¿Qué es la gestión de la vida útil del equipo?
El proceso de producción de fabricación mecánica implica una gran cantidad de procesamiento mecánico, especialmente el tamaño, la forma, la precisión de la posición y la morfología de la superficie de los productos de corte de metal están todos relacionados con las herramientas de corte. El rendimiento, la calidad y la gestión de las herramientas de corte afectan directamente la capacidad de procesar con éxito los productos calificados requeridos, afectan el ritmo de procesamiento y la eficiencia de la producción, afectan el control y la reducción de los costos de fabricación y afectan la competitividad central de las empresas manufactureras. en el mecanizado automatizado.
(1) Nuevas características del desarrollo y aplicación de las máquinas herramienta CNC
El mecanizado moderno y su tecnología de herramientas se han desarrollado rápidamente en los últimos años, y las nuevas y altas tecnologías se han extendido ampliamente. usado. El mecanizado moderno es muy diferente del mecanizado tradicional en términos de tecnología de procesamiento, métodos de corte, estructuras de herramientas, materiales de herramientas e ingeniería de superficies. Uno es el uso extensivo de líneas de producción de procesamiento flexibles, la adopción de cortes eficientes de alta velocidad y el uso extensivo de varias máquinas herramienta de centros de mecanizado CNC. En consecuencia, se utilizan ampliamente herramientas superduras como CBN (nitruro de boro cúbico), PCD (diamante policristalino), nuevas herramientas de carburo, etc. Se aplican a las superficies de las herramientas varios recubrimientos nuevos obtenidos de los últimos avances en ingeniería de superficies y tecnología de tribología, y se investigan y desarrollan continuamente nuevas estructuras de herramientas e insertos con nuevos filos de corte y geometrías. La sujeción de herramientas y su conexión con máquinas herramienta, como portaherramientas HSK, portaherramientas de ajuste en caliente, portaherramientas hidráulicos y otros portaherramientas nuevos, se utilizan ampliamente para satisfacer las necesidades de las máquinas herramienta CNC y el mecanizado de alta velocidad. Para mejorar la eficiencia de la producción y reducir el tiempo de cambio de herramientas, cada vez se utilizan más herramientas compuestas en el procesamiento de piezas de automóviles, como compuestos para taladrar y mandrinar, compuestos para taladrar y escariar, compuestos para taladrar y roscar, etc. Las herramientas de expansión con estructuras complejas cumplen con muchos requisitos de procesamiento especiales. Algunas herramientas incluso se han convertido en dispositivos integrados mecánicos, eléctricos e hidráulicos, que han superado con creces el concepto de herramienta tradicional. Es necesario mantener, ajustar previamente y probar las herramientas, y es necesario controlar su vida útil. Se necesita un sistema completo y una serie de gestión para garantizar que la línea de producción pueda obtener suficientes herramientas a tiempo y pueda obtener una respuesta y soporte rápidos. cuando ocurren problemas de procesamiento o problemas con las herramientas, para analizar y resolver rápidamente los problemas, hacer que la producción funcione normalmente y los costos de fabricación, incluidos los costos de las herramientas, deben ser suficientemente competitivos en el mercado. .
Ante el rápido desarrollo de la tecnología de mecanizado y herramientas, el desafío de una producción flexible y eficiente de equipos CNC, la competencia cada vez más feroz en el mercado y la presión para reducir los costos de fabricación, la gestión de herramientas se ha convertido en una tarea cada vez más importante. cuestión importante en todos los ámbitos de la vida.
