыте JS. Все рекомендации, от совместимости материалов до контроля затрат, даны для реальных условий обработки, что позволяет избежать ошибок при выборе и принимать более точные решения.

JS использует свой обширный опыт работы с ЧПУ и проводит тщательные испытания инструмента, чтобы предоставить надежные рекомендации по выбору инструмента. Мы подготовим смету и приступим к производству сразу после того, как вы сообщите нам свои требования. Выбирайте JS для бесперебойной обработки!

За пределами куска железа: знакомство с инструментами токарного станка

Поняв, что это руководство надежно, мы теперь можем приступить к разборке токарного инструмента — он состоит из трех основных компонентов , которые в совокупности определяют верхний предел производительности токарного инструмента.

Держатель инструмента: «Рука» станка

Держатель инструмента служит для крепления инструмента к режущей пластине и выдерживает усилие резания. Обычно используются высокопрочные стали и твердые сплавы . Недорогие (50–150 долларов США) держатели инструмента из высокопрочной стали подходят для низких и средних нагрузок резания.

Держатели твердосплавного инструмента жесткие и прочные, выдерживают высокие нагрузки резания и подходят для труднообрабатываемых материалов (например, Inconel 718), но стоят дороже (200–500 долларов США).

Точность держателя инструмента также имеет решающее значение. При обработке прецизионных деталей необходимо строго соблюдать допуски на конусность. В противном случае пластина будет находиться в смещенном положении, что скажется на точности обработки деталей на станках с ЧПУ.

Вставка: «Зубы» инструмента

Режущая пластина — это режущая кромка, которая непосредственно режет заготовку. Её форма и параметры материала определяют результат обработки. Наиболее распространённые материалы включают быстрорежущую сталь, арбид, керамику и PCD/CBN .

Покрытие: «Покрытие» клинка

Покрытия повышают износостойкость и термостойкость лезвий. Распространенные типы и характеристики перечислены в следующей таблице:

Компания JS предлагает совместимые комбинации державок, режущих пластин и покрытий. Мы активно занимаемся изготовлением станков с ЧПУ на заказ, что обеспечивает точный контроль производительности токарного инструмента и плавную обработку деталей. Мы рады сотрудничеству с вами!

Подробное объяснение основных типов токарных инструментов

После выяснения состава инструментов, давайте сначала выясним основные особенности основных токарных инструментов .

Инструменты для наружной токарной обработки

Это наиболее распространённые базовые инструменты , которые делятся на правосторонние (с направлением резания справа налево) и левосторонние (с направлением резания слева направо). Их режущие пластины обычно изготовлены из твёрдого сплава.

Обратите внимание, что обработка сложных криволинейных поверхностей (например, сфер) требует нескольких проходов инструмента и переориентаций.

Инструменты для внутренней токарной обработки

Они используются для обработки внутренних отверстий в заготовках. Поскольку хвостовик инструмента тонкий и подвержен вибрации, для внутренних отверстий диаметром <10 мм рекомендуется использовать полый или утолщённый хвостовик. Кроме того, теплоотвод у них плохой, а срок службы пластин на 20–30% меньше, чем у наружных токарных инструментов.

Разделительные инструменты

Режущая кромка узкая, а силы резания сосредоточены там, где требуется жёсткость инструмента. Точение тонких заготовок с соотношением сторон более 4:1 с вероятностью более 30% может привести к разрушению инструмента, что требует контроля параметров резания.

Инструменты для токарной обработки резьбы

В идеале режущая кромка должна точно повторять профиль резьбы. Инструменты часто изготавливаются по индивидуальному заказу (считаются изготовлением на станках с ЧПУ ). Требуется несколько проходов инструмента, что приводит к сравнительно низкой эффективности.

Формовочные токарные инструменты

Режущая кромка определяет окончательную форму заготовки, поэтому их можно использовать в массовом производстве для обеспечения размерной стабильности. Эти инструменты не столь универсальны, поскольку требуют переналадки при смене вида обработки.

