استنادًا إلى سنوات عديدة من الخبرة العملية في تصحيح الأخطاء في الموقع، بدءًا من مبادئ قطع الأدوات المعدنية، جنبًا إلى جنب مع عوامل مثل مادة الأداة ومعلمات القطع وحافة الماسحة والزاوية الأمامية وطريقة المعالجة والأداة المركبة، تم تقديم ستة طرق للتحسين تقليل تكاليف القطع. الغرض من تحسين كفاءة الإنتاج.
01
مقدمة
لقد خلق التطور السريع للصناعة التحويلية في بلدي فوائد اقتصادية هائلة لبلدنا وحتى للعالم. مع تزايد شراسة المنافسة في السوق، أصبح خفض التكاليف وتحسين الكفاءة من المشكلات التي يجب على كل مؤسسة مواجهتها. من أجل خفض التكاليف بشكل فعال وزيادة الكفاءة، من الضروري تحليل تكوين تكاليف الإنتاج. تتكون تكلفة الإنتاج من ثلاثة أجزاء: المواد المباشرة والعمالة المباشرة ونفقات التصنيع غير المباشرة. تشير المواد المباشرة إلى عناصر العمل في عملية الإنتاج، والتي تتم معالجتها إلى منتجات نصف منتهية أو منتجات تامة الصنع، وتصبح قيمة استخدامها فيما بعد قيمة استخدام أخرى. تشير العمالة المباشرة إلى الموارد البشرية المستهلكة في عملية الإنتاج، والتي يمكن حسابها من خلال الأجور ونفقات الرعاية الاجتماعية، وما إلى ذلك. وتشير نفقات التصنيع إلى المرافق مثل المصانع والآلات والمركبات والمعدات والمواد والمواد المساعدة المستخدمة في عملية الإنتاج. يتم تضمين جزء من استهلاكها في التكلفة من خلال الاستهلاك، والجزء الآخر من خلال الصيانة، ويتم تضمين النفقات الثابتة واستهلاك المواد الآلية واستهلاك المواد المساعدة في التكلفة. تعمل هذه المقالة على تحسين العديد من طرق استخدام الأداة لتقليل تكاليف استهلاك الأداة وتحسين كفاءة المعالجة، وبالتالي تحقيق تأثير توفير تكاليف استخدام الأداة الآلية.
02
تغيير مادة الأداة لتحسين كفاءة المعالجة
تشمل مواد الأدوات شائعة الاستخدام ما يلي: الفولاذ عالي السرعة، والكربيد، والسيراميك، وCBN، وPCD. يتمتع كل من CBN وPCD بصلابة أعلى، وأعلى مقاومة للتآكل، وموادهما هشة نسبيًا. يتمتع الفولاذ عالي السرعة بأفضل صلابة، لكن صلابته منخفضة جدًا ومقاومته للتآكل ضعيفة.
الفولاذ عالي السرعة عبارة عن سبائك فولاذية عالية الكربون. عناصر السبائك الرئيسية هي التنغستن والكروم والموليبدينوم والكوبالت والفاناديوم والألمنيوم وغيرها، وتحتوي على كمية كبيرة من الكربيدات. تتميز أدوات قطع الفولاذ عالية السرعة بصلابة عالية وصلابة منخفضة نسبيًا. المزايا هي أنها رخيصة الثمن، ولها مرونة عالية، ويمكنها معالجة جميع المواد تقريبًا. كانت المواد الرئيسية المستخدمة في أدوات القطع المبكرة. وتتمثل عيوبها في أنها تتطلب متطلبات أعلى من المشغلين وتتطلب عمالة يدوية. الشحذ، وسرعة القطع التي يمكن أن تتحملها المواد الفولاذية عالية السرعة منخفضة جدًا. على سبيل المثال، مادة قطعة العمل هي 45 فولاذ، والصلابة هي 250HBW، وسرعة القطع هي 30~60m/min، وكفاءة القطع منخفضة.
في الوقت الحاضر، مادة الأداة الأكثر استخدامًا هي الكربيد المطلي. إن الصلابة والمقاومة للحرارة لأدوات الكربيد المطلية أفضل من الأدوات الفولاذية عالية السرعة. يمكنها تحمل سرعات قطع أعلى، مع سرعات قطع تتراوح من 100 إلى 300 متر/دقيقة[1].
