Преодоление главных технических проблем в металлообработке

Когда дело доходит до резки металла, к сожалению, время и качество часто противоречат друг другу. По словам специалистов по металлообработке, возникнут проблемы с качеством деталей и станком, которые могут потребовать изменения существующего положения вещей. Узнайте, как три специалиста диагностируют и лечат системные проблемы.

Термическое растрескивание. Деформация. Кратерный износ. Нет, это не научно-фантастические термины о бесплодных и пустынных лунах и планетах, поврежденных космических кораблях или описании странных, потусторонних пришельцев. Эти термины относятся к отказам режущих инструментов, связанным с нагревом, если рассматривать их с близкого расстояния на микроскопическом уровне. Но существует множество других типов повреждений инструмента, некоторые из которых связаны с механическими неисправностями.

Так что вы говорите? Режущие инструменты должны выполнять свою работу, а затем их заменяют и утилизируют. Вы вставляете новый инструмент, возвращаетесь к работе и забываете о нем, верно? Если бы это было так просто. Обширное повреждение инструмента часто является симптомом более крупных системных и взаимосвязанных факторов и требует правильной диагностики для лечения.

Специалисты MSC по металлообработке Рэй Гэвин, Брайан Лаффи и Мак Олсап недавно рассказали нам о распространенных и необычных технических проблемах с режущим инструментом, которые они регулярно наблюдают и исследуют. Совершенно верно, что режущие вставки изнашиваются и подлежат замене, поясняют они. Проблема заключается в том, как производители используют свои режущие инструменты в машинах для производства качественных деталей в соответствии с производственным графиком, т. е. с определенным количеством деталей, производимых ежедневно.

«Когда дело доходит до клиентов, мы начинаем оценивать, где они находятся и где они должны быть», — говорит Гэвин. На самом базовом уровне речь идет о понимании их целей, «например, им нужно производить больше деталей в день или они хотят производить детали более высокого качества?»

Часто ответом является и то, и другое, но затем начинаются проблемы, и со временем это влияет на бизнес. К сожалению, время и качество несовместимы. Инструменты приходится менять чаще — что может показаться не таким уж большим делом в первые несколько раз, — но затем простои оборудования могут действительно начать сказываться на доставке продукции, объясняют они. Чтобы понять, как лечить основную проблему, может потребоваться более глубокий анализ первопричины.

Беспокоитесь о стоимости инструментов? Узнайте, как лучше измерить ценность инструмента с помощью технического руководства.

Инструмент для повседневного использования и обработка проблемных участков

Какие проблемы они видят на работе каждый день? В совокупности эти выездные техники обнаруживают, что инструменты повреждаются, а детали выходят неправильно из-за неправильного применения охлаждающей жидкости, или из-за того, что угол резания или «геометрия» пластины установлены неправильно, или из-за того, что станок работает не на правильная скорость для разрезаемого материала и типа инструмента.

Как ни странно, чаще всего они наблюдают механические отказы, в отличие от отказов из-за слишком сильного или слишком слабого нагрева, и они включают:износ задней поверхности, выкрашивание, глубину насечки и растрескивание. Тем не менее, температура почти всегда является фактором во всем, что связано с резкой металла, поэтому группировка по нагреву и механическим повреждениям может быть слишком упрощенной.

Первопричина отказа не так бинарна, как температура или механический износ, что говорит о сложности диагностики проблем металлообработки. Когда дело доходит до резки металла, тепловые и механические проблемы тесно связаны. В основном это означает, что причина сбоя может быть связана больше с одной областью, чем с другой, объясняют специалисты.

Из отказов, связанных с нагревом, одним из наиболее распространенных является термическое растрескивание. Почему это? «СОЖ неправильно подается в точке резки, — говорит Гэвин. «Поскольку в результате резания образуется стружка и применяется охлаждающая жидкость, стружка сама по себе может мешать. Может помочь сквозное охлаждение инструмента».

Эта технология «в точке резания» позволяет подавать охлаждающую жидкость в двух разных местах сверху и снизу держателя инструмента. По словам Гэвина, результатом обычно является гораздо лучший контроль стружки и меньшая вероятность травм, связанных со стружкой, когда операторы удаляют длинные нити стружки и обрезаются.

Все три специалиста говорят, что они наблюдают очень небольшой лункообразный износ или деформацию, но это происходит при использовании титана, железа и жаропрочных сплавов, а также при некоторых сверхвысокоскоростных операциях. Чтобы лучше проиллюстрировать некоторые из наиболее распространенных технических проблем, вот несколько реальных ситуаций, с которыми столкнулись специалисты, и способы их решения.

