Rezkalne ploščice

Izbira prave rezkalne  ploščice

Tukaj bomo razložili vidike oblikovanja in uporabe v zvezi z različnimi izbirami rezkanja.

Večina teh načrtov vključuje geometrijo rezalnega orodja:

• Vodni kot je pristopni kot rezalnega roba, ko ta vstopi v obdelovanec. Vodilni kot nadzoruje smer radialne rezalne sile in aksialne rezalne sile.
• Nagibni kot je naklon zgornje površine rezalnega roba, ki pride v stik z odrezkom.
• Grablje nadzira stopnjo rezalnih sil in moč rezalnega roba.
• Varnostni kot je poševni relief za rezalnim robom, ki odpravlja motnje med rezalnim orodjem in obdelovancem.
• Premer rezalnika je največja ravna površina, ki jo bo rezalnik obdelal.
• Nagib vložka je razdalja med ustreznimi položaji na enem vložku do istega položaja na naslednjem vložku.
• Gostota vložka je število vložkov ali rezalnih robov na palec premera.
• Roka rezanja določa smer vrtenja rezila. Rezkarji so zasnovani za rezanje v smeri urinega kazalca ali v nasprotni smeri urinega kazalca.
• Prilagoditev montaže je odvisna od vrste vretena stroja, na katerega je nameščen vrtljivi rezalnik. Način montaže je glavni dejavnik pri določanju togosti in zmogljivosti rezanja

 Vodilni kot čelnega rezkalnika je pristopni kot rezalnega roba glede na obdelovanec in se meri zunaj osi rezalnika. Odnos vodilnega kota do osi rezalnika in vretena močno vpliva na zmogljivost orodja in produktivnost, kar posledično vpliva na kakovost obdelovanca. V tej seriji člankov se sklicujemo na normo ISO za vodilni kot (primer: kvadratna rama = 90 stopinj). Vodilni kot zagotavlja pet glavnih oblikovnih funkcij: Nadzira ravnotežje med radialnimi in aksialnimi silami podajanja. Ko se vodilni kot zmanjša, se radialne sile zmanjšajo in osne sile povečajo. Vpliva na odrezovanje obdelovanca in zarezovanje na izstopni strani vrtenja rezila. Ko sile podajanja presežejo trdnost materiala, pride do lomljenja ali zarezovanja. Vpliva na čelni stik med vložkom in obdelovancem. Nizki vodilni koti puščajo zelo malo razmika pred obrazom, kar ustvarja veliko zajetje obraza. Visok vodilni kot bo imel manjšo celotno kontaktno površino, če primerjamo podobne globine reza. Zagotavlja učinkovito redčenje odrezkov. Ko se vodilni kot zmanjša, se zmanjša tudi debelina odrezka, kar pogosto zahteva višje skupne pomike. Vodilni kot ščiti nos vložka tako, da odmakne prvo kontaktno točko stran od najbolj krhkega dela vložka. Nekatere aplikacije so omejene na določene kote vodila. Na primer, vodilni kot razlikuje splošno čelno rezkanje od rezkanja s kvadratnimi rameni.

Pri rezkanju kvadratnega ramena je vodilni kot 90 stopinj, zasnovan tako, da ustvari kvadratno ramo v obdelovancu in omogoča obdelavo blizu sten in sponk. Za standardne čelne rezkalnike so na voljo številni vodilni koti. Nizki vodilni koti puščajo zelo malo razmika pred obrazom, kar ustvarja veliko zajetje obraza. Velik čelni zahvat lahko utrdi površino obdelovanca, kar skrajša življenjsko dobo orodja, če se pomik ne poveča, da se izravna učinek redčenja odrezkov. Šesterokotni in osmerokotni vložki prav tako zagotavljajo velik zaplet obraza. Rezalnike z nižjimi nagibnimi koti je treba uporabljati le, če so potrebna kvadratna ramena. Višji koti vodijo pustijo večjo razmik pred obrazom. Za aplikacije pri rezkanju obdelovalnih središč, pri katerih sta pomembna hitrost odstranjevanja kovine in površinska obdelava, je priporočljiv vodni kot 45 stopinj. Upoštevajte pa, da se poraba energije zelo malo spreminja s spremembami kota vodila.

Nagibni kot je naklon zgornje površine rezalnega roba ali površine, ki je v stiku z odrezkom. Nagibni kot se meri v dveh ravninah, kar zagotavlja aksialni in radialni nagib. Pri rezkalnih orodjih je grablje običajno zasnovano neodvisno od vodilnega kota. Grablje so lahko pozitivne, nevtralne ali negativne tako v aksialni kot v radialni ravnini.