بأخذ الدائرة الخارجية لأجزاء الفولاذ كمثال، إذا تم استخدام أدوات الخراطة المصنوعة من الكربيد لاستبدال أدوات الخراطة الفولاذية عالية السرعة، فيمكن زيادة سرعة القطع من 50 م / دقيقة إلى 180 م / دقيقة، وتزداد الكفاءة بأكثر من 3 مرات، كما أن أدوات الكربيد تحتوي أيضًا على أدوات قطع أعلى. حياة. لا تحتاج أدوات تحويل الكربيد ذات الشفرات القابلة للاستبدال إلى شحذ، فقط استبدل الشفرة، ولا يحتاج المشغل إلى مهارات الشحذ.
بالإضافة إلى أدوات قطع الفولاذ والكربيد عالية السرعة، هناك أيضًا السيراميك وCBN وPCD. هذه المواد الثلاثة لديها سرعات قطع أعلى - أكثر من 1000 متر/دقيقة، لكن نطاق تطبيقها محدود. عادةً ما يتم استخدام السيراميك وCBN لمعالجة قطع عمل الحديد الزهر وقطع العمل الفولاذية ذات الصلابة العالية التي تزيد عن 50HRC. عادةً ما يستخدم PCD لمعالجة الألومنيوم والبلاستيك والخشب والكربيد، ولكن لا يمكنه معالجة أجزاء الحديد الزهر [2].
بأخذ قواطع طحن سبائك الألومنيوم كمثال، فإن سرعة القطع لقواطع الطحن الفولاذية عالية السرعة هي 120~300m/min. سرعة القطع الموصى بها لقواطع الطحن المصنوعة من الكربيد من ماركة Mapal HP615 هي 700 متر/دقيقة، في حين يمكن استخدام قواطع الطحن المصنوعة من مادة PCD. سرعة القطع هي 1500~2000m/min.
03
تأثير معلمات القطع على عمر الأداة وكفاءة الإنتاج
من أجل تحسين كفاءة المعالجة وعمر الأداة، من الضروري تحديد ما إذا كانت معلمات القطع معقولة وتحليل تأثير كل معلمة قطع على عمر الأداة وكفاءتها. تتضمن معلمات القطع سرعة القطع (السرعة الخطية)، وسرعة التغذية، وكمية القطع الخلفية، والمعروفة أيضًا بعناصر القطع الثلاثة.
3.1 سرعة القطع
العلاقة بين سرعة القطع vc وسرعة المغزل هي vc=πDn/1000، حيث D هو القطر الفعال للأداة/قطعة العمل (الوحدة: مم)، وn هي سرعة أداة الآلة (الوحدة: r/min ). عندما تكون سرعة القطع عالية جدًا، سيزداد تآكل الجوانب وستتدهور جودة سطح قطعة العمل. عندما تكون سرعة القطع عالية للغاية، فإن المدخل سوف يتعرض أيضًا لتشوه البلاستيك. يظهر منحنى تأثير سرعة القطع على عمر الأداة في الشكل 1.
صورة
الشكل 1: منحنى تأثير سرعة القطع على عمر الأداة
3.2 سرعة التغذية vf
صيغة حساب سرعة التغذية هي vf=fZZnn، fZ هي تغذية الأداة (الوحدة مم/ض)، Zn هو عدد حواف القطع الفعالة (الوحدة هي الوحدات)، n هي سرعة أداة الآلة (الوحدة هو ص / دقيقة). إذا كانت سرعة التغذية عالية جدًا، فلن يتم التحكم في الرقائق، وسوف تتدهور جودة السطح المُشكل. قوة القطع عالية، والرقائق سوف تؤثر على الأداة أو السطح المُشكل. يظهر الشكل 2 منحنى تأثير سرعة التغذية على عمر الأداة.
صورة
الشكل 2: منحنى تأثير سرعة التغذية على عمر الأداة
3.3 كمية السكين الخلفي ap
تشير كمية القطع الخلفية إلى الفرق بين السطح غير المقطوع والسطح المقطوع. يظهر منحنى تأثير مقدار القطع الخلفي على عمر الأداة في الشكل 3.
