Výhody, nevýhody a aplikace nástrojů pro vystupující

Komplexní zavedení nástrojů pro využití reameru: Výhody, nevýhody a analýza aplikací

Jako klíčový nástroj v oblasti zpracování díry hraje Reamer nepostradatelnou roli v moderní mechanické výrobě. Tento článek komplexně představí pracovní princip a typové charakteristiky nástrojů pro vyúčtování reamerů, hluboce analyzuje jeho významné výhody oproti jiným metodám zpracování díry, objektivně vyhodnotí jeho omezení a prozkoumá kritéria výběru a typické aplikační scénáře různých typů reamer. Při porovnání s tradičními procesy vrtání a nudných procesů a zavedením inovativních technologií, jako jsou plovoucí úchyty pro výstružníky, získají čtenáři komplexní a důkladné porozumění nástrojům pro výstružníky a poskytují profesionální reference pro výběr nástrojů ve skutečné výrobě.

Základní pojmy a pracovní zásady nástrojů pro vystupující výdrž

Reamer je řezací nástroj pro více okrajů používaný pro přesné zpracování děr, který se speciálně používá pro dokončení předvrtaných otvorů k dosažení vyšší přesnosti a kvality povrchu. Reamer obvykle sestává z pracovní části, krku a stopky, kde pracovní část obsahuje několik rovnoměrně distribuovaných řezných hran, které spolupracují na odstranění malého množství materiálu na stěně otvoru, čímž napravují geometrii a drsnost povrchu díry. Pracovní princip reameru je založen na jeho jedinečném konstrukčním designu: Když se výstružníku otáčí a axiálně se otočí, účastní se více řezných okrajů současně a rovnoměrně odstraní materiál stěny díry. Tato funkce řezání více okrajů umožňuje výstružnici dosáhnout stabilnějších výsledků zpracování a vyšší účinnosti zpracování než jednotící nástroje6.

Reamers lze rozdělit na mnoho typů podle různých klasifikačních standardů. Podle struktury nástroje mohou být rozděleny na integrální výstružníky a nastavitelné výstružníky; Podle materiálu řezné části je lze rozdělit na vysokorychlostní ocelové výstružníky, karbidové výstružníky a diamantové výstružníky atd.; Podle směru odstraňování čipu je lze rozdělit na přímé drážkovací výstružníky a spirálové drážky; Podle metody použití mohou být rozděleny na ruční výstružníky a strojové výstružníky. Mezi nimi jsou integrální karbidové reamers zvláště široce používány při moderním přesném obrábění kvůli jejich vysoké tvrdosti, vysoké odporu opotřebení a dobré ohybové síly7. Plovoucí popisovač reamerů je inovativní technologie vyvinutá v posledních letech. Uvědomuje si nepřetržitou axiální výchylku a radiální překlad prostřednictvím speciální vnitřní struktury, takže střed upínaného výstružníku může snadno vznášet 360 stupňů kolem středu vřetena stroje ve své svislé rovině, čímž výrazně zlepšuje přesné přesnosti.

Proces řezání reameru je komplexní proces odstraňování kovů, zahrnující řeznou sílu, řezání tepla, opotřebení nástroje a další faktory. Na rozdíl od tradičních jednobodových řezacích nástrojů je vícemocný design reameru hladší a distribuce řezných sil je rovnoměrněji. Za ideálních podmínek by se měl každý špičkový hrad reameru účastnit stejného množství řezných prací, aby se zajistilo, že zpracovaná díra má vysokou kulatost a válci. Ve skutečném zpracování však v důsledku vlivu faktorů, jako je chyba koaxiality mezi strojovým vřetenem a výstružkou, však odstředivá síla rotace atd. Tradičně přísně propojený reamer často má pouze několik čepelí, které vyčnívají pouze na rotujícím trajektorickém kruhu, které se skutečně podílejí na řezání, které nejen ovlivňují kvalitu zpracování, ale také životnost nástroje12. Existence tohoto problému vyvolala vývoj a aplikaci nových technologií, jako jsou plovoucí úchyty pro výstružníky.

