Tänapäeva töötlevas tööstusesCNC-freespingidon laialdaselt kasutusel tänu oma olulistele eelistele, nagu kõrge täpsus, kõrge efektiivsus ja kõrge automatiseerituse aste. CNC-freespinkide jõudluse täielikuks ärakasutamiseks ja kvaliteetse ning tõhusa töötlemise saavutamiseks on lõikeriistade valik siiski ülioluline. Lõikeriistade mõistlik valik on lõikamisega otseselt seotud võtmekomponent ning mõjutab otseselt lõpptoote kvaliteeti ja tootmise efektiivsust. Selle põhjal süveneb see artikkel tööriistade valiku olulistesse punktidesseCNC-freespingid.

1. Nõuded CNC-freespinkide lõikeriistadele
Tänu oma suurele täpsusele, kiirusele ja kõrgele automatiseerituse astmele,CNC-freespingidon esitanud kasutatavatele tööriistadele rangemad nõuded. Töötlemise kvaliteedi tagamiseks ja tootmise efektiivsuse parandamiseks peaksid CNC-freespinkidel olema järgmised omadused:
(1) Usaldusväärsus ja vastupidavus
Esiteks peaksid lõikeriistad olema väga töökindlad ja vastupidavad. Pideva töötlemise käigusCNC-freespingid, peab tööriist pikka aega vastu pidama suurele lõikejõule ja termilisele koormusele. Kui tööriista töökindlus on ebapiisav või selle vastupidavus madal, on lihtne kokku puutuda selliste probleemidega nagu enneaegne kulumine ja servade lagunemine, mis mitte ainult ei mõjuta töötlemise kvaliteeti, vaid toob kaasa ka sagedase tööriistavahetuse, suurendab tootmise seisakuid ja vähendab tootmise efektiivsust. Seetõttu on tööriista töökindluse ja vastupidavuse parandamise võti hea kulumiskindluse, löögikindluse ja termilise stabiilsusega tööriistamaterjalide valimine ning mõistlik tööriista konstruktsiooni disain.
(2) Jäikus ja tugevus
Töötlemisel suure lõikesügavuse ja kiire etteande nõuete täitmiseks peab tööriistal olema hea jäikus ja tugevus. Suur lõikesügavus ja kiire etteande tõttu peab tööriist vastu pidama tohututele lõikejõududele. Kui tööriista jäikus on ebapiisav, on see altid deformatsioonile, mis mõjutab töötlemise täpsust; ebapiisav tugevus võib põhjustada tööriista purunemise ja õnnetusi. Seetõttu tuleks tööriista projekteerimise ja valmistamise käigus võtta meetmeid, näiteks tööriista geomeetrilise kuju optimeerimine ja ülitugevate materjalide valimine, et tagada tööriista piisav jäikus ja tugevus.
(3) Laastu murdmise ja eemaldamise jõudlus
Hea laastu murdmise ja eemaldamise jõudlus on tööpinkide normaalse töö tagamise oluline tingimus. Selle protsessi käigusCNC-freesimine, laastude pidev teke ja kogunemine. Kui tööriist ei suuda laastu tõhusalt murda ja eemaldada, siis see põhjustab laastude mähkumist tööriista või tooriku ümber, mõjutades lõikamisprotsessi stabiilsust ning isegi kahjustades tööriista ja tööpinki. Hea laastueemaldustulemuse saavutamiseks tuleks hoolikalt valida tööriista lõikeserva kuju, esi- ja taganurk. Samal ajal aitab laastueemaldustulemust parandada ka lõikeparameetrite mõistlik valik ja lõikevedeliku kasutamine.
(4) Lihtne paigaldamine ja reguleerimine
Tööriistade paigaldamise ja reguleerimise mugavus on tootmise efektiivsuse parandamiseks ja töötlemise täpsuse tagamiseks väga oluline. CNC-freespinkide töötlemisel raiskab tööriistade sagedane vahetamine ja tööriista asendi reguleerimine palju aega, kui tööriistade paigaldamise ja reguleerimise protsess on keeruline ja tülikas. Seetõttu tuleks valida lihtsa konstruktsiooniga, usaldusväärse paigalduse ja positsioneerimisega ning mugava reguleerimisega lõikeriistad ja tööriistahoidikud, et vähendada tööriistade vahetamise ja reguleerimise aega ning parandada tööpingi kasutusmäära.