(2) El impacto de las herramientas de corte y su gestión en la eficiencia de la producción
El rendimiento y la calidad de las herramientas de corte afectan directamente si los productos calificados requeridos se pueden procesar sin problemas y si el las herramientas de corte pueden cumplir con los requisitos de alta velocidad Los requisitos de corte, la duración de la vida útil de la herramienta y la frecuencia de reemplazo de la herramienta afectan directamente la tasa de operación, el ritmo de procesamiento y la eficiencia de producción de la línea de producción, ya sea que se puedan proporcionar herramientas ajustadas o rectificadas. a la línea de producción a tiempo y en buena calidad afecta directamente si la producción puede llevarse a cabo con normalidad. La producción de flujo se utiliza ampliamente en la industria de la maquinaria y la producción del proceso anterior afecta directamente la producción del siguiente proceso. Para mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos de producción, se utiliza una gran cantidad de herramientas combinadas y herramientas no estándar. Por lo tanto, si una herramienta clave, especialmente una herramienta no estándar, no se suministra a tiempo, provocará que todo el circuito detenga la producción, al igual que la falla de un componente en un circuito en serie si no hay medidas de emergencia o rápidas. respuesta, también puede provocar que la línea de montaje o incluso la línea de montaje automática detengan la producción.
(3) Definición de vida útil de la herramienta
El tiempo de corte desde el inicio del corte hasta que la cantidad de desgaste alcanza el estándar romo se denomina vida útil de la herramienta, representada por t. al tiempo neto de corte, excluyendo el tiempo sin corte para ajuste de herramienta, medición, avance rápido y retracción de herramienta.
También es útil utilizar la distancia de corte lm antes de alcanzar los criterios de pasivación. Definir la vida útil de la herramienta. Lm es igual al producto de la velocidad de corte Vc por la vida útil de la herramienta (tiempo) t, es decir,
lm=Vc T (6-3)
Cabe señalar que en el pasado, la definición anterior La vida útil de la herramienta se denomina durabilidad de la herramienta. En el pasado, la vida útil y la durabilidad de la herramienta tenían significados diferentes. La vida útil de la herramienta se refiere al tiempo total de corte de una nueva herramienta (como una herramienta de torneado para soldar o una broca helicoidal) antes de ser desechada, incluidos múltiples reafilados. Por lo tanto, la vida útil de la herramienta es igual a la durabilidad de la herramienta multiplicada por el número de reafilados, pero de acuerdo con el espíritu de las normas recomendadas actualmente, debería denominarse vida útil total de la herramienta.
La vida útil de la herramienta es un dato muy importante. Al cortar el mismo material de pieza de trabajo en las mismas condiciones, el rendimiento de corte de diferentes materiales de herramienta se puede comparar con la vida útil de la herramienta. Se puede utilizar el mismo material de herramienta para cortar una variedad de materiales de piezas de trabajo, y la maquinabilidad del material de la pieza de trabajo se puede comparar mediante la vida útil de la herramienta. La vida útil de la herramienta también se puede utilizar para juzgar si los parámetros geométricos de la herramienta son razonables. Las propiedades del material de la pieza de trabajo y del material de la herramienta tienen el mayor impacto en la vida útil de la herramienta. Entre los parámetros de corte, la velocidad de corte es el factor más importante que afecta la vida útil de la herramienta, seguido por la velocidad de avance y la profundidad de corte. Además, los parámetros geométricos de la herramienta también tienen un impacto importante en la vida útil de la herramienta.
(1) La relación entre la velocidad de corte y la vida útil de la herramienta
La relación entre la velocidad de corte y la vida útil de la herramienta se obtuvo mediante métodos experimentales. Antes del experimento, seleccione el estándar de rectificado para la superficie del flanco de la herramienta. Para ahorrar material y reflejar la intensidad del desgaste de la herramienta en condiciones normales de trabajo, de acuerdo con las normas IS0: cuando la parte media del filo principal está desgastada uniformemente, el estándar de pasivación es VB = 0,3 mm cuando el desgaste es desigual; , VB máx = 0,6 mm [106].