صورة
الشكل 3: منحنى تأثير مقدار القطع الخلفي على عمر الأداة
من بين عوامل القطع الثلاثة، تؤثر سرعة القطع وسرعة التغذية ومقدار المشاركة الخلفية على عمر الأداة. تأثير كمية القطع الخلفية هو الأصغر، وسرعة التغذية لها تأثير أكبر من كمية القطع الخلفية، وسرعة القطع لها أكبر تأثير على عمر الشفرة.
من أجل الحصول على أعلى عمر للأداة، فإن اتجاه معلمات التحسين هو: زيادة المشاركة الخلفية لتقليل عدد تمريرات الأداة؛ تعظيم معدل التغذية لتقصير وقت القطع؛ تقليل سرعة القطع للحصول على أفضل عمر للأداة.
لتحسين كفاءة التخشين، يمكنك البدء بتحسين كمية القطع الخلفي. إذا كان هناك العديد من مسارات الأدوات، فقم بزيادة مقدار القطع الخلفي وتقليل مسار الأداة، أو قم بزيادة مقدار القطع الخلفي وتقليل سرعة القطع وتحسين عمر الأداة. وزيادة سرعة التغذية وضمان كفاءة المعالجة.
3.4 أمثلة التطبيق
الحافة التي ينتجها مصنع معالجة قطع غيار السيارات موضحة في الشكل 4. إن حل المعالجة الحالي غير فعال، ويجب تحسين معلمات القطع المختلفة لتحسين عمر الأداة وكفاءة الإنتاج.
صورة
الشكل 4 شفة
قم بتحسين خطة المعالجة عن طريق زيادة مقدار القطع الخلفي وتقليل مسارات الأدوات وتقليل سرعة القطع. قبل التحسين، كانت مسارات الأداة كثيرة وفوضوية، ولكن بعد التحسين، كانت مسارات الأداة واضحة، كما هو موضح في الشكلين 5 و6. وتظهر المعلمات قبل وبعد التحسين في الجدول 1. وبعد التحسين، تم زيادة عمر الأداة من 15 جزءًا إلى 31 جزءًا.
صورة
الشكل 5: تحسين مسار الأداة الأمامية
صورة
الشكل 6: مسار الأداة الأمثل
الجدول 1: المعلمات قبل وبعد التحسين
صورة
العامل الذي يقيس أداء القطع للشفرة هو سرعة القطع. يقرأ نظام CNC سرعة المغزل. كثير من المبرمجين يأخذون في الاعتبار السرعة فقط عند تصميم البرامج ويتجاهلون عامل القطر. ومع ذلك، في المعالجة الفعلية، يكون لعامل القطر أيضًا تأثير أكبر. لنأخذ الخراطة كمثال، عندما يكون قطر قطعة العمل D 50 مم وسرعة أداة الآلة n تساوي 1000 دورة/دقيقة، تكون السرعة الخطية vc=157m/min. عندما يكون قطر قطعة العمل D 100 مم وسرعة أداة الآلة n تساوي 1000 دورة/دقيقة، فإن السرعة الخطية vc=314m/min.
وفقًا لعينة الأداة، فإن سرعة القطع البالغة 314 م / دقيقة عالية جدًا، وهي قريبة من الحد الذي يمكن أن تتحمله شفرة الكربيد. يمكن لسرعة القطع العالية تسريع عملية تآكل الأداة وتقليل عمر خدمة الأداة.
يمكن أن نرى من هذا أنه بالنسبة لنفس سرعة أداة الماكينة، وأقطار قطع العمل المختلفة، وسرعات قطع الأدوات، عندما يكون عمر الأداة منخفضًا جدًا، يمكنك التحقق مما إذا كان السبب هو أن سرعة القطع عالية جدًا.
04
تأثير حافة الماسحة على كفاءة القطع
تحتوي شفرة الممسحة على زاوية طرف مكونة من 3 إلى 9 أقواس مع أنصاف أقطار مختلفة، ويمكن أن يصل نصف قطر القوس إلى أكثر من 900 مم. العلاقة بين شرائح طرف الأداة وكمية التغذية وجودة السطح هي
راماكس＝fn²/8r(1)
Rmax (حافة المسح)=Rmax/² (2)
في الصيغة، fn هي كمية التغذية (mm/r)؛ r هو نصف قطر فيليه طرف الأداة (مم) ؛ Rmax هو فرق الارتفاع بين قمة وقاع سطح القطع (مم).