Hlavní výhody nástrojů pro vyúčtování reameru

Nástroje pro vyúčtování reamer mají řadu významných výhod v oblasti zpracování přesných dírů, což z nich činí nezbytnou metodu zpracování v mnoha průmyslových aplikacích. Za prvé, pokud jde o přesnost zpracování, může reamer dosáhnout extrémně vysoké dimenzní přesnosti a tolerance formy a polohy. Zaobsalost otvorů zpracovaných vysoce výkonnými reamery může být kontrolována do 1 um, válcita je menší než 1,5 μm, drsnost může dosáhnout RA0,2 μm a přesnost rozměru může obvykle dosáhnout stupňů tolerance H7 a H8. Obzvláště při použití s ​​plovoucími úchyty pro škubáty mohou zaoblenost a válcování průměru vystružené díry dokonce dosáhnout ultra vysoké úrovně přesnosti 0,002 mm a drsnost povrchu může být také stabilizována při RA0,2UM. Tato úroveň přesnosti se přiblížila nebo dosáhla úrovně zpracování honocení a broušení.

Produktivita je další hlavní výhodou reameru. Ve srovnání s jednobodovým nudným má vysoce výkonné výstružníky 4 až 16 řezných hran a teoreticky lze jejich rychlost krmiva zvýšit 4 až 16krát, což výrazně zkrátí čas zpracování. Aplikace plovoucího konstrukce dále zvyšuje účinnost. Může automaticky zarovnat střed zpracovaného otvoru a automaticky upravit vřeteno, aby zajistil, že středová čára výstřižku je rovnoběžná s středovou linií zpracované díry, což eliminuje únavný proces a kalibrační proces v tradičních metodách, takže první zpracovaný otvor může splnit požadavky na kvalitu28. Kromě toho se zpracování reameru obvykle může vyhnout následnému procesu honění a přímo získat požadovanou kvalitu povrchu, což nejen snižuje kroky zpracování, ale také snižuje investici pevného aktiv3.

Pokud jde o životnost nástroje, reamer také funguje dobře. Obzvláště při použití plovoucí rukojeti výstružníků může být životnost nástroje prodloužena nejméně 5krát, protože všechny řezací hrany výstružníku mohou být rovnoměrně zapojeny do řezání bez vibrací28. Celý integrální reamer karbidu používá vysoce kvalitní, vysoce odolné ultra jemné karbidové materiály, které mají dobrou ohybovou sílu, vysokou tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení. Jeho životnost je obvykle více než desetinásobková životnost vysokorychlostních ocelových výměnných a běžných karbidů reamers57. Aplikace některých speciálních povlaků může dále zlepšit odolnost proti opotřebení a životnost výstružníků, zejména při zpracování obtížně řezatelných materiálů.

Rovněž stojí za zmínku relativně nízké požadavky reameru pro strojní stroje. Tradiční vysoce přesné zpracování děr často vyžaduje vysoce přesné nudné stroje nebo brusci, ale s použitím plovoucích úchytů pro výstružníky, dokonce i běžné soustruhy, vrtací stroje a další vybavení mohou zpracovat vysoce přesné výrobky Hole28. Tato funkce umožňuje malým a středním podnikům dosáhnout přesného zpracování dírky bez obrovských investic do zařízení, což výrazně snižuje výrobní náklady a technické bariéry. Současně je proces zpracování reameru stabilní a spolehlivý, snadno se provozuje a nevyžaduje drahé nástroje pro nastavení nástrojů pro opakované ladění a vyhýbá se tvorbě šrotu během procesu ladění5.

Z ekonomického hlediska, ačkoli počáteční náklady na nástroj na zpracování konstrukcí mohou být vysoké, s ohledem na faktory, jako je účinnost zpracování, životnost nástroje a míra šrotu, náklady na zpracování s jednou dílnou jsou často několikrát nižší než náklady na používání importovaných špičkových nudných nástrojů nebo honovacích procesů5. Zejména při hromadné výrobě nemusí být reamer často nahrazen a upravován a pomocná pracovní doba jsou výrazně zmenšena, což dále zlepšuje celkové ekonomické výhody6. Pro scénáře zpracování pomocí drahých materiálů (jako jsou slitiny Inconel a slitiny titanu, které se běžně používají v leteckém poli), jsou úspory nákladů způsobené vysokou stabilitou a nízkou rychlostí šrotu reameru zvláště významné6.