Сравнение основных параметров основных токарных станков:

Компания JS может порекомендовать вам подходящий инструмент, исходя из ваших потребностей в обработке. Наши интернет-сервисы ЧПУ-обработки предлагают широкий спектр деталей с простой процедурой заказа. Выбирайте JS и работайте без забот!

Как сделать мудрый выбор? Четыре золотых правила принятия решений

После изучения основных типов инструментов следуйте этим четырем правилам, чтобы выбрать оптимально подходящий инструмент.

Заготовка: Начало

Твердость, прочность и теплопроводность материала являются основными критериями при выборе инструмента.

Для закаленной стали HRC50+ используйте пластины из кубического нитрида бора (CBN), для нержавеющей стали — твердосплавные пластины с покрытием TiAlN, для титановых сплавов с низкой теплопроводностью — пластины с покрытием AlCrN. Неправильное использование инструмента приведет к слишком быстрому износу пластин и увеличению стоимости обработки на станках с ЧПУ.

Таблица выбора инструмента для различных материалов:

Тип операции обработки (Операция): задача определяет инструмент

Другие операции требуют других инструментов: для наружной обработки выберите наружный токарный резец, для нарезания резьбы выберите резьботокарный резец , для отрезки выберите отрезной инструмент.

Требования к точности также влияют на выбор инструмента. Например, для обработки высокоточного наружного диаметра до Ra0,8 мкм потребуется высокоточный резцедержатель (класс прочности H6) и керамические/PCD пластины, тогда как для обработки обычного наружного диаметра до Ra6,3 мкм можно использовать обычную твердосплавную пластину.

Использование неправильного инструмента может привести к повреждению как инструмента, так и обрабатываемой детали, что приведет к увеличению затрат.

Возможности машины: избегайте несоответствия инструмента

Скорость, мощность и жёсткость станка определяют предел производительности инструмента. Например, станок с максимальной скоростью вращения 3000 об/мин не подходит для пластины PCD с частотой вращения 5000 об/мин (неэффективно, подвержена наростообразованию). Станок мощностью 5 кВт не подходит для инструмента для глубокой обработки мощностью 8 кВт (риск перегрузки шпинделя).

Если JS рекомендует токарный инструмент перед тем, как предоставить услуги онлайн-обработки на станках с ЧПУ, он учитывает технические характеристики станка.

Стратегия использования смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ): сухая резка, мокрая резка или MQL?

Смазочно-охлаждающая жидкость влияет на рассеивание тепла и смазку, что, в свою очередь, влияет на срок службы режущей пластины и качество детали.

Сравнение трех стратегий:

JS понимает, как подобрать режущие инструменты под требования к обработке. Мы можем разработать индивидуальное решение с учётом ваших требований к станкам и материалам, обсудить цены на обработку на станках с ЧПУ и оперативно доставить ваш заказ. Выбирайте JS!

Необычные решения в области специальных инструментов, о которых вы могли не знать

При прецизионной обработке стандартных инструментов может быть недостаточно. Представленные ниже специализированные решения позволят вам решить эти проблемы и получить конкурентное преимущество в производстве станков с ЧПУ на заказ.

Модульные расточные оправки на заказ

Эти модули, такие как резцовая головка, инструментальная оправка и удлинитель, подходят для растачивания глубоких отверстий (соотношение глубины к диаметру > 5:1) или отверстий сложной формы. Они могут быть собраны в любой необходимой комбинации, что устраняет необходимость в использовании единой монолитной расточной оправки.

Сильные стороны — высокая гибкость и низкая стоимость инвентаря, слабые стороны — высокая первоначальная стоимость (стандартные модули стоят от 1000 до 3000 долларов США).

Компания JS использует эти расточные оправки для обработки деталей с глубокими отверстиями, например, гидравлических деталей, с точностью IT7 и производительностью на 40% выше, чем у традиционных расточных оправок.