(5) Kvaliteetsed lõikeriistade materjalid
Kvaliteetsete tööriistamaterjalide valimine on tööriista jõudluse parandamise alus. Praegu kasutatakse tavaliselt tööriistamaterjaleCNC-freespingidNende hulka kuuluvad kiirlõiketeras, kõvasulamid, kaetud sulamid, keraamika, kuupmeetriline boornitriid ja teemant. Erinevatel tööriistamaterjalidel on erinevad jõudlusomadused ja sobivad tööriistamaterjalid tuleks valida selliste tegurite põhjal nagu töödeldava detaili materjal, töötlemistehnoloogia ja lõiketingimused. Näiteks kiirlõiketerasest lõikeriistadel on hea sitkus ja lihvitavus, mistõttu need sobivad keeruka kujuga osade töötlemiseks ja madala kiirusega lõikamiseks; kõvasulamitest lõikeriistadel on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus, mistõttu need sobivad kiireks lõikamiseks ja jämedaks töötlemiseks; kaetud lõikeriistad parandavad oma jõudlust veelgi, kattes oma pinna kulumiskindla ja kõrge temperatuurikindla kattega, mistõttu need sobivad erinevateks lõiketingimusteks.

2. CNC-freespinkide klassifikatsioon
On mitmesuguseid tüüpeCNC-freespinktööriistad, mida saab erinevate klassifitseerimisstandardite kohaselt erinevatesse tüüpidesse liigitada. Järgnevalt on toodud levinumad klassifitseerimismeetodid:
(1) Liigitatud tööriista struktuuri järgi
Integreeritud lõikeriistad
Integreeritud lõikeriistad on tööriistad, mille tööosa ja vars on valmistatud tervikuna, näiteks freesid, puurid jne. Integreeritud lõikeriistal on lihtne konstruktsioon ja suur tugevus, kuid seda on keeruline valmistada ja see on kallis. See sobib lihtsa kuju ja suure täpsusega osade töötlemiseks.
Inkrusteeritud lõikeriistad
Sisseehitatud lõikeriistad on tööriistad, mis kinnitavad tera või hambad lõikekehale, näiteks sisseehitatud otsfreesid, treimisriistad jne. Sisseehitatud lõikeriistade terad või hambad võivad olla valmistatud erinevatest materjalidest ja geomeetrilistest kujunditest, et need vastaksid erinevatele töötlemisnõuetele, ning neil on hea mitmekülgsus ja ökonoomsus.
Spetsiaalset tüüpi lõikeriistad
Spetsiaalsed lõikeriistad on tööriistad, mis on loodud vastama teatud spetsiaalsetele töötlemisnõuetele, näiteks vormimisriistad, komposiittööriistad jne. Vormitud lõikeriistad saavad töödelda spetsiifilise kujuga osade pinda, näiteks hammasrataste freesid, spline-freesid jne; komposiitlõikeriistad saavad ühe lõikeprotsessiga läbida mitu töötlemisetappi, näiteks komposiitlõikeriistade puurimine ja freesimine, komposiitlõikeriistade puurimine ja freesimine jne.
(2) Tööriistamaterjali järgi klassifitseerimine
Kiire terase lõikeriistad
Kiirlõiketeras on kõrglegeeritud terase tüüp, mis sisaldab märkimisväärsel hulgal legeerelemente, nagu volfram, kroom ja vanaadium. Kiirlõiketerasest lõikeriistadel on hea sitkus ja lihvitavus ning need taluvad suuri löökkoormusi. Neid kasutatakse tavaliselt keeruka kuju ja suure täpsusega osade töötlemiseks, näiteks puurid, kraanid, freesid jne. Erineva jõudluse järgi saab kiirlõiketerasest lõikeriistu jagada üldotstarbeliseks kiirlõiketeraseks ja ülijõudlusega kiirlõiketeraseks.