Rezalni rob je vedno nameščen na sredinsko črto, grablje pa premakne površino ploščice pred ali za sredinsko črto, da ustvari eno od naslednjega:

• Nevtralni radialni nagib označuje, da čelna stran vložka leži na radialni srednji črti rezila.
• Pozitivno radialno nagib označuje, da je rezalni rob nameščen na radialni srednji črti rezila. Zgornja površina rezalnega roba se nagne nazaj in stran od radialne središčne črte.
• Negativno radialno nagib označuje, da je rezalni rob nameščen na radialni srednji črti rezila. Zgornja površina rezalnega roba je nagnjena naprej in stran od radialne središčne črte rezalnika.
• Nevtralni aksialni nagib označuje, da rezalni rob in čelna površina vložka ležita na osni središčnici rezila.
• Pozitivno aksialno nagib označuje, da je rezalni rob nameščen na aksialni srednji črti rezila. Zgornja površina rezalnega roba je nagnjena nazaj in stran od osne središčne črte.
• Negativna aksialna nagiba pomeni, da je rezalni rob nameščen na aksialni srednji črti rezalnika, medtem ko se zgornja površina rezalnega roba nagne naprej in stran od osne središčne črte.

Aksialni pregibni koti preusmerjajo tangencialne rezalne sile, ki nadzorujejo stopnjo porabe energije. Aksialne grablje zagotavljajo tudi določeno stopnjo aksialnega dviga za odrezke. rezkalne ploščice z večjim pozitivnim aksialnim nagibom običajno porabijo manj energije kot rezkalne ploščice z nižjim pozitivnim ali negativnim aksialnim nagibom.

Razumevanje rezalnih sil
Rezalne sile se razlikujejo glede na vsako kombinacijo kotov grabljenega kota, zato je poznavanje rezalnih sil bistvenega pomena za učinkovito izbiro čelnega rezkalnika. Nagibni kot določa silo, potrebno za ločitev odrezka od obdelovanca. Nagibni kot in grabna površina vložka skupaj določata silo, potrebno za drsenje odrezka vzdolž robne površine.

Rezalne sile, ki nastanejo med ločevanjem odrezkov, so razdeljene v tri kategorije: radialne/aksialne sile, sile podajanja in tangencialne rezalne sile.

Radialne/aksialne sile delujejo tako, da orodje potisnejo stran od dela v radialni in aksialni smeri. Te sile predstavljajo približno 10 odstotkov vseh rezalnih sil. Nagibni kot je konstrukcijska spremenljivka, ki nadzoruje radialne in aksialne sile. Vodilni kot 90 stopinj postavi sile v celoti v radialno ravnino, medtem ko vodilni kot 45 stopinj postavi sile enako v radialni in aksialni smeri. Te sile se premikajo iz radialne v aksialno, ko se spremeni kot vodilnega kota, vendar izmerjena količina porabe energije ostane relativno konstantna, če upoštevamo podobne globine reza.

Pomikalne sile delujejo na orodje v smeri, vzporedni s smerjo pomika, in predstavljajo približno 20 odstotkov celotne sile, ki nastane med rezom. Podajalne sile pri rezkanju so določene predvsem z vrtenjem rezalnika in smerjo podajanja, kar ima za posledico vzpenjanje (navzdol) ali običajno rezkanje (navzgor). Številni sodobni izdelovalci strojev so odvisni od vzpenjajočega rezkanja in moči vretena, da zagotovijo gibanje podajanja, medtem ko uporabljajo mehanizem podajanja za nadzor hitrosti pomika. Vzpenjanje pri rezkanju po navadi potegne obdelovanec v rezalnik, kar zmanjša sile podajanja in porabo energije. Običajno rezkanje pritiska na obdelovanec, povečuje podajalne sile in porabo energije.

Tangencialne sile delujejo na grabljico rezkalnih ploščic in so največje od treh sil, ki predstavljajo približno 70 odstotkov celotne sile, ki nastane med rezom. Tangencialne sile delujejo v smeri hitrosti rezanja kot upor proti vrtenju. Tangencialne sile nadzira predvsem kombinacija nagibnega kota ali dejanskega nagibnega kota (TRA). Tako aksialni kot radialni grablje imata podoben vpliv na tangencialne rezalne sile. Vendar se aksialni nagibni kot najpogosteje uporablja za nadzor porabe energije zaradi konstrukcijskih omejitev, ki so postavljene na radialni nagib za nadzor radialne zračnosti. V ogljikovem jeklu se lahko tangencialne rezalne sile spremenijo za približno 1 odstotek za vsako stopnjo aksialne spremembe nagiba.

