Identificiranje vrsta strugotina CNC glodanja

1.0 Uvod

Jedan od najčešćih CNC procesa obrade koji se koristi za izradu nerotirajućih, necilindričnih predmeta koji se koriste u raznim industrijama je glodanje. Glodalice koriste brze glodalice za oblikovanje radnog proizvoda u potreban oblik. Rezač stvara male strugotine od metala na obratku. Nakon što je rezanje završeno, te se strugotine uklanjaju s obratka. Ove strugotine dolaze u različitim oblicima i veličinama ovisno o materijalima korištenim u obratku, okruženju rezanja i bilo kakvoj deformaciji koja se dogodila tijekom operacije. Rezultirajuće strugotine često se klasificiraju prema svojim oblicima kao kontinuirane strugotine, nekontinuirane strugotine, kontinuirane strugotine s nakupljenim rubom i nehomogene strugotine.

1.1 Tehnologija obrade glodalicom

Glodanje je tehnika obrade obratka u potreban oblik i veličinu brzim dodirom s glodalicom. Tijekom ovog postupka glodanja, glodalica odvaja metalne strugotine od površine obrade rezanjem metala na površini obratka u strugotine, kao i guranjem i širenjem površine oštrice. Napetost u obratku stalno se povećava s povećanjem radnog opterećenja, pri čemu je napon u točki kontakta s rubom oštrice najveći. To je učinak rezanja oštrice. Metalna tvar prvo puca i odvaja se tamo gdje je napetost najveća i najkoncentriranija na obratku.

Kao rezultat toga, rezanje oštrice uvijek uzrokuje odvajanje materijala površinskog sloja metala od metalne podloge obratka koji se prvo formira. Metal koji se reže bit će cijepan duž smjera kretanja oštrice kako bi se stvorila obrađena površina kada se primijeni dovoljna mehanička sila dok se alat i obratak nastavljaju kretati jedan u odnosu na drugi. Sloj rezanja deformira se i elastično i plastično kao rezultat pritiska ispred alata, na kraju formirajući strugotine koje izlaze duž prednje strane alata. Ispred alata to je efekt guranja.

Pod djelovanjem rezne oštrice, rezani metal generira četiri područja deformacije: prednju i stražnju stranu alata, osnovno područje deformacije, područje deformacije trenja ispred alata, područje deformacije ispred oštrice i područje trenja iza alata. Zona deformacije. U četiri zone deformacije postoje odnosi i interakcije između unutarnjih stanja naprezanja i okolnosti deformacije.

2.0 Vrste čipova i uvjeti njihovog formiranja

Metal ispred alata se skuplja tijekom rezanja kako se pomiče dalje u obratak. Prevelika kompresija rezultira odvajanjem metala od obratka i plastičnim tečenjem u obliku strugotine (deformacija smicanja). Glavno smicanje uzrokuje tečenje metala u ravnini smicanja. Neobrezana površina ispred alata je mjesto gdje ravnina smicanja počinje se protezati pod kutom prema gore. Na vrijednost kuta smicanja utječu vrsta materijala i okolnosti rezanja. Kada je kut smicanja umjeren, put smicanja je dug, strugotine su debele, a sila rezanja velika. Vrijedi i suprotno. Sekundarno smicanje uzrokovano je trenjem dok se strugotina kreće preko površine vrha alata. Strugotine se pregrijavaju kao rezultat trenja, što podiže radnu temperaturu procesa glodanja.

Četiri glavne kategorije strugotine koje stvara glodalica su sljedeće: diskontinuirana strugotina; kontinuirana strugotina; kontinuirana strugotina s nakupljenim rubom; nehomogena strugotina.