Сварные пластины PCD/CBN

Сварные пластины из поликристаллического алмаза (PCD) изготавливаются из поликристаллического алмаза (PCD) и могут использоваться в алюминиевых и медных сплавах, а также в композитных материалах. Они обладают твёрдостью HV8000–10000 и износостойкостью, в 10–50 раз превышающей износостойкость карбидов. Стоимость пластины составляет 50–150 долларов США, что позволяет выполнять высокоточную обработку с высоким качеством поверхности (шероховатость поверхности Ra ≤ 0,1 мкм). Они хрупкие и не подходят для обработки чёрных металлов.

Сварные пластины из кубического нитрида бора (CBN) содержат кубический нитрид бора (CBN) и применяются для обработки закаленных сталей и жаропрочных сплавов. Они обладают твёрдостью HV 4000–6000 и износостойкостью в 5–20 раз выше, чем у твёрдых сплавов. Стоимость одной пластины составляет 80–200 долларов США, они обладают хорошей жаропрочностью (≤1300 °C) и прочностью. Однако они дороги и подвержены вибрации при обработке.

Пример: преодоление трудностей при обработке рабочих колес из высокотемпературного сплава

Болевые точки клиентов

Компания, занимающаяся аэрокосмической промышленностью, обрабатывала рабочие колеса турбин высокого давления из сплава Inconel 718 (шероховатость ≤ 0,8 мкм, класс прочности IT6) на стандартных твердосплавных пластинах с покрытием TiAlN. Срок службы пластин составлял всего 15 минут, а скорость резания была снижена до 30 м/мин. Шероховатость поверхности также была выше требуемой, что приводило к 8% брака. Стоимость обработки на станках с ЧПУ достигала 1200 долларов США за единицу, и компания столкнулась с задержками поставок и возможными претензиями.

Решение JS

Проанализировав текущую ситуацию с обработкой у заказчика, компания JS разработала целевое решение:

• Улучшенный инструментальный материал: керамические пластины SiAlON с термостойкостью 1400 °C и твердостью HV1500 (выше, чем у твердого сплава HV1200), подходящие для обработки Inconel 718.
• Оптимизация геометрических параметров: передний угол также изменялся в пределах от -5° до -3° (снижение сопротивления резанию), задний угол — от 8° до 10° (снижение трения), а фаска режущей кромки составляла 0,2 х 15°.
• Усовершенствование стратегии резания: использовался подход «высокая скорость и малая глубина резания» , при котором скорость резания была увеличена с 30 м/мин до 75 м/мин (рост на 150%), а глубина резания уменьшена с 1,5 мм до 0,8 мм. Для облегчения отвода тепла и смазки использовался минимальный уровень смазки (MQL).

Результаты

После внедрения решение показало выдающиеся результаты: срок службы режущей пластины увеличился до 75 минут (+400%), при этом в день приходилось менять инструмент 6–8 раз (экономия средств составила 300–400 долларов США) .

Время обработки детали сократилось до 1,2 часа (-52%), при этом производительность составляет 23 детали в день, чистота поверхности снижена до 0,6–0,8 мкм, а процент брака составляет <1% (ежедневные потери снижены на 500 долл. США).

Цена за единицу обработки на станке с ЧПУ была снижена с 1200 до 780 долларов США (-35%), несмотря на недовольство клиентов и привлечение новых заказов.

Невидимые затраты: как увеличить прибыль с помощью токарных инструментов?

Большинство предприятий упускают из виду «скрытые затраты», связанные со временем замены инструмента, браком при повторной обработке и простоем станка, которые, как правило, превышают стоимость самого инструмента. Использование правильного токарного инструмента может фактически свести эти затраты на нет и повысить рентабельность обработки деталей на станках с ЧПУ.

Увеличение срока службы инструмента и экономия времени на смену инструмента

Выбор материала инструмента и покрытия с износостойкостью (например, замена покрытия TiN на покрытие AlCrN) может удвоить срок службы режущей пластины с 30 до 60 минут, а количество смен режущего инструмента в день — вдвое.