Universaalne kiirlõiketeras: selle kõvadus on vahemikus 62–69 HRC, sellel on teatav kulumiskindlus, kõrge tugevus ja sitkus ning lõikekiirus ei ole üldiselt suurem kui 45–60 m/min, mis ei sobi kiireks lõikamiseks.
Kõrgjõudlusega kiirlõiketeras: see on teraseklass, millel on suurem kuumakindlus ja kulumiskindlus, mis saavutatakse kiirlõiketerase süsiniku- ja vanaadiumisisalduse suurendamise teel. Kõrgjõudlusega kiirlõiketerasel on hea punane kõvadus ja see säilitab 60 HRC kõvaduse temperatuuril 620–660 ℃. Selle vastupidavus on 2–3,5 korda suurem kui üldotstarbelisel kiirlõiketerasel. Kõrgjõudlusega kiirlõiketerast kasutatakse tavaliselt raskesti töödeldavate materjalide, näiteks kõrgtemperatuuriliste sulamite ja titaanisulamite töötlemiseks.
Kõvasulamist lõikeriistad
Kõvasulam valmistatakse pulbermetallurgia teel, kasutades kõrge kõvaduse ja sulamistemperatuuriga metallkarbiide (nt volframkarbiid, titaankarbiid jne) ning sideaineid (nt koobalt, nikkel jne). Kõvasulamlõikeriistadel on kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus ja kõrge kuumakindlus ning lõikekiirus 100–300 m/min sobib kiireks lõikamiseks ja jämedaks töötlemiseks. Kõvasulamlõikeriistad saab koostise ja omaduste põhjal liigitada volframkoobaltiks (YG), volframtitaankoobaltiks (YT) ja volframtitaantantaaliks (nioobium)koobaltiks (YW).
Volframkoobalti (YG) kõvasulamid: YG kõvasulamitel on kõrge koobaltisisaldus ja hea sitkus, mistõttu need sobivad habraste materjalide, näiteks malmi ja värviliste metallide töötlemiseks.
Volfram-titaan-koobalt (YT) kõvasulamid: YT kõvasulamitel on kõrge titaanisisaldus, hea kõvadus ja kulumiskindlus ning need sobivad plastmaterjalide, näiteks terase töötlemiseks.
Volfram-titaan-tantaal (nioobium) koobalt (YW) kõvasulam: YW kõvasulam ühendab endas YG ja YT kõvasulamite eelised, pakkudes kõrget kõvadust, kulumiskindlust, kuumakindlust ja sitkust, sobides mitmesuguste materjalide töötlemiseks, eriti raskesti töödeldavate materjalide, näiteks roostevaba terase ja kuumakindla terase töötlemiseks.
Kaetud lõikeriistad
Kattega lõikeriistad kaetakse kulumiskindlate ja kõrge temperatuuri taluvate kattematerjalide, näiteks TiC, TiN, Al2O3 jne kihiga, mis katab kõvasulami või kiirlõiketerasest lõikeriistade pinna. Kattega lõikeriistad võivad oluliselt parandada lõikeriistade pinna kõvadust, kulumiskindlust ja kuumakindlust ning pikendada nende kasutusiga. Kattega lõikeriistad sobivad mitmesugusteks lõiketingimusteks, eriti kiirlõikamiseks ja kuivlõikamiseks.
Keraamilised lõikeriistad
Keraamilised lõikeriistad koosnevad peamiselt keraamilistest materjalidest, nagu alumiiniumoksiid (Al2O3) ja räninitriid (Si3N4), mida paagutatakse kõrgel temperatuuril. Keraamilistel lõikeriistadel on eelised, nagu kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, kõrge kuumakindlus ja hea keemiline stabiilsus. Lõikekiirus võib ulatuda 500–1000 m/min, mistõttu need sobivad kiireks lõikamiseks ja täppistöötluseks. Keraamilistel lõikeriistadel on aga suur rabedus ja halb löögikindlus. Nende kasutamisel tuleks pöörata tähelepanu löögikoormuste vältimisele.