هذه الطريقة مناسبة لإنهاء الخراطة أو الممل. لا تحتوي أداة الممسحة نفسها على وظيفة التغذية السريعة. ومع ذلك، وفقًا للصيغة السابقة، يمكن استنتاج أن خصائص أداة الممسحة هي: عندما تكون معلمات المعالجة متماثلة، يمكن زيادة جودة سطح أداة الممسحة بمقدار 1 مرة؛ عندما تكون جودة السطح هي نفسها، يمكن زيادة سرعة تغذية أداة المساحات بمقدار مرة واحدة. .
عندما تكون نفس جودة السطح مطلوبة، يمكن استخدام سرعات تغذية أعلى عند استخدام أدوات المساحات.
بأخذ معالجة الوجه النهائي لغلاف الإخراج كمثال لتحسين الكفاءة، تكون مادة الشغل هي QT500 وقيمة خشونة السطح Ra أقل من أو تساوي 1.6μm مطلوبة. من أجل تحسين وقت الدورة، تم استخدام شفرة ممسحة. على أساس تلبية نفس متطلبات خشونة السطح، تمت زيادة سرعة التغذية من 0.36mm/r إلى 0.5mm/r. كانت قيمة خشونة السطح المقاسة Ra=1.33μm، وعمر الشفرة هو نفسه. يتم عرض معلمات المعالجة المختلفة باستخدام إدراجات الدوران العادية وإدراج المساحات في الجدول 2. ويظهر الشكل 7 الوجه النهائي لقشرة الإخراج بعد التحسين.
الجدول 2: معلمات المعالجة المختلفة لإدراج الخراطة العادية وإدراج المساحات
صورة
صورة
الشكل 7: وجه نهاية غلاف الإخراج الأمثل
05
تأثير زاوية الانحراف الرئيسية على كفاءة القطع
لقد تم ذكر التغذية لكل سن في المقدمة الموجزة السابقة لمفهوم سرعة التغذية. توصي بعض العلامات التجارية لعينات الأدوات بالحد الأقصى لسمك الرقاقة كمعلمة قطع بدلاً من التغذية لكل سن. لأن ما يحدد كمية التغذية هو الحد الأقصى لسمك الشريحة والزاوية الأمامية Kr للأداة. صيغة التحويل هي ست عشرية=fzsinKr.
عندما تكون زاوية الانحراف الرئيسية 90 درجة، fz=ست عشرية، يكون الحد الأقصى لسمك شريحة الأداة هو نفس سمك التغذية لكل سن. مع انخفاض زاوية الانحراف الرئيسية، يمكن زيادة سرعة التغذية.
بأخذ قاطعة الطحن ذات الكتف المربع (انظر الشكل 8) كمثال، فإن عدد الأسنان ZN لقاطعة الطحن ذات الكتف المربع 90 درجة هو 5 مزامير، n=1000r/min، سداسي =0.2mm ، fz=0.2mm/z، سرعة تغذية أداة الآلة vf =0.2×5×1000=1000 (مم/دقيقة).
صورة
أ) مخطط هيكل قاطعة الطحن ذات الكتف المربع
صورة
ب) الأشياء المادية
الشكل 8 90 قاطع تفريز ذو كتف مربع بدرجة
قاطعة تفريز ذات زاوية أمامية 45 درجة (انظر الشكل 9) يحتوي ZN على 5 مزامير، n=1000r/min، سداسي =0.2mm، fz=عرافة /sin45 درجة {{8} .282mm/z، ثم سرعة تغذية أداة الآلة vf=0.282× 5×1000=1410 (مم/دقيقة).
صورة
أ) مخطط هيكلي لقاطع طحن الوجه
صورة
ب) الأشياء المادية
الشكل 9 45 قاطع تفريز ذو كتف مربع بدرجة
قاطعة تفريز ذات زاوية أمامية 10 درجات (انظر الشكل 10) ZN له 5 حواف، n=1000r/min، سداسي =0.2mm، fz= سداسي عشري/sin10 درجة {{8} .156mm/z، ثم سرعة تغذية أداة الآلة vf=1.156× 5×1000=5780 (مم/دقيقة).