Время смены инструмента можно сократить с 80 до 40 минут, что позволит сэкономить 1760 долларов США в месяц . Это позволяет сократить запасы инструмента и снизить финансовые затраты.

Повышение точности обработки и снижение затрат на брак и переделку

Благодаря внедрению высокоточных инструментов и параметров (например, использованию держателей инструмента класса H6 вместо стандартных держателей инструмента и пластин PCD) процент брака деталей класса IT7 сокращается с 5% до 1%, что позволяет сократить расходы на повторную обработку с 5000 долл. США в месяц до 1000 долл. США в месяц, т.е. сократить расходы на 4000 долл. США.

Компания JS помогла клиентам сэкономить значительные средства на расходах на отходы, порекомендовав подходящие инструменты при предоставлении онлайн-услуг по обработке на станках с ЧПУ .

Оптимизируйте соответствие инструмента и машины для минимизации затрат на простои

Несоответствие инструментов друг другу может привести к вибрации и простоям (например, при использовании 8-киловаттного инструмента для тяжёлой резки на 10-киловаттном станке). Час простоя может обойтись примерно в 80 долларов. Выбор правильного инструмента (например, твердосплавного инструмента со средней силой резания для 10-киловаттного станка) сократит время простоя.

Сравните ежемесячную стоимость различных решений в таблице ниже:

Часто задаваемые вопросы

В1: Является ли самое дорогое лезвие лучшим?

Абсолютно нет. Суть «лучшего лезвия» заключается в адаптации к конкретной текущей задаче обработки , а не просто в оценке цены. Например, использование дорогих лезвий из поликристаллического алмаза для обработки стальных деталей не только не обеспечивает производительности, но и немедленно приводит к катастрофическим отказам из-за несоответствия материалов, что приводит к потерям и несчастным случаям при обработке.

В2: Как определить, необходимо ли заменить лезвие?

Для определения можно использовать четыре ключевых сигнала:

• Превышает ли износ задней поверхности лезвия норму.
• Шероховатость поверхности обработанного материала существенно ухудшилась, появились царапины и заусенцы.
• Необычный шум во время резки, например, пронзительный звук.
• Увеличение силы резания проявляется в значительном увеличении нагрузки на станок.

В3: Почему мое новое лезвие быстро сломалось?

Помимо неправильных настроек параметров резки, наиболее распространенными причинами являются две:

• Проблема установки лезвия, например, остаточные загрязнения на нижней поверхности, вызывающие неплотное прилегание.
• Износ держателя лезвия и деформация держателя лезвия могут привести к нестабильному зажиму лезвия, что приведет к поломке лезвия.

В4: Нужно ли мне самостоятельно затачивать лезвие?

Настоятельно не рекомендуется перетачивать их самостоятельно. Прецизионное покрытие и геометрические параметры этого типа лезвий профессионально обрабатываются на заводе. Повторная заточка повредит целостность покрытия и приведёт к отклонению точности кромки. После переточки эффективность резки и износостойкость лезвия значительно отличаются от новых лезвий.

Краткое содержание

Не существует понятия «лучшего» токарного инструмента, есть лишь «наиболее подходящий». Как и при выборе кухонной утвари, детали для обработки на станках с ЧПУ должны быть адаптированы к вашим индивидуальным потребностям. Правильный выбор токарного инструмента может повысить качество и производительность обработки деталей на станках с ЧПУ, а также избежать непредвиденных расходов и увеличить прибыль.

Всё ещё ищете оптимальное решение для вашего материала и области применения? JS — ваш выбор. Десятилетия опыта работы на объекте позволили нашим техническим специалистам предоставить бесплатные консультации по выбору инструмента и поддержку при пробной обработке, чтобы помочь вам найти оптимальное решение для безупречной и эффективной обработки.