Izbira rezkalnih ploščic z bolj pozitivnim aksialnim nagibom zmanjša tangencialne sile, medtem ko izbira rezal z bolj negativnim nagibom poveča tangencialne sile.
Ker rezalni rob med vrtenjem rezalnika vstopa in izstopa iz obdelovanca, je rezkanje popolnoma prekinjena operacija rezanja kovine. Radialni grablje in položaj rezila določata vpliv, ki ga ima ta prekinitev na trdnost rezalnega roba. Najšibkejši del vložka je rezalni rob. Če povečate negativni radialni nagib, se udarna površina odmakne od rezalnega roba, kar znatno poveča trdnost roba vložka. Mehansko pridobivanje trdnosti roba ploščice z uporabo negativnih radialnih grabljic vam omogoča, da uporabite svojo izbiro razreda za optimizacijo hitrosti ali življenjske dobe orodja.

Postavitev rezila na obdelovanec lahko spremeni vstopni kot. Če je rezalnik postavljen tako, da vstopi v obdelovanec nad sredinsko črto na vstopni strani rezalnika, ustvari negativni vstopni kot. Če je rezalnik postavljen tako, da vstopi v obdelovanec na izstopni strani središčne črte, ustvari pozitivno radialno grablje. Edino mesto, kjer je predviden vstopni kot v veljavi, je sredinska črta rezalnika. Če je rezalnik nameščen tako, da približno 25 odstotkov rezila previsi obdelovanec na vstopni strani vrtenja, ustvari negativen vstopni kot.

Pretok odrezkov
Pretok odrezkov je kritičen dejavnik pri izbiri rezkalnika zaradi povečanja hitrosti vretena, zmanjšanja moči vretena stroja in povečane uporabe obdelovalnih centrov v nasprotju s stroji, ki izvajajo izključno rezkanje. Pretok odrezkov vpliva na porabo energije, končno obdelavo površine in potencialno raven produktivnosti pri rezkanju.

Vsi lomilci imajo dve glavni značilnosti. Prvič, odrezki se zvijajo stran od rezalnega roba, ki se začne na prvi točki stika in teče navzdol po ravnini naklona, ​​ki jo tvorijo nagibni koti. Drugič, sekanci se po rezanju skrajšajo in zgostijo. Tanki odrezki se zvijajo tesneje kot debeli čips.

Za rezkalnike so na voljo tri kombinacije nagibnih kotov, ki vplivajo na pretok odrezkov na različne načine:

• Dvojni pozitivni nagibni koti (pozitivni/pozitivni) zagotavljajo dober dvig odrezkov, ker imajo pozitiven aksialni kot. Pretok sekancev za pozitivno radialno grablje je predvsem v notranji smeri, čeprav centrifugalna sila deluje na odrezke in jih prisili, da obrnejo smer in tečejo zunaj. Pozitivni radialni grablje lahko povzročijo težave pri višjih hitrostih. Pri nižjih hitrostih in z rezalniki z grobim korakom imajo odrezki čas, da obrnejo smer in tečejo mimo obrobja rezila, preden jih ujame naslednji vložek. Vendar pa višje hitrosti vretena in rezila z manjšim korakom ne zagotavljajo dovolj časa, da bi odrezki izstopili, preden jih naslednji vložek ujame in ponovno reže.
• Dvojni negativni nagibni koti (negativni/negativni) zagotavljajo dober radialni pretok odrezkov zaradi negativnega radialnega nagiba. Vendar pa negativni aksialni nagib povzroči neučinkovit pretok odrezkov. Radialna stena, ki nastane z lokom reza in negativnim aksialnim grabljem, tvori žep, ki omejuje pretok odrezkov. Reža za odrezke, zasnovana v telesu rezalnika, mora shraniti odrezke skozi celoten lok reza, kar omejuje potencialni pomik. Povečanje pomika na zob (fz) lahko ustvari večjo količino odrezkov, kot jo lahko sprejme reža za odrezke, kar ima za posledico varjenje odrezkov in okvaro rezila.
• Pozitivni/negativni nagibni koti pridobijo prednosti tako dvojnega pozitivnega kot dvojnega negativnega nagibnega kota brez pomanjkljivosti. Odrezki so usmerjeni navzven z delovanjem negativnih radialnih grabljev, medtem ko jih dvigne pozitivne aksialne grablje. Ta kombinacija, ko je združena z visokim vodilnim kotom (45 stopinj), zmanjša ali odpravi ovire pri pretoku odrezkov, kar omogoča maksimiranje hitrosti in podajanja do meja vložka in obdelovalnega stroja.