2.1 Diskontinuirani čip

Diskontinuirana strugotina ima nepravilan oblik i često se deformira kao rezultat ponovljenog loma. Lijevano željezo, mjed i bronca samo su neki primjeri tvrdih, osjetljivih metala čiji su obratci poznati po stvaranju diskontinuirane strugotine. U uvjetima kada postoji značajno trenje između obratka i alata, duktilni obratci također mogu rezultirati diskontinuiranom strugotinom. Alat s kratkim kutom nagiba, velikom brzinom rezanja, dubokim rezom u materijalu i drugim čimbenicima može dovesti do stvaranja diskontinuirane strugotine.

Krhkim materijalima može se poboljšati završna obrada površine i smanjiti potrošnja energije stvaranjem diskontinuiranih strugotina. Međutim, kod duktilnih materijala razvoj diskontinuiranih strugotina rezultira lošijim sjajem površine i može produžiti proces obrade.

2.2 Kontinuirani čipovi

Kontinuirana strugotina obično nastaje kada se metali koji se mogu oblikovati, poput čelika, bakra ili aluminija, obrađuju velikim brzinama rezanja. Temperaturna razlika između vrha alata i duktilnog obratka povećava se tijekom procesa rezanja. Dugačak i kontinuiran tok strugotine stvara se kada se uzastopni slojevi uklonjenog metala spajaju zavarivanjem. Sljedeće okolnosti obrade obično rezultiraju kontinuiranom strugotinom:

• minimalna dubina rezanja
• veliki kut nagiba
• visoka brzina rezanja
• korištenje maziva ili rashladnih sredstava za smanjenje trenja između alata i strugotine
• oštar rezni rub

Kontinuirana strugotina nudi glatku površinu, produljeni vijek trajanja alata i manju potrošnju energije. Međutim, odlaganje određenih vrsta strugotine može biti teško. Za poboljšanje uvjeta odlaganja potrebni su lomitelji strugotine.

2.3 Kontinuirana strugotina s nakupljenim rubom

Visoko trenje između alata i strugotine pri rezanju duktilnih metala dovodi do stvaranja kontinuirane strugotine kod BUE-a. Neki fragmenti strugotine imaju tendenciju prianjanja za vrh alata u tim okolnostima. Nova rezna oštrica nastavlja se razvijati kao vezani materijal sve dok se ne odvoji od vrha alata. Loša završna obrada površine rezultat je vezanja nakupljenog materijala za strugotinu i površinu obratka tijekom procesa lomljenja. Proces stvaranja BUE-a često se naziva "zavarivanje strugotine". Sljedeće okolnosti obično rezultiraju kontinuiranim strugotinom kod BUE-a:

• Nizak kut nagiba;
• niska stopa rezanja;
• visoke sile trenja;
• velika hrana.

Kontinuirane BUE strugotine negativno utječu na vijek trajanja alata, povećavaju potrošnju energije i rezultiraju lošijom završnom obradom površine, stoga ih je važno izbjegavati.

Sprječavanje zavarivanja strugotina može se poboljšati poduzimanjem koraka za smanjenje trenja korištenjem maziva, izbjegavanjem kontakta metala s metalom korištenjem premaza alata i snižavanjem temperature korištenjem rashladnih sredstava.

2.4 Nazubljeni čips

Nazubljeni komadići, poznati i kao nehomogeni komadići, su polukontinuirani. Zbog zona niskog i visokog smicanja, imaju izgled zubaca pile. Materijali koji se koriste za izradu ovih komadića obično imaju ograničenu toplinsku vodljivost ili mehaničku čvrstoću na koju utječe toplinsko omekšavanje. Materijali koji se koriste u obratcima koji mogu proizvesti nehomogene komadiće tijekom obrade uključuju nikal, austenitni nehrđajući čelik i legure titana. Jedan od razloga nehomogenih komadića je značajna količina naprezanja koja se stvara na površini komadića alata prilikom rezanja tvrdih materijala srednjim brzinama rezanja.

3.0 Usporedba kontinuiranih, diskontinuiranih i kontinuiranih strugotina s nakupljenim rubom

Donja tablica uspoređuje i suprotstavlja kontinuirane, prekinute i kontinuirane strugotine s nakupljenim rubom.