Kuubilise boornitriidi lõikeriistad
Kuubiline boornitriid (CBN) on kunstlikult sünteesitud ülikõva materjal, mille kõvadus on teisel kohal ainult teemandi järel. Kuubilistel boornitriidist lõikeriistadel on eelised nagu kõrge kõvadus, hea kulumiskindlus, kõrge kuumakindlus ja hea keemiline stabiilsus. Lõikekiirus võib ulatuda 1000–2000 m/min, mistõttu need sobivad suure kõvadusega materjalide, näiteks karastatud terase ja jahutatud malmi, kiireks lõikamiseks ja täppistöötluseks.
Teemantlõikeriistad
Teemant on looduses kõige kõvem aine ning teemantlõikeriistadel on äärmiselt kõrge kõvadus, kulumiskindlus ja soojusjuhtivus. Lõikekiirus võib ulatuda 2000–5000 m/min, mistõttu need sobivad värviliste ja mittemetalliliste materjalide kiireks lõikamiseks ja täppistöötluseks. Teemantlõikeriistad on aga kallid ega sobi rauapõhiste metallmaterjalide töötlemiseks, kuna teemandid läbivad kõrgel temperatuuril rauaga keemilisi reaktsioone.

3. CNC-freespinkide lõikeriistade materjalide valik
CNC-töötlemiseks kasutatakse mitmesuguseid tööriistamaterjale, millel kõigil on oma ainulaadsed jõudlusomadused ja rakendatavus. Tööriistamaterjalide valimisel on vaja põhjalikult arvestada selliste teguritega nagu tooriku materjal, töötlemistehnoloogia, lõiketingimused jne, et valida kõige sobivam tööriistamaterjal.
(1) Metalli lõikamiseks mõeldud lõikeriistade materjalide toimivusnäitajad
Metalli lõikamiseks mõeldud lõikeriistamaterjalil peab tavaliselt olema rida jõudlusnäitajaid, mille hulgas on olulisemad kõvadus, tugevus, punane kõvadus, soojusjuhtivus jne.
Kõvadus on tööriistamaterjalide võime kulumisele vastu pidada ja mida suurem on kõvadus, seda kulumiskindlam on tööriist. Tugevus on tööriistamaterjalide võime purunemisele ja deformatsioonile vastu pidada ning suure tugevusega tööriistad taluvad märkimisväärseid lõikejõude. Punane kõvadus viitab tööriistamaterjalide võimele säilitada kõvadust kõrgetel temperatuuridel ja hea punase kõvadusega tööriistad sobivad kiireks lõikamiseks. Soojusjuhtivus mõjutab lõikeriistade soojuse hajumise efekti. Hea soojusjuhtivusega tööriistad suudavad lõikesoojust kiiresti üle kanda ja vähendada tööriistade termilist kulumist.
(2) Ideaalne tööriistamaterjal
Ideaalsel tööriistamaterjalil peaks olema nii kõvadus kui ka tugevus, samuti hea punane kõvadus, soojusjuhtivus, kulumiskindlus ja sitkus. Praktikas on aga raske leida tööriistamaterjali, mis vastab täielikult kõigile nõuetele, seega on vaja kaaluda ja valida vastavalt konkreetsetele töötlemistingimustele.
(3) Praktikas tavaliselt kasutatavad lõikeriistamaterjalid
Praktilises töötlemises kasutatakse kõvasulami ja kaetud kõvasulami lõikeriistu kõige laialdasemalt tänu nende suurepärasele terviklikule jõudlusele.
Kõvasulamist lõikeriistadel on kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, mis võimaldab neil kohanduda kiire lõikamise ja töötlemata töötlemise nõuetega. Kõvasulamist lõikeriistadel põhinevad kaetud kõvasulamist lõikeriistad parandavad veelgi oma jõudlust ja pikendavad kasutusiga, kattes need kulumiskindla ja kõrge temperatuuriga vastupidava kattekihiga.