Вызов: ГРП

Реальный пример :Крупный производитель аэрокосмической техники обрабатывал Iconel (прочностью «50 по Роквеллу») с использованием торцевой фрезы. Создаваемая деталь имеет диаметр от 50 до 60 дюймов, и слесари использовали твердосплавные фрезы и лицевые накладки (накладки для обработки детали). На фрезерование одной детали уходило 20 часов, потому что материал был очень прочным, и им приходилось запускать станок очень медленно, а затем останавливать его, так как инструменты перестали быть эффективными. Стойкость инструмента была ужасной, а производительность предсказуемо низкой.

Решение: Лаффи посоветовал использовать керамическую фрезу и немного изменил траекторию резки, чтобы материал можно было лучше резать. Теперь деталь можно было изготовить за четыре часа.

Результат: Производительность резко возросла:время обработки сократилось на 80 % с 20 до 4 часов.

«Несмотря на то, что стоимость отдельного инструмента была в два раза выше, было довольно сложно поспорить с выигрышем во времени — и с тем, что инструмент просто лучше работал с материалом», — говорит Лаффи.

Вызов: Нарост на кромке из-за плохого стружкодробления, глубины канавки

Реальный пример: У крупного производителя средств автоматизации и производства электроэнергии был большой станок с патроном диаметром 36 дюймов для очень больших деталей из нержавеющей стали, стружка наматывалась на патрон, что приводило к длительному простою и прогоранию инструментов. Каждый раз, когда это происходило, на каждые 30 минут времени цикла приходилось 20 минут непродуктивной работы. Кроме того, производитель недоподавал твердосплавный токарный инструмент, из-за чего кромка нарастала. Это также представляло угрозу безопасности, поскольку машинисты тянулись к машине и их резали. Они использовали кожаные перчатки, а не стойкие к порезам перчатки.

«Хорошее место для поиска — переработанный лом клиента, чтобы увидеть все проблемы, с которыми может столкнуться инструмент», — говорит Оллсуп. «Я использую лупу с 30-кратным увеличением, чтобы точно видеть, что происходит. В этом случае у них было много преимуществ из-за слишком медленного движения. Как будто они пытались разрезать замороженное масло ножом для масла. Значит, материал прилипал к покрытию инструмента».

Решение: Allsup рекомендовал изменить параметры, отрегулировать глубину резания и площадь поверхности, использовать более острую геометрию и увеличить скорость и подачу.

«У них был нужный сплав, но глубина резания была меньше рекомендуемого уровня для этого типа стружколома», — говорит Оллсуп.

Результат: Уровень производства вернулся к норме, а время простоя было полностью устранено.

«Экономия составила 2500 долларов, но основная экономия была связана с остановкой станка и извлечением щепы из станка каждые 15 минут», — говорит Аллсуп. «Изменения в процессе позволили заказчику запустить деталь без остановки машины и устранить угрозу безопасности».

Вызов: Сколы, трещины

Реальный пример :Субподрядчик аэрокосмической отрасли фрезеровал большую деталь двигателя диаметром 30 дюймов с 36 гнездами на горизонтальном 5-осевом станке с ЧПУ. Эти карманы были изготовлены из очень твердого сплава на основе никеля Rene 41, который Лаффи описывает как «неприятный и почти не поддающийся механической обработке». С помощью концевой фрезы, которую они использовали, механики смогли вырезать только четыре кармана, прежде чем она разрушилась, и у них было мало возможностей оценить состояние концевой фрезы. Производителю приходилось останавливать станок, переустанавливать новый инструмент, а затем делать пробный рез, чтобы убедиться, что новый инструмент работает, что занимало очень много времени и вызывало разочарование.

Решение: Лаффи посоветовал использовать концевую фрезу со сменной головкой, оснащенную зажимом инструмента с резьбовым концом, который можно легко вкручивать и вывинчивать для облегчения замены и настройки инструмента. Теперь производитель мог делать 10 карманов за один проход вместо четырех, которые он делал ранее.

Результат: Производитель выиграл 24 часа в неделю назад. Экономия времени дает клиенту три восьмичасовых смены.

«Цена за инструмент выросла с 25 до 75 долларов за 24 часа», — говорит Лаффи. «Математика была легкой задачей, как и увеличение карманов, созданных в детали с помощью инструмента. И им не нужно было перемерять ее, не нужно было пробной резки, не нужно было никаких новых измерений — просто изменив зажимной механизм, они смогли лучше работать с деталью… Они не знали, что существует технология зажима. ”

Вызов: Плохