Snijrand vs. Neusradius in Snijgereedschappen: Wat u moet weten

Bewerking of metaalsnijden is een subtractief productieproces waarbij overmatig materiaal geleidelijk in de vorm van spanen wordt verwijderd van een voorvervormd werkstuk met behulp van een snijgereedschap om de beoogde vorm, afmeting en oppervlakteafwerking te geven. Om continu lagen materiaal te verwijderen (af te scheren), is een scherp randig snijgereedschap onmisbaar. Tijdens bewerking worden relatieve bewegingen gegeven tussen werkstuk en snijgereedschap in specifieke richtingen, gebaseerd op de geometrie van het beoogde kenmerk en de geselecteerde operatie. Dus comprimeert het snijgereedschap een dunne laag materiaal door zijn punt en schert het vervolgens af. Aangezien de gehele materiaalafschering wordt gerealiseerd door dit snijgereedschap, zijn zijn geometrie, oriëntatie en materiaal drie cruciale factoren die de gehele bewerkingsprestatie beïnvloeden.

Wat valt onder snijgereedschapsgeometrie?

Gereedschapsgeometrie omvat diverse geometrische kenmerken van het snijgereedschap die de bewerkingscapaciteit en -prestaties direct beïnvloeden. Er bestaat een basisvorm van snijgereedschap voor elke bewerkingsoperatie; echter, veel geometrische kenmerken kunnen binnen bepaalde grenzen variëren om een optimaal resultaat te bieden onder gespecificeerde omstandigheden, met behoud van de basisvorm. Dergelijke kenmerken worden ook op een gestandaardiseerde manier weergegeven in diverse gereedschapsaanduidingssystemen (bijvoorbeeld ASA, ORS, NRS, MRS, enz.).

Spanvlak en vrijkant zijn twee belangrijke oppervlakken van elk snijgereedschap en hun hellingen worden aangeduid met behulp van de spanhoek en vrijkantshoek, respectievelijk. Bepaalde snijgereedschappen kunnen ook meer dan één vrijkant hebben en worden dienovereenkomstig benoemd als primaire en auxiliaire vrijkanten en de overeenkomstige hoeken als primaire en auxiliaire vrijkantshoeken. Een bepaald snijgereedschap kan variërende hoeken hebben, gebaseerd op de richting (of vlak) waarin het wordt gemeten, en dit wordt ook weergegeven in gereedschapshandtekeningen (bijvoorbeeld, zijspanhoek en rugspanhoek — beide duiden de helling van het spanvlak aan, maar in verschillende richtingen).

Naast span- en vrijkantshoeken kan de gereedschapshandtekening ook andere informatie weergeven zoals de neusradius. Echter, gereedschapsgeometrie kan andere relevante informatie omvatten naast die in de gereedschapshandtekening. De snijrandradius is een vitale voorbeeld.

Concept van rand en neus van snijgereedschap

Fysiek ontstaat een rand wanneer twee vaste oppervlakken elkaar snijden en een neus ontstaat wanneer drie of meer vaste oppervlakken samen snijden. In het snijgereedschap ontstaat de rand waar het spanvlak en de vrijkant elkaar snijden en wordt dit de snijrand genoemd. Als het snijgereedschap twee vrijkanten bevat, worden er twee snijranden geproduceerd: primaire snijrand (snijvlak tussen spanvlak en primaire vrijkant) en auxiliaire snijrand (snijvlak tussen spanvlak en auxiliaire vrijkant). Een snijgereedschap kan één of meer snijranden bevatten en dienovereenkomstig kunnen snijgereedschappen worden geclassificeerd als enkelpunt- en meerpunt-snijgereedschappen.

Wanneer drie snijpuntoppervlakken (spanvlak, primaire vrijkant en auxiliaire vrijkant) samen snijden, ontstaat een snijgereedschapsneus. Tijdens bewerking blijft deze neus in fysiek contact met het werkstuk en wordt hij blootgesteld aan extreme druk en wrijving.

Wat is snijrandradius?