Omezení nástrojů pro vystupující výstružníky

Přestože má Reamer v oblasti zpracování díry mnoho výhod, má také některá inherentní omezení. Pochopení těchto omezení je zásadní pro správný výběr technologie zpracování. Omezení geometrické přesnosti jsou jednou z nejzřetelnějších nevýhodnějších výstružníků. Ačkoli reamer může poskytnout extrémně vysokou dimenzionální přesnost a povrchovou úpravu, často není tak ideální jako nudné, pokud jde o geometrické tolerance, jako je zaoblení díry, přímost a svislost.7, zejména pokud se plovoucí pouzdro používá k upínacímu šťávu. I když se objímky s výstruhu používá pro vedení, může být odchylka polohy otvoru pouze částečně opravena a válčnost díry je stále obtížné zaručit.7 Tato funkce určuje, že výstružníku není vhodný pro scénáře zpracování s extrémně vysokými požadavky na přesnost polohy díry.

Reamers také mají určitá omezení při přizpůsobivosti procesu. Tradiční reamers obvykle vyžadují předem zpracované otvory, aby měly dobré počáteční podmínky, protože doplněk k vyúčtování je obecně malý (asi 0,1-0,3 mm) a nadměrný příspěvek způsobí přetížení nástroje a rychlé opotřebení. Kromě toho je rozsah nastavení řezných parametrů pro reamer relativně omezený. Jakmile je vybrán reamer specifického průměru, je průměr zpracovaného díry v zásadě pevný, na rozdíl od nudných nástrojů, které lze snadno nastavit pro změnu velikosti průměru díry6. Ačkoli se některé speciálně navržené vrtné a vystruhané kompozitní nástroje pokoušejí kombinovat vrtání a vyčištění, často mají problémy, jako je obtížné odstranění čipů a potíže při zohlednění požadavků na různé procesy ve skutečných aplikacích, zejména při zpracování slepých otvorů.4.

Problémy s odstraňováním čipů a chlazení jsou také běžnými výzvami při vyúčtování. Pokud se čipy generované během procesu vystupujícího nevyužití neodstraňují hladce, je snadné poškrábat obrobený povrch nebo způsobit uvíznutí nástroje. Přestože design interního chlazení (jako je vysokorychlostní chladič série KKJ série série KKJ) tento problém účinně zlepšuje prostřednictvím kanálu centrálního axiálního chladicího kanálu, tento návrh vyžaduje, aby nástroj pro stroj měl odpovídající interní podporu chlazení55. Když zařízení postrádá interní funkci chlazení, může se spolehnout pouze na vnější lití řezací tekutiny, což způsobí snížení řezné rychlosti a vyžaduje, aby vnější řezací tekutina udržovala dostatečný tlak, aby se dosáhlo ideálního efektu5. Pro hluboké vyúčtování, problémy s odstraňováním chlazení a čipu jsou výraznější. I když je přijat vnitřní konstrukce chlazení, chladicí účinek se se zvyšuje hloubka díry.

Z pohledu nákladů a údržby nástrojů jsou počáteční náklady na nákup vysoce přesných výstružníků, zejména solidních karbidů a speciálních výstružníků, relativně vysoké . Ačkoli to může být nákladově efektivnější z pohledu dlouhodobého využití, tato vysoká počáteční investice nemusí být ekonomická pro scénáře výroby malých dávek nebo zkušebního výzkumu. Kromě toho ostření a rekonstrukce reamerů vyžaduje profesionální vybavení a technologii, což je pro běžné uživatele obtížné dokončit sami. Obvykle musí být odeslán zpět profesionálním výrobcům ke zpracování, což zvyšuje náklady na údržbu a prostoje 67. Naproti tomu nudné nástroje s ukazatelnými vložkami jsou flexibilnější a pohodlnější při výměně a úpravě vložení.

Pokud jde o přizpůsobivost materiálu, ačkoli moderní výstružníky mohou zpracovat různé materiály od obyčejné uhlíkové oceli po vysokoteplotní slitiny, u některých speciálních materiálů (jako je vysoká tvrdost, vysoká tvrdost nebo materiály s vysokým obsahem odolných rezistencí), je stále nutné vyvíjet speciální výstružníky a obecné reamers často fungují špatně . Například při zpracování superhardových materiálů, jako je tvrzená ocel a keramika, jsou konvenční výstružníky náchylné k rychlému opotřebení a dokonce i štěpení. K dosažení uspokojivých výsledků6 jsou nutné speciální materiály (jako je PCD nebo polykrystalický diamant) nebo reamers se speciálními geometrickými vzory.