Gostota vložka, kot velja za rezkanje, je število vložkov v rezalniku na palec premera. Nagib vložka je razdalja med ujemajočimi se položaji na enem vložku do istega položaja na naslednjem vložku. Na primer, rezalnik z visoko gostoto ali rezalnik s finim korakom ima veliko vložkov na palec premera, medtem ko ima rezalnik z nizko gostoto ali rezalnik z grobim korakom manj vložkov na palec premera.

Pri izbiri rezkarja z dvojno pozitivno ali dvojno negativno geometrijo morajo tehnologi najprej upoštevati globino reza in podajanje na zob. Nato morajo zagotoviti, da je v telesu rezalnika na voljo potrebna razdalja za odrezke, da se omogoči nastanek odrezkov brez omejevanja njegovega pretoka.

Rezkarji, namenjeni za odstranjevanje težkih kovin, morajo imeti največji odmik odrezkov, kar omejuje potencialno število vložkov v rezalniku. Rezalniki srednjega in drobnega koraka imajo običajno manjšo razmik odrezkov kot rezkarji z grobim korakom. Rezalni stroji velikega koraka so priporočljivi za aplikacije, pri katerih je zaželena največja globina reza, in za splošne namene rezkanja, če je na voljo ustrezna moč. Rezalniki srednjega in drobnega koraka so priporočljivi za aplikacije, ki zahtevajo boljšo obdelavo površine ali za aplikacije, ki zahtevajo več vložkov v rezu.

Rezkalnik s spremenljivim korakom je rezkar z neenakomerno razporejenimi rezkalnimi ploščicami. Rezkalniki s spremenljivim korakom so zasnovani tako, da prekinejo harmonično tresljaje, ki se pogosto pojavlja pri uporabi rezalnikov z enako razporejenimi ploščicami. Rezalnike s spremenljivim korakom je težko uravnotežiti in jih običajno ne priporočamo za zelo visoke hitrosti vretena.

Premer rezkalnika
Premer rezalnika je celotni premer telesa rezalnika, ki je kritična dimenzija pri izbiri rezila na podlagi dimenzij previsnih značilnosti obdelovanca in pritrditve. Učinkoviti premer rezkalnika je največja ravna širina čela, ki jo bo rezkar obdelal, in se meri na zunanjih rezalnih robovih ploščice.
Izbira ustreznega premera rezkalnika temelji na širini,  površini, ki jo je treba rezati, zmogljivost vretena in razpoložljiva moč stroja.

Za standardne operacije čelnega rezkanja mora biti učinkovit premer rezkarja približno 1-1/2-kratnik želene širine reza. Na primer, če je želena širina reza 4 palca, priporočamo rezalnik s premerom 6 palcev. Izbrani premer mora zagotavljati efektivni negativni vstopni kot med vložkom in prvo točko stika z obdelovancem. Negativen vstopni kot dobimo, ko približno 25 odstotkov premera rezalnika previsi obdelovanec na vstopni strani vrtenja.

Zmogljivost vretena in potencialna togost se določita z velikostjo vretena in montažo rezalnika. Da bi zmanjšali torzijsko upogibanje vretena, je treba vzdrževati razmerje med premerom vretena in premerom rezalnika. Za obdelovalne centre z visokimi hitrostmi vretena se velikost vretena pogosto zmanjša, da se zmanjša vrtilna masa, kar posledično zmanjša zmogljivost premera rezkalnika.
Pri aplikacijah, kjer je površina, ki jo je treba rezati, zelo široka, je treba izbrati premer rezila, ki ustreza zmogljivosti vretena, nato je treba izvesti več prehodov. Na primer, če je širina reza 12 palcev in ima stroj standardno konično vreteno #40, priporočamo rezalnik s premerom največ štirih palcev in naredite štiri prehode s 3 palci na prehod.

Premer in nagib rezalnika določata največje število vložkov, ki so lahko v rezu v danem trenutku. Večje število vložkov v rezu lahko zgladi rez, vendar poveča porabo energije. Porabljena moč vretena je faktor kubičnega palca odstranjene kovine na vložek, pomnožen s številom vložkov v rezu. Stroji z omejeno močjo pogosto zahtevajo rezalnike manjšega premera.

Če želite določiti roko rezkalnika, jo poglejte z zadnje strani rezkarja ali pogonske strani. Če je rezalnik zasnovan tako, da se vrti v smeri urinega kazalca, je desničar. Če je rezalnik zasnovan tako, da se vrti v nasprotni smeri urinega kazalca, je levičar.  Dupleksni stroji z rezalniki, nameščenimi na dveh straneh obdelovanca, zahtevajo tako desni kot levičarski rezalni stroj, da uravnotežijo sile na obdelovancu.

Spodaj tabela kako izbrati rezkalno ploščico: