Методы фрезерования для повышения скорости съема металла

Эксперты рассказывают о методах, позволяющих слесарям использовать новые инструменты и методы для увеличения скорости съема металла (MRR).

Мастерские, заинтересованные в максимальном увеличении скорости съема металла (MRR) при фрезеровании, могут выбрать один из множества инструментов и методов, которые не опустошат банк и не требуют неприемлемого снижения срока службы инструмента или качества обработки.

Одно из недавно представленных инновационных материалов направлено на увеличение скорости и скорости подачи при фрезеровании жаропрочных сплавов, группы высокопрочных материалов, в которую входят титан, инконель и нержавеющая сталь PH. Этот новый сплав для фрезерования, KCSM40, улучшает термическую стойкость режущих пластин, используемых для обработки жаропрочных сплавов, по данным компании Kennametal из Латроба, штат Пенсильвания, которая разработала материал для твердосплавных пластин.

Представление фрезерного станка Ti-6Al-4V

Пользователи пластин из KCSM40 теперь обрабатывают Ti-6Al-4V со скоростью 160 футов в минуту, тогда как в прошлом они могли достигать только 140 футов в минуту, а также имеют более длительный срок службы инструмента, говорит Скотт Этлинг, директор по глобальному управлению продуктами Kennametal для сменное фрезерование.

Этлинг отмечает, что корпуса фрез имеют разную «плотность» в зависимости от количества пластин в фрезе. Например, фреза диаметром 4 дюйма может иметь 8, 12 или 15 зубьев, а фреза с 15 зубьями такого размера считается очень плотной.

«Если вы можете использовать фрезу с 15 зубьями, вы повышаете свою производительность, потому что у вас будет больше зубьев в резке», — говорит он.

Однако чем больше зубьев у фрезы, тем больше мощности шпинделя потребуется, поэтому некоторые фрезерные станки могут не обладать мощностью, необходимой для фрезы с более высокой плотностью. И даже если они это сделают, приспособление для фрезерования может быть недостаточно жестким, чтобы выдержать повышенное усилие, создаваемое этими фрезами.

«Мы советуем всем убедиться, что они разбираются в своем шпинделе, рассчитать силу резания, а затем выбрать фрезу с максимальной плотностью», — говорит Этлинг.

Владельцы жестких станков, оснащенных низкоскоростным шпинделем, могут использовать «винтовую» фрезу, такую ​​как новая Harvi Ultra 8X от Kennametal, которая обеспечивает более длительный срок службы по сравнению с традиционными фрезами при высоком MMR. Спиральные фрезы имеют несколько рядов пластин.

Например, спиральная фреза диаметром 3 дюйма может иметь пять рядов с 11 пластинами в каждом. «С 55 пластинами с радиальным зацеплением вы обрабатываете с традиционной скоростью подачи, но снимаете гораздо больше материала», — говорит Этлинг.

Также важно использовать правильный поток охлаждающей жидкости, давление и вязкость, чтобы максимизировать MRR при фрезеровании. «Производители станков создали потрясающие станки, и пользователи должны запускать свои режущие инструменты на самых высоких скоростях и подачах, которые позволяет их станок», — говорит Этлинг.

Улучшить стружкообразование и MRR с помощью СОЖ  

Как скорость производства, так и качество деталей могут снизиться, если в процессе фрезерования возникают проблемы с эвакуацией стружки. Разработанная для фрезерования канавок шириной до 6 миллиметров фреза CoroMill QD от Sandvik Coromant (Фэр-Лоун, Нью-Джерси) использует геометрию и новую систему подачи СОЖ для решения проблем, связанных со стружкой.

Геометрия пластины QD производит стружку, которая тоньше, чем обрабатываемая канавка. Эта стружка вымывается охлаждающей жидкостью, подаваемой через корпус фрезы к каждой режущей кромке. «Помимо повышения MRR, эта система значительно увеличивает срок службы инструмента и качество поверхности фрезерованных деталей», — говорит Джозеф ДеРосс, специалист по фрезерованию изделий Sandvik Coromant.

Sandvik Coromant ссылается на пользовательские данные, показывающие, что QD может удалять металл примерно в 20 раз быстрее, чем фрезы конкурентов. Кроме того, компания сообщает, что в одном случае QD обработал 75 деталей до того, как вставки изнашивались, по сравнению с всего 10 деталями для инструмента конкурента.