Vlastnosti a kritéria výběru různých typů výukařů

Existuje mnoho typů reamersů. Podle různých požadavků na zpracování a podmínky je nutné vybrat vhodný typ exakulátoru. Pevné karbidové výstružníky představují směr vývoje vysoce přesných výstružníků. Jejich čepele a řezací tělesa jsou vyrobena z pevných ultra jemných materiálů karbidu zrna, které mají dobrou ohybovou sílu, vysokou tvrdost a vysokou odolnost proti opotřebení7. Tento typ výstružníku se vyhýbá nevýhodám svařovaných čepelí. Optimalizací parametrů geometrie řezné hrany se přizpůsobuje vysokorychlostním požadavkům na řezání a přijímá design interního chlazení, aby byl zajištěn chladicí efekt během zpracování hlubokého díry. Pevné konstrukce karbidu jsou zvláště vhodné pro scénáře s vysokou přesností, hromadnou výrobou a mohou splňovat požadavky na toleranci H7 a H8. Drsnost povrchu může dosáhnout RA3.2 nebo vyšší7. Jeho náklady jsou však relativně vysoké a obecně nejsou nastavitelné. Je vhodný pro přesné zpracování s pevným otvorem.

Nastavitelné výstružníky nabízejí uživatelům větší flexibilitu. Mohou změnit průměr v určitém rozsahu mechanickým nastavením, aby kompenzoval opotřebení nástroje nebo se přizpůsobil různým požadavkům na clonu6. Nastavitelné výstružníky jsou rozděleny do dvou hlavních typů: rozšiřitelné výstružníky a radiálně nastavitelné výstružníky. Rozšiřitelné výstružníky se zaměřují na průměrný clonu a mohou se několikrát rozšířit, dokud drsnost povrchu již nesplňuje požadavky; Radiálně nastavitelné výstružníky dosahují nastavení jemného průměru prostřednictvím přesného mechanismu vlákna6. Nastavitelné výstružníky jsou zvláště vhodné pro scénáře obrábění s relativně velkými tolerancemi, ale ne extrémně vysokými požadavky na povrchovou úpravu, stejně jako pracovní podmínky, kde je opotřebení nástroje rychlé a časté náhrady je neekonomické. Struktura nastavitelných reamerů je však relativně složitá a jejich rigidita a přesnost jsou obvykle o něco nižší než struktury integrálních výstružníků.

Floating Reamer Shank je v posledních letech důležitou inovací v technologii vyúčtování. Nejedná se o samotný výstružníku, ale komponenta klíčového rozhraní spojující vřeteno stroje a výstružníku. Speciální struktura uvnitř stopky plovoucího škubátu umožňuje nepřetržité axiální vychýlení a radiální překlad, což umožňuje středu výstružníků vznášet 360 stupňů kolem středu vřetena stroje ve svislé rovině. Tento návrh účinně kompenzuje odchylku mezi středem exameru a středem zpracovaného otvoru, což eliminuje vliv radiálního házení vřetena stroje. Při používání plovoucí rukojeti výstružníků může výstružníku automaticky zarovnat střed otvorů, aby se zajistilo, že středová čára reameru je rovnoběžná se středovou linií zpracované díry, takže všechny čepele jsou rovnoměrně zapojeny do řezání, což výrazně zlepšuje kvalitu zpracování a prodloužení životnosti nástroje. Radiální plovoucí rozsah plovoucí rukojeti může obvykle dosáhnout 1,5 mm a rozsah úhlu houpání může dosáhnout 1 °. Plovoucí množství lze přesně ovládat úpravou matice a středového rukávu.

Vysokorychlostní interní chladicí výstružníky (jako je řada KKJ) jsou speciálně optimalizovány tak, aby řešily problém nedostatečného chlazení tradičních výstružníků. Střed je vybaven kanálem chladicí kapaliny, který prochází čepelí podél axiálního směru. Vysokotlaká řezací tekutina se vstřikuje z ocasu rukojeti a vyprsí ven z otvoru čepele, aby efektivně ochladil řeznou oblast a odstranil čipy. Tento design je zvláště vhodný pro zpracování hlubokého díry a obtížně řezatelné zpracování materiálů a může výrazně zlepšit kvalitu zpracování a životnost nástroje. Využití zbraní a víceúhelníkové výstružníky v řadě KKJ jsou navrženy pro vysokorychlostní řezání strojů CNC. Snadno se provozují a nevyžadují ladění. Řezací objem je mnohem větší než objem jednomístných nudných nástrojů. Pokud zařízení postrádá interní funkci chlazení, může být také nalita řezací tekutina, ale účinnost zpracování se sníží.