Mõnede raskesti töödeldavate materjalide, näiteks kõrge temperatuuriga sulamite, titaanisulamite jms puhul on kuubilistel boornitriidist lõikeriistadel ja teemantlõikeriistadel ainulaadsed eelised. Kuubilistel boornitriidist lõikeriistadel on kõrge kõvadus ja hea punane kõvadus, mis võimaldab tõhusalt lõigata kõrge kõvadusega materjale; teemantlõikeriistadel on äärmiselt kõrge kõvadus ja soojusjuhtivus, mistõttu need sobivad värviliste ja mittemetalliliste materjalide täppistöötluseks.
Kuigi kiirlõiketerasest lõikeriistad ei ole nii kõvad ja kulumiskindlad kui kõvasulamitest lõikeriistad, on neil siiski teatud rakendusi keeruka kujuga osade töötlemisel ja madala kiirusega lõikamisel tänu oma heale sitkusele ja lihvitavusele.
Keraamilistel lõikeriistadel on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus, kuid need on haprad ja sobivad kiireks lõikamiseks ja täppistöötluseks.
4. CNC-freespinkide tööriistavalikut mõjutavad tegurid
CNC-freespinkide valimisel tuleb põhjalikult arvestada järgmiste teguritega:
(1) Tööpingi jõudlus
Erinevat tüüpi ja spetsifikatsioonidega CNC-freespinkidel on erinevad jõudlusnäitajad, näiteks spindli kiirus, etteandekiirus, võimsus, pöördemoment jne. Lõikevahendite valik peaks vastama tööpingi jõudlusele, et selle potentsiaali täielikult ära kasutada. Näiteks kiirete freespinkide puhul tuleks valida sobivad lõikeriistad kiireks lõikamiseks, näiteks kaetud kõvasulamtööriistad, keraamilised tööriistad jne; suure võimsusega freespinkide puhul saab valida suurema tugevuse ja jäikusega lõikeriistad, näiteks integreeritud kõvasulamlõikeriistad.
(2) Tooriku materjal
Töödeldavate materjalide omadustel on tööriista valikule oluline mõju. Erinevatel töödeldavatel materjalidel on erinev kõvadus, tugevus, sitkus, soojusjuhtivus jne. Näiteks habraste materjalide, näiteks malmi töötlemisel saab valida YG-tüüpi kõvasulami lõikeriistad; plastmaterjalide, näiteks terase töötlemisel on soovitatav valida YT-tüüpi kõvasulami lõikeriistad või kattega lõikeriistad; raskesti töödeldavate materjalide, näiteks kõrge temperatuuriga sulamite ja titaanisulamite töötlemisel tuleb valida kuubilise boornitriidi lõikeriistad või teemantlõikeriistad.
(3) Töötlemisprogramm
Töötlemisprogrammi tüüp (näiteks jämetöötlus, pooltäppistöötlus, täppistöötlus) ja lõikeparameetrid (näiteks lõikekiirus, etteandekiirus, lõikesügavus) mõjutavad ka lõikeriistade valikut. Jämetöötlusel tuleks valida suure tugevuse ja jäikusega lõikeriistad, mis taluvad suuri lõikejõude, näiteks tahke kõvasulami lõikeriistad; täppistöötlusel tuleks valida suure täpsuse ja hea pinnakvaliteediga tööriistad, näiteks kaetud kõvasulami tööriistad või keraamilised tööriistad.
(4) Lõikekogus
Lõikemahu suurus määrab otseselt lõikejõu ja tööriista poolt kantava lõikesoojuse. Suurte lõikemahtude töötlemisel tuleks valida suure tugevusega ja hea kuumakindlusega lõikeriistad; väikeste lõikemahtude töötlemisel saab valida suure kõvaduse ja hea kulumiskindlusega lõikeriistad.
5. CNC-freespinkide lõikeriistade valimise sammud ja meetodid
CNC-freespinkide valimisel saab järgida järgmisi samme:
(1) Töötlemisnõuete kindlaksmääramine
Esiteks on vaja selgitada töödeldavate osade kuju, suurust, täpsusnõudeid, pinnakvaliteedi nõudeid ja töötlemistehnikaid (näiteks töötlemata töötlemine, pooltäppistöötlus ja täppistöötlus).
