Почернелите повърхности на детайлите са често срещан проблем по време на стругови операции. След обработка много части могат да показват локално почерняване, неравномерен цвят, следи от изгаряне или тъмни оксидни слоеве. Това не само влияе върху външния вид на продукта, но може също да намали качеството на повърхността и производителността на сглобката. Проблемът е особено забележим при обработка на неръждаема стомана, медни части, бързорежеща стомана и някои легирани материали. Почерняването на повърхността по време на струговане обикновено е свързано с температурата на рязане, състоянието на инструмента, охлаждащата производителност и параметрите на рязане. Ако не се направят корекции навреме, качеството на обработка може да продължи да спада.
Защо струговите повърхности лесно почерняват
В повечето случаи почерняването на повърхността е свързано с прекомерна топлина, генерирана по време на машинна обработка. Когато топлината в зоната на рязане не може да се разсее бързо, на повърхността на детайла протичат окислителни реакции, което води до промени в цвета. Някои материали са естествено по-чувствителни към високи температури. Частите от неръждаема стомана и мед, например, са по-склонни да образуват оксидни слоеве под въздействието на топлина, което води до потъмняване на повърхностите, локално обезцветяване или жълти и сини следи от изгаряне.
Прекомерна температура на рязане
По време на струговане възниква постоянно триене между режещия инструмент и детайла. Ако температурата на рязане продължи да се повишава, лесно може да възникне изгаряне на повърхността.
Често срещани ситуации включват:
- Прекалено висока температура на инструмента
- Локално окисление върху детайла
- Следи от изгаряне по повърхността
- Неравномерен цвят на повърхността
Проблемът с почерняването става по-очевиден по време на високоскоростна обработка.
Концентрация на топлина в местни райони
Ако топлината остане концентрирана близо до върха на инструмента за дълго време, може да се появи и локално почерняване.
Например:
- Непрекъсната обработка в малка зона на рязане
- Трудно разсейване на топлината при обработка на дълбоки отвори
- Прекомерно време на триене по време на довършителни работи
- Значително локално повишаване на температурата на детайла
Когато топлината не може да се разсее бързо, изгарянето на повърхността става по-вероятно.
Проблеми с инструментите могат да причинят почерняване на повърхността
Състоянието на инструмента влияе пряко върху температурата на рязане и стабилността на обработката. Много проблеми с почернелата повърхност са свързани с износване на инструмента или неправилна геометрия на инструмента. След като режещият ръб се износи, триенето се увеличава значително, което води до сериозно натрупване на топлина върху повърхността на детайла. Неправилните ъгли на инструмента, като недостатъчен ъгъл на наклон, недостатъчен ъгъл на заден ход или прекомерен радиус на върха, също могат да увеличат съпротивлението на рязане и да генерират прекомерна топлина по време на обработка.
Силно износване на инструмента
След износване на режещия инструмент, режещият ръб постепенно се затъпява и триенето се увеличава значително.
Това може да доведе до:
- Бързо повишаване на температурата на рязане
- Силно нагряване на повърхността на детайла
- Груба повърхност
- Локални следи от изгаряния
Износването на инструмента става още по-очевидно по време на непрекъсната обработка.
Неправилен избор на материал за инструмента
Различните материали изискват различни инструменти за рязане.
Например:
- Неръждаемата стомана изисква инструменти с висока якост
- Медните части изискват остри режещи ръбове
- Материалите с висока твърдост изискват износоустойчиви инструменти
Ако инструментът не е правилно подбран, температурата на повърхността се повишава значително.
Недостатъчното охлаждане лесно причинява почерняване на детайла
Охлаждащата течност не само намалява температурата по време на струговане, но и минимизира триенето. Ако охлаждането е недостатъчно, повърхността на детайла е по-склонна да почернее. В някои среди на обработка охлаждащата течност се използва, но посоката на пръскане е неправилна, което предотвратява ефективното охлаждане в действителната зона на рязане. По време на обработка на дълбоки отвори или непрекъсната високоскоростна обработка, лошото охлаждане значително увеличава риска от окисляване.
Недостатъчен поток на охлаждащата течност
Ако охлаждащата течност не може да покрие напълно зоната на рязане по време на обработка, ще се получи натрупване на топлина.