Při výběru výstružníku je třeba zvážit mnoho faktorů: zpracovatelský materiál určuje materiál a výběr povlaku reameru. Pro zpracování nerezové oceli může být například vyžadován vysoce výkonný výstružníku se specifickým povlakem; Velikost a hloubka otvoru ovlivňují poměr stran a metodu chlazení výběru výstružníku; Požadavky na přesnost určují, zda je vyžadována plovoucí stopka nebo pevný karbidový výdrž; Produkční dávka ovlivňuje, zda je ekonomičtější zvolit standardní výstružníku nebo nastavitelný výstružníku; Podmínky vybavení určují, zda lze použít interní chladič, nebo zda je vyžadována funkce plovoucí kompenzace. 67. Obecně řečeno, rozsáhlá vysoce přesná produkce je vhodná pro pevné karbidové výstružníky s plovoucími stopkami; Malé šarže více odrůd jsou vhodné pro nastavitelné výuka; Zpracování hlubokých děr dává prioritu návrhu interního chlazení; Obyčejné zpracování vybavení vysoce přesných otvorů vyžaduje, aby se stopku plovoucího výstružníku kompenzovala chyby obráběcího stroje. 

Scénáře aplikací a vývojové trendy reameru

Nástroje pro vyvyšení reameru byly v mnoha průmyslových oborech široce používány kvůli jejich vysoké přesnosti a vysoké účinnosti. Výroba automobilů je jedním z průmyslových odvětví s nejvíce koncentrovanějším využitím reamersů, zejména s přesným zpracováním klíčových komponent, jako jsou bloky válců motoru, hlavy válců, o připojující tyče, klikové hřídele atd., Které mají velkou poptávku po výutě a extrémně vysoké požadavky18. Plovoucí konstrukční kliky se zvláště široce používají v linkách výroby automobilů. Mohou stabilně zajistit rozměrovou přesnost a tolerance formy a polohy při porovnávacích dírách klíčů a přitom výrazně zlepšit efektivitu výroby. Například otvory pro kolíky a otvory pro šrouby z motorových válců obvykle vyžadují kulatost a válcitu v rámci 0,005 mm a drsnost povrchu pod RA0,4. Těchto požadavků lze stabilně dosáhnout pouze vysoce výkonnými výstružníky s plovoucími držadly.

Požadavky na výuka v leteckém poli jsou přísnější. Toto odvětví používá velké množství obtížně zpracovatelných materiálů, jako jsou slitiny titanu a slitiny na bázi niklu, a přesnost zpracování díry je extrémně vysoká. Využití částí letectví vyžaduje nejen přesné rozměry, ale také zvláštní požadavky na výkon únavy otvorů. Proto se často používají reamers se speciálními geometrickými tvary a povlaky. V těchto aplikacích jsou obzvláště důležité vysoké stability a nízká rychlost šrotu, protože letecké materiály jsou obvykle velmi drahé a snížení šrotu může přímo přinést významné úspory nákladů6. Vysoce výkonné výstružníky hrají nenahraditelnou roli při přesném zpracování dírky klíčových částí, jako jsou přistávací zařízení letadla a čepel motoru.

Výroba energetického vybavení je dalším důležitým aplikačním poli extreamerů, včetně přesného zpracování otvorů u velkých zařízení, jako je zařízení pro větrné energie, turbíny vodní energie a komponenty jaderné energie13. Tato zařízení jsou obvykle velká velikost, vysoká hodnota a mají drsné pracovní prostředí a mají extrémně vysoké požadavky na přesnost a integritu povrchu klíčových odpovídajících otvorů. Hydraulické komponenty, jako jsou válce, tělesa čerpadla a bloky ventilů, jsou také typické aplikační scénáře pro výstružníky. Kvalita vnitřních děr těchto složek přímo ovlivňuje výkon a spolehlivost hydraulického systému13. Ačkoli poptávka po využití ve výrobě zdravotnického vybavení není velká, požadavky na přesnost jsou extrémně vysoké, zejména přesné zpracování děr zdravotnických prostředků, jako jsou umělé klouby a ortopedické implantáty, které vyžadují speciálně navržené mikroúhelníky.