(2) Analüüsige töödeldava detaili materjali
Sobiva tööriistamaterjali määramiseks analüüsige tooriku materjali toimivust, sealhulgas kõvadust, tugevust, sitkust, soojusjuhtivust jne.
(3) Valige tööriista tüüp
Valige vastavalt töötlemisnõuetele ja tooriku materjalidele sobiv tööriistatüüp, näiteks frees, puur, puurlõikur jne.
(4) Tööriista parameetrite määramine
Lõikeparameetrite ja masina jõudluse põhjal määrake lõikeriista läbimõõt, pikkus, servade arv, spiraali nurk, juhtnurk, taganurk ja muud parameetrid.
(5) Valige lõikeriistade kaubamärke ja tarnijaid
Pärast lõikeriistade tüübi ja parameetrite kindlaksmääramist valige tuntud kaubamärgid ja usaldusväärsed tarnijad, et tagada tööriistade ja müügijärgse teeninduse kvaliteet.

6. CNC-freespinkide kasutamine ja hooldus
Sobiva tööriista valimine on vaid esimene samm ning tööriista õige kasutamine ja hooldus on sama olulised nii töötlemise kvaliteedi tagamiseks kui ka tööriista eluea pikendamiseks.
(1) Lõikeriistade paigaldamine
Tööriista paigaldamisel on oluline tagada tööriista ja tööriistahoidiku vahelise sobivuse täpsus, tagades tööriista kindla ja täpse paigaldamise. Samal ajal tuleks pöörata tähelepanu tööriistade paigaldussuunale ja asendile, et vältida paigaldusvigu, mis võivad põhjustada töötlemisvigu või tööriista kahjustusi.
(2) Lõikevahendite lõikeparameetrite valik
Lõikeparameetrite mõistlik valik on normaalse lõikamise ja tööriista eluea pikendamise võti. Lõikeparameetrite hulka kuuluvad lõikekiirus, etteandekiirus, lõikesügavus jne ning neid tuleks põhjalikult kaaluda, võttes arvesse selliseid tegureid nagu tööriista materjal, tooriku materjal ja töötlemisprotsess. Üldiselt tuleks lõikeriistade lubatud vahemikus valida suurem lõikekiirus ja väiksem etteandekiirus, et parandada töötlemise efektiivsust ja pinna kvaliteeti.
(3) Lõikeriistade jahutamine ja määrimine
Lõikamisprotsessi ajal tuleks lõiketemperatuuri ja tööriistade kulumise vähendamiseks ning töödeldud pinna kvaliteedi parandamiseks kasutada sobivaid jahutus- ja määrimismeetodeid. Levinud jahutus- ja määrimismeetodite hulka kuuluvad lõikevedeliku jahutamine, õhkjahutus, õliuduga määrimine jne.
(4) Lõikeriistade hooldus ja korrashoid
Pärast töötlemist tuleks lõikeriistadelt õigeaegselt eemaldada laastud ja õliplekid ning kontrollida tööriistade kulumist. Kulumise korral tuleks need õigeaegselt teritada või välja vahetada. Samal ajal tuleks lõikeriistu regulaarselt hooldada, näiteks roosteõliga määrida ja käepideme täpsust kontrollida, et tagada lõikeriistade jõudlus ja kasutusiga.

7. Kokkuvõte
CNC-freespinkide lõikeriistade valimine on keeruline ja oluline ülesanne, mis nõuab mitmete tegurite, näiteks masina jõudluse, tooriku materjalide, töötlemisprogrammide ja lõikekoguste põhjalikku arvestamist. Lõikeriistade õige valimine ja kasutamine ei saa mitte ainult parandada töötlemise kvaliteeti ja tootmise efektiivsust, vaid ka vähendada tootmiskulusid ja pikendada tööpinkide kasutusiga. Seetõttu tuleks tegelikus tootmises valida kõige sobivam tööriist, lähtudes konkreetsest töötlemissituatsioonist ja tööriista jõudlusomadustest, ning tööriista kasutamise ja hoolduse haldamist tuleks tugevdada, et CNC-freespinkide eeliseid täielikult ära kasutada ja pakkuda tugevat tuge töötleva tööstuse arengule.