Después de seleccionar el estándar de pasivación, sólo es necesario cambiar la velocidad de corte (como V=Vc1, Vc2, Vc3, Vc4,...) etc. ) Con otras condiciones de corte fijadas, se obtienen las curvas de desgaste de la herramienta a varias velocidades (Figura 6-11, entonces, la vida útil de la herramienta es T1, T2, T3, T4,...etc); La velocidad de corte correspondiente se calcula en función del estándar de rectificado VB seleccionado. Luego determine (T1, VC 1); (T2, Vc2); (T3, Vc3), (T4, Vc4); ... líneas equipotenciales en papel cuadriculado logarítmico (Figura 6-12). Dentro de un determinado rango de velocidades de corte, estos puntos se distribuyen básicamente en línea recta. Esta recta en la carta de coordenadas logarítmicas se puede expresar mediante la siguiente ecuación:
lgVc=-mlgT+lgA
Donde m = tgφ, que es la pendiente de la recta; a es la intersección de la línea recta en la ordenada cuando T=1s (o 1min). Tanto m como a se pueden medir en la gráfica. Por tanto, la relación entre VC y T (o T-VC) se puede escribir como:
Vc=A/Tm (6-4)①
o
(z = 1/metro)(6—5)
(2). La relación entre la velocidad de avance, la profundidad de corte y la vida útil de la herramienta.
Según el método de encontrar la relación VC-T, también se pueden encontrar las relaciones F-T y AP-T:
f=B/Tn (6—6)
ap=C/Tp (6-7)
Donde b y c son coeficientes;
n, índice p.
Al combinar la ecuación 6-4, la ecuación 6-6 y la ecuación 6-7, se puede obtener la fórmula de tres factores de la vida útil de la herramienta:
(6-8a)
O
(6-8b)
donde CT y CV son coeficientes relacionados con el material de la pieza de trabajo, el material de la herramienta y otras condiciones de corte;
Índice XV = m/p, yv = m/n.
Para diferentes materiales de piezas de trabajo y herramientas, y bajo diferentes condiciones de corte, los coeficientes y exponentes de las ecuaciones 6 a 8 se pueden encontrar en la referencia [73]. De hecho, la ecuación 6-8 es una ecuación de predicción de la vida útil de la herramienta o la velocidad de corte para una vida útil determinada. Por ejemplo, cuando se utiliza una herramienta de torneado cilíndrico de carburo para cortar acero al carbono con σ b = 0,75 GPA (75 kgf/mm2), cuando f > 0,75 mm/r, la fórmula empírica
De la fórmula anterior puede Se puede observar que la velocidad de corte tiene el mayor impacto en la vida útil de la herramienta, seguida de la cantidad de avance y la profundidad de corte tiene el menor impacto. Por lo tanto, al optimizar los parámetros de corte para mejorar la productividad, la secuencia de selección debe ser: primero intente seleccionar una profundidad de corte mayor ap, luego seleccione el avance máximo permitido F de acuerdo con las condiciones y requisitos de procesamiento, y finalmente seleccione el avance máximo permitido F de acuerdo en función de la vida útil o de la potencia de la máquina herramienta. En este caso, seleccione la velocidad máxima de corte Vc.
Se puede ver en la fórmula anterior que la velocidad de corte tiene el mayor impacto en la vida útil de la herramienta, seguida de la cantidad de avance y la profundidad de corte tiene el menor impacto. Por lo tanto, al optimizar los parámetros de corte para mejorar la productividad, la secuencia de selección debe ser: primero intente seleccionar una profundidad de corte mayor ap, luego seleccione el avance máximo permitido F de acuerdo con las condiciones y requisitos de procesamiento, y finalmente seleccione el avance máximo permitido F de acuerdo en función de la vida útil de la herramienta o de la potencia de la máquina herramienta. En este caso, seleccione la velocidad máxima de corte Vc.
(3) La joroba de la relación T-VC
La ecuación 6-5 muestra que la fórmula empírica de la relación T-VC solo es aplicable dentro de un cierto rango de velocidad de corte. Si los experimentos de vida útil de la herramienta se realizan dentro de un amplio rango de velocidades de corte, la curva T-VC obtenida a menudo no es una relación funcional monótona, sino una curva en forma de joroba (Figura 6-13). En el rango de velocidad más bajo, cuando Vc aumenta, T no sólo no disminuye sino que aumenta. Al alcanzar una determinada velocidad, t tiene un valor máximo. A medida que la velocidad continúa aumentando, T disminuye monótonamente. La parte descendente de la curva correspondiente es el rango de velocidad efectiva de la fórmula de Taylor. Asimismo, la relación LM-VC también tiene un obstáculo.