3.1 Kontrola čipova

Do stvaranja dugih i vlaknastih strugotina dolazi kada se kovani metali, poput čelika, obrađuju velikim brzinama rezanja i značajnim kutovima nagiba. Sigurnost radnika na stroju može biti ugrožena, a proizvod se može oštetiti zapetljavanjem u alat. Osim toga, uklanjanje ovih vrućih, kontinuiranih i oštrih strugotina može biti izazovno. Strugotine se moraju razbiti na upravljive veličine. Strugotine se mogu odvojiti samolomljenjem ili prisilnim lomljenjem. Strugotine se često uvijaju tijekom rezanja duktilnih materijala zbog razlike u temperaturi i brzini protoka. Tri različite metode na koje se uvijene strugotine mogu samolomiti su sljedeće:

• naprezanjem uzrokovanim hlađenjem koje rezultira spontanim lomom;
• udaranjem u obradak;
• uspostavljanjem kontakta s alatom.

Korištenje lomitelja strugotine daleko je najtipičnija tehnika prisilnog lomljenja.

3.2 Lomci strugotine

Najosnovnija svrha lomilaca strugotine je čvršće namatanje strugotine nego što bi inače. Struga se lomi tijekom prisilnog uvijanja kada udari u alat ili obradak. Lomilaci strugotine poboljšavaju kontrolu strugotine i smanjuju sile rezanja, što povećava učinkovitost obrade.

Većina suvremenih lomilaca strugotine nalazi se na alatu za rezanje kao žljebovi ili prepreke. Ključ za stvaranje napetosti koja će omogućiti lako lomljenje strugotine jest otkrivanje odgovarajućeg oblika za određeni scenarij obrade prilikom projektiranja lomilaca strugotine. Vodeći rezni rub lomilaca strugotine s utorima ima mali utor iza sebe.

Polumjer zakrivljenosti strugotine ovisi o obliku krivulje. Geometrijski dizajn lomilaca strugotine s preprekom je neobičan i podsjeća na stepenicu. Prepreka može biti odvojena od alata za rezanje ili pričvršćena na njega. Kod "pričvršćenog" tipa, mogu se mijenjati za različite uvjete obrade.

4.0 Zaključak

Fizika i znanost o materijalima su nježno isprepletene tijekom cijelog procesa glodanja. Međudjelovanje naprezanja između obratka i alata za rezanje tijekom procesa glodanja rezultira uklanjanjem materijala. Boja i veličina strugotine određene su prirodom tih kontaktnih sila. Strugotina sadrži korisne informacije za istraživanje i dijagnostiku inženjera rezanja. Međutim, ako se sa strugotinama ne rukuje ispravno, one mogu dovesti do smanjenja produktivnosti stroja. Tijekom obrade mogu se pojaviti segmentirane, kontinuirane i kontinuirane s BUE strugotine tri različite vrste. 

Parametri operacije glodanja i izbor materijala utječu na stvaranje strugotine.

Prilikom poboljšanja ukupne učinkovitosti glodanja i izrade planova za autonomni rad strojeva, odlaganje strugotine ključni je element koji treba uzeti u obzir. Općenito, lomitelje strugotine treba koristiti u postavkama glodanja čak i ako se segmentirana strugotina i kontinuirana strugotina mogu same odlomiti pod određenim uvjetima obrade.

Zapetljavanje strugotine s alatom, vibracije i oštećenje alata izbjegavaju se kada se strugotina lomi lomiteljem strugotine na upravljive duljine. Osim toga, lomitelji strugotine smanjuju otpor rezanju, što sprječava lomljenje i odvajanje rezne oštrice. Važno je odabrati odgovarajući lomitelj strugotine za posao prilikom korištenja. Moramo odabrati odgovarajuće lomitelje strugotine za svaku operaciju tokarenja, kao što su završna obrada, srednja obrada i gruba obrada. Koristite lomitelj strugotine koji je prikladan za predviđenu dubinu rezanja, brzinu pomaka, brzinu vretena i poliranje površine.