صورة
إشارة
صورة
ب) الأشياء المادية
الشكل 10 10 قاطع تفريز ذو كتف مربع بدرجة
خلاصة القول، عند نفس سرعة الدوران لنفس نوع الشفرة، كلما كانت زاوية الانحراف الرئيسية أصغر، زادت سرعة التغذية التي يمكن استخدامها. تجدر الإشارة إلى أن قاطعة الطحن ذات الكتف المربع 90 درجة تتحمل بشكل أساسي القوة الشعاعية، والقوة المحورية تقترب من الصفر. مع انخفاض زاوية الانحراف الرئيسية، بأخذ قاطعة الطحن ذات زاوية الانحراف الرئيسية 10 درجات كمثال، فإنها تتحمل القوة المحورية بشكل أساسي. القوة الشعاعية صغيرة جدًا. كلما كانت زاوية الانحراف الرئيسية أصغر، زاد ميل الاهتزاز وارتفعت الطاقة المستهلكة.
06
تأثير طرق المعالجة على كفاءة القطع
مسار أداة القطع له أيضًا تأثير كبير على كفاءة التشغيل الآلي. على سبيل المثال، إحدى طرق الطحن الديناميكي الشائعة مؤخرًا هي طريقة طحن مدروية فعالة ذات حجم قطع خلفي كبير وعرض قطع صغير. يتمثل الاختلاف عن الطحن المدروي التقليدي في أن عملية الطحن الديناميكي تلتزم بشكل صارم بالسمك السداسي الثابت للرقاقة. لديه معدل إزالة المعادن عالية. بما أن الطحن الديناميكي يمكن أن يضمن قوة القطع الثابتة أثناء قطع الأدوات، فإن سرعة المعالجة تكون سريعة ومستقرة.
أخذ طحن الكفاف الخارجي لجسم الصمام كمثال لتوضيح تأثير طرق المعالجة على كفاءة القطع. قطعة العمل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تكمن الصعوبة في أن نسبة طول الأداة إلى قطرها تصل إلى 4 أضعاف القطر، مما يسبب اهتزازًا أثناء المعالجة. استخدمت الخطة الأصلية قواطع تفريز ذات كتف مربع قابلة للاستبدال، مما أدى إلى اهتزاز قطع كبير بسبب نسبة العرض إلى الارتفاع الكبيرة. غير قادر على المعالجة بشكل طبيعي. مُحسّنة لاستخدام المطاحن الطرفية من الكربيد، وقدرة القطع الخلفية الكبيرة، وعرض القطع الصغير، وطريقة الطحن الديناميكية. تظهر محاكاة مسار أداة الطحن الديناميكية في الشكل 11، وتظهر معلمات المقارنة في الجدول 3.
صورة
الشكل 11: محاكاة مسار أداة الطحن الديناميكية
الجدول 3: مقارنة المعلمات
صورة
07
تحسين كفاءة المعالجة باستخدام الأدوات المركبة
بالنسبة للمنتجات ذات الحجم الكبير، عادة ما يتم استخدام الأدوات المركبة لتحسين كفاءة الإنتاج، مثل أدوات الحفر الشطب، وأدوات الثقب المركبة (انظر الشكل 12)، وما إلى ذلك.
صورة
الشكل 12: أداة مملة مركبة
تستخدم الأدوات المركبة أداة واحدة لمعالجة خطوات عمل متعددة، مما يحسن كفاءة المعالجة ويوفر وقت تغيير الأداة لأدوات متعددة. أدوات القطع المركبة لها أيضًا العديد من أوجه القصور. العيب الأكبر هو أنها ليست عالمية. أدوات القطع مصممة فقط لقطعة عمل معينة ولا يمكن استخدامها بشكل عام مع قطع عمل أخرى [3].
08
خاتمة
توفر هذه المقالة ست طرق لتحسين أدوات القطع، والتي يمكن أن توفر إرشادات لتحسين كفاءة الإنتاج وخفض التكاليف. يجب أن تكون طريقة تحسين الأداة مرنة ويجب تنفيذها على أساس عملي. قبل التحسين، من الضروري تحليل عملية الاختناق، وتحسين الأداة بطريقة مستهدفة، وفهم النقاط الرئيسية لحل المشكلة وفقًا لظروف الإنتاج المحددة.