La vida útil de la herramienta en la joroba es la más larga o la distancia de corte es la más larga. ¿Podemos decir que la velocidad de corte aquí es la "velocidad de corte óptima"? No, aquí la velocidad de corte es baja y la tasa de eliminación de virutas de oro también es baja, lo que a menudo no tiene valor práctico en la producción. En la producción general, generalmente se selecciona la velocidad de corte en el lado derecho de la joroba.
(4) Distribución de la vida útil de la herramienta
La siguiente superficie presenta la distribución de la vida útil de la herramienta en condiciones normales de desgaste. Cuando la pieza de trabajo, la herramienta y las condiciones de corte son constantes, la vida útil de la herramienta no es constante. Si se repiten los experimentos de corte o el procesamiento, la vida útil de la herramienta cambiará dentro de un cierto rango y de acuerdo con ciertas reglas. Porque la calidad de fabricación, la microestructura, las propiedades mecánicas (mecánicas), los parámetros geométricos, la calidad del rectificado, el movimiento de la máquina herramienta y otras condiciones del proceso de la pieza de trabajo y los materiales de la herramienta cambian aleatoriamente. Los cambios en varios factores no afectan la vida útil de la herramienta, por lo que la vida útil de la herramienta también es una variable aleatoria. La investigación estadística matemática muestra que bajo ciertas condiciones de corte, el patrón de cambio de la vida útil de la herramienta obedece a la distribución normal o distribución lognormal [146].
La función de densidad de probabilidad de la distribución normal es
donde μ es la media
σ-desviación estándar.
La función de densidad de probabilidad de la distribución lognormal es
(cuando T & gt0)
donde μ es el parámetro de posición,
σ - parámetro de escala.
El autor utiliza insertos de carburo P10 para tornear acero templado y revenido 38CrNi3MoVA, tomando AP = 1 mm, F = 0,2 mm/r, VC = 150 m/min, estándar de rectificado VB = 0,2 mm. Utilice 60 The El filo corta repetidamente 60 veces. Cuente la frecuencia de aparición de la vida útil de la herramienta en diferentes intervalos y dibuje la curva de distribución de la vida útil de la herramienta (Figura 6-14). Después de las pruebas, se cree que obedece a la distribución normal. µ=15,284, σ=1,34.
Dominar la distribución de la vida útil de las herramientas de corte tiene una importancia fundamental para la producción. En el mecanizado moderno, es necesario gestionar científicamente la vida útil de las herramientas, reemplazarlas periódicamente y comprender la distribución de la vida útil de las herramientas. Por ejemplo, bajo las condiciones de corte utilizadas en la Figura 6-14, la probabilidad de que se requiera que la herramienta P10 cumpla con la vida útil de la herramienta T≥12 mm es
Esta probabilidad muestra que la herramienta P10 puede cumplir con los requisitos de procesamiento. requisitos de este proceso.
En el proceso de mecanizado CNC, la calidad de las herramientas de corte y la gestión eficaz durante el uso de las herramientas de corte juegan un papel vital en la calidad del procesamiento. En el campo de la fabricación de automóviles, el sistema de control de procesos de calidad (sistema de certificación de calidad TS16949) también tiene requisitos muy específicos y claros para la gestión de herramientas. El torno vertical CNC HARDINGE VT2 es producido por la empresa estadounidense HADRGINE y su sistema CNC es el sistema FANUC18T. Este artículo presenta cómo utilizar la función de gestión de la vida útil de las herramientas en el sistema FANUC18T para gestionar el uso de herramientas para garantizar la calidad de los productos procesados. 1. Agregue la función de gestión de la vida útil de la herramienta. Para gestionar la vida útil de la herramienta, se requiere que el equipo CNC cuente automáticamente la cantidad de veces que se utiliza la herramienta.
Las selecciones anteriores se toman de Gestión de herramientas.
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