Geen rand is perfect scherp. Zelfs als het perfect scherp is, kan het niet nauwkeurig worden gemeten, aangezien elk meetinstrument beperkte mogelijkheden heeft. Feitelijk kan scherpte niet direct worden gemeten. Het is de randafronding die wordt gemeten en scherpte is omgekeerd evenredig met afronding. Hoe hoger de afronding of radius van de rand, des te minder scherp is het. Dus afronding is een kwantitatieve meting van de snijrandradius; terwijl scherpte een kwalitatieve meting is, gebaseerd op de afrondingswaarde.

Waarde van snijrandradius

Hoewel de theoretische minimumgrens voor afronding de radius is van het atoom van het betrokken materiaal, zal een dergelijke rand in de praktijk een zeer lage sterkte hebben en dus geen toepassing hebben. Dit wijst op een erg scherpe snijrand (zeer lage radius) die een lage sterkte zal hebben en dus snel zal breken tijdens bewerking. Daarom wordt een geschikte afronding aan elke rand van het snijgereedschap gegeven, zodat het niet snel faalt of dof wordt. De waarde van de snijrandradius varieert meestal tussen 0,5–10 µm voor micro- en precisiegereedschappen en 10–500 µm voor conventionele gereedschappen.

Effecten van snijrandradius op macro-bewerking

Bij conventionele macro-schaal bewerkingen zoals draaien, frezen, boren, enz., heeft deze parameter een onbetekenende invloed op de algehele bewerkingsprestatie, omdat de onbewerkte spandikte overweldigend groter is dan de snijrandradius. Typisch is de onbewerkte spandikte 0,2–2 mm, terwijl de snijrandradius 0,5–10 µm is; dat betekent 500–1000 keer groter. Aangezien het een triviale parameter is in conventionele bewerking, wordt het niet opgenomen in de gereedschapshandtekening van het corresponderende snijgereedschap.

Effecten van snijrandradius op micro-bewerking

Echter, wanneer bewerking wordt uitgevoerd op micro- of nanoschaal, wordt de snijrandradius een dominante parameter die de snijcapaciteit en kwaliteit van het bewerkte oppervlak beïnvloedt. In dergelijke gevallen wordt de snijrandradius vergelijkbaar met de onbewerkte spandikte. Bijvoorbeeld, bij micro-frezen (micro-eindfrezen) is de snijrandradius typisch 2–5 µm, terwijl de voedsnelheid (equivalent aan onbewerkte spandikte bij eindfrezen) slechts 0,5–10 µm/tand is. Op dezelfde manier is bij diamantdraaien (precisiebewerking) de snijrandradius één significante parameter. Diverse onderzoeken hebben onthuld dat de minimum snijdiepte binnen 10–50% (gebaseerd op andere parameters) van de snijrandradius moet liggen om efficiënt materiaal in elke pas te verwijderen.

Wat is neusradius?

In het snijgereedschap is de neus het resultaat van de snijvlak van het spanvlak, de primaire vrijkant en de auxiliaire vrijkant. Zoals gebruikelijk kan het niet perfect scherp zijn en wordt een geschikte afronding op de snijpunt gegeven. De radius van deze afgeronde neus, gemeten op het referentievlak, geeft de waarde voor de neusradius. Het is één significante parameter voor conventionele bewerking ook, omdat de waarde dicht bij de onbewerkte spandikte ligt.

Waarde van neusradius

Typisch varieert de neusradius van conventionele snijgereedschappen tussen 0,8–2 mm; terwijl de onbewerkte spandikte 0,2–2 mm kan zijn. Voor micro-snijgereedschappen is de neusradius veel kleiner, typisch enkele tientallen micronen.

Een wetenschappelijke vergelijking tussen snijrandradius en neusradius wordt in dit artikel gepresenteerd. Concluderend kan worden gezegd dat de radius op de snijrand in feite de snijrandradius is en de radius op de snijpunt de neusradius. Bij conventionele macro-schaal bewerking heeft de snijrandradius een onbetekenende invloed, maar bij micro-schaal of precisiebewerking is het één dominante parameter. De neusradius beïnvloedt echter altijd de bewerkingsprestatie.