Това може да причини:
- Локално прегряване на детайла
- Обезцветяване на повърхността
- Бързо нагряване на инструмента
- Силно повърхностно изгаряне
Проблемите с охлаждането стават по-сериозни по време на високоскоростна обработка.
По-висока температура по време на сухо рязане
Някои материали генерират по-високи температури по време на сухо рязане.
Особено по време на:
- Обработка на неръждаема стомана
- Обработка на червена мед
- Операции с рязане с голяма дълбочина
- Дълги непрекъснати цикли на обработка
Без охлаждаща течност, обезцветяването на повърхността става по-вероятно.
Неправилните параметри на рязане също причиняват почерняла повърхностes
В допълнение към проблемите с инструменталната обработка и охлаждането, параметрите на рязане също влияят върху температурата на повърхността. Въпреки че високоскоростното рязане подобрява ефективността, то също така значително увеличава топлината от триене. Някои материали са по-склонни да развият синьо-черни следи от изгаряне по време на високоскоростна обработка. Ако скоростта на подаване е твърде ниска, инструментът може да се трие в повърхността на детайла твърде дълго. Когато дълбочината на рязане е твърде плитка, процесът може да стане доминиращ от триенето, вместо от правилно рязане, което увеличава риска от почерняване на повърхността.
Прекомерна скорост на рязане
Въпреки че високоскоростното рязане подобрява производителността, то също така увеличава топлината от триене.
Това може да доведе до:
- Висока повърхностна температура на детайла
- По-бърза скорост на окисление
- Потъмнял цвят на повърхността
- Бързо повишаване на температурата на инструмента
Някои материали са по-склонни да развият синьо-черни следи от изгаряне по време на високоскоростна обработка.
Неправилна настройка на скоростта на подаване
Ако скоростта на подаване е твърде ниска, режещият инструмент може да се трие твърде дълго в повърхността на детайла.
Това може да доведе до:
- Генериране на топлина от триене
- Локално повърхностно изгаряне
- Потъмняване на повърхността
- Намалено качество на повърхностната обработка
Прекомерната скорост на подаване обаче може да увеличи натоварването при рязане.
Как да подобрим почернелите повърхности за завиване
Въпреки че почернелите повърхности са често срещани по време на струговане, повечето ситуации могат да бъдат подобрени чрез регулиране на процеса. По време на обработка режещите инструменти трябва да останат остри, за да се намали триенето между инструмента и детайла. Охлаждащата способност също трябва да се подобри, така че топлината в зоната на рязане да се разсейва бързо. Различните материали също изискват правилно регулиране на скоростта на рязане и подаване според действителните условия на обработка, за да се избегне продължително триене при висока температура.
Оптимизиране на охлаждащата производителност
Ефективното охлаждане може значително да намали риска от почерняване на повърхността.
Общите методи включват:
- Увеличаване на дебита на охлаждащата течност
- Регулиране на посоката на пръскане на охлаждащата течност
- Използване на охлаждане под високо налягане
- Поддържане на непрекъснато охлаждане
Стабилното охлаждане е особено важно по време на високоскоростна обработка.
Правилно регулиране на параметрите на обработка
Параметрите на обработка трябва да се регулират според характеристиките на материала.
Например:
- Намалете скоростта на рязане по подходящ начин
- Избягвайте прекалено плитко рязане
- Поддържайте стабилна скорост на подаване
- Намалете продължителното триене без рязане
Стабилните условия на рязане могат значително да подобрят качеството на повърхността.
Разлики в почерняването между различните материали
Различните материали показват различни характеристики на почерняване по време на обработка. Неръждаемата стомана е по-склонна да образува синьо-черни оксидни слоеве, медните части обикновено развиват тъмножълти или черни повърхности, докато някои легирани стомани са склонни да образуват локални петна от изгаряне. По време на обработка, инструменталната обработка и методите на охлаждане трябва да се регулират според характеристиките на материала.
При високопрецизните компоненти, обезцветяването на повърхността не само влияе върху външния вид, но може също да е признак за прекомерно високи температури на обработка. Ако проблемите с почерняването се игнорират дълго време, животът на инструмента, размерната стабилност и грапавостта на повърхността ще бъдат негативно засегнати. Следователно, операторите трябва непрекъснато да следят състоянието на повърхността на детайла и да коригират параметрите на обработка навреме.