Хотя в этом случае желательна более тонкая стружка, слишком тонкая стружка указывает на то, что режущее действие и возникающее в результате тепло ограничиваются относительно небольшой частью кромки пластины, что может привести к образованию лунок, износу задней поверхности и термическому растрескиванию. На самом деле тонкая стружка является частой причиной низкой производительности фрезерования и сокращения срока службы инструмента.

С другой стороны, слишком толстая стружка указывает на очень высокие силы резания, которые могут привести к поломке пластины. Ключевым моментом является определение скорости подачи, которая обеспечивает максимальную толщину стружки, но не создает чрезмерной нагрузки на пластины.

«Если вы сделаете щепки гуще, вы быстрее положите их на пол; кроме того, вы продлеваете срок службы инструмента», — говорит ДеРосс. Он добавляет, что достижение нужной толщины стружки может повысить производительность фрезерования на 20 и более процентов.

Стружка всегда должна быть толстой при входе фрезы в материал заготовки и тонкой на выходе. Однако, когда фреза запрограммирована на прямой вход в материал, на выходе будет образовываться толстая стружка до тех пор, пока фреза полностью не войдет в материал. К нежелательным последствиям этого относятся плохое качество поверхности на входе и сокращение срока службы инструмента, а также резкий шум и чрезмерная вибрация.

По словам ДеРосса, есть два способа избежать последствий прямого резания. . Один из них заключается в снижении скорости подачи на 50 процентов, пока фреза полностью не войдет в зацепление. Другой — запрограммировать «вращение» в движении резака. По словам ДеРосс, в этом методе фреза поворачивается по дуге по часовой стрелке, что облегчает вставку пластин в разрез. Результирующая толщина стружки на выходе всегда равна нулю, говорит он, что устраняет проблемы с прямым входом без снижения скорости подачи.

<ч />

Что вы думаете? Поговорите со своими коллегами на форуме сообщества .

<ч />

Перейти к методам высокой подачи

Одним из самых популярных методов увеличения MRR является фрезерование с высокой подачей, которое сочетает в себе фрезерование с высокой скоростью подачи с относительно малой глубиной резания. Небольшой угол в плане в нижней части пластин, используемых для фрезерования с высокой подачей, снижает среднюю толщину стружки, что, в свою очередь, увеличивает скорость подачи, — говорит Тим ​​Эйдт, менеджер по режущим инструментам компании Seco Tools из Троя, штат Мичиган. /Р>

«Теперь вы рассматриваете возможность кормления со скоростью от 200 до 300 дюймов в минуту, а не от 30 до 60 дюймов в минуту», — говорит Айдт.

С другой стороны, подача с такими повышенными скоростями превращает фрезерование с высокой подачей в черновой метод, поэтому пользователям, возможно, придется выполнять дополнительную операцию, чтобы получить требуемую чистовую обработку детали.

Рассмотрите возможность использования оптимизированной черновой обработки

Другая популярная операция черновой обработки, часто называемая оптимизированной черновой обработкой, удаляет материал даже быстрее, чем фрезерование с высокой подачей, чтобы получить геометрию детали, близкую к желаемой форме. Затем в ходе последующей операции можно получить окончательную геометрию и чистоту поверхности.

Оптимизированная черновая обработка сочетает большую глубину резания с легким радиальным зацеплением. Низкие радиальные силы резания снижают нагрузку и износ шпинделей станка. Кроме того, увеличивается срок службы инструмента, поскольку при резании выделяется меньше тепла. По словам Айдта, при правильных условиях режущие инструменты, используемые для оптимизированной черновой обработки, могут работать до восьми часов при обработке титана по сравнению с 30 минутами при использовании обычных методов резания.

Пониженный нагрев и радиальная глубина резания также являются причиной значительного увеличения скорости обработки. Карманы, например, можно обрабатывать в четыре раза быстрее, чем с помощью обычных методов. Оптимизированная черновая обработка также хорошо подходит для обработки прямых стенок, требующих большой осевой глубины резания.

«Эту технику можно использовать на любом материале», — говорит Джей Болл, менеджер Seco по продуктам для фрезерования твердых пород. «Мы обнаружили, что оптимизированная черновая обработка сплавов с высоким содержанием никеля очень полезна», — сообщает он. «Мы также видим клиентов, использующих эту стратегию для нержавеющей стали, чугуна, модельной инструментальной стали и даже алюминия».

Болл говорит, что переход к оптимизированной черновой обработке, вероятно, является основной тенденцией, которую он наблюдает среди тех, кто пытается увеличить скорость съема металла. «Сейчас это самое важное со времен нарезанного хлеба».

Каковы ваши лучшие методы улучшения съема металла при фрезеровании? Поделитесь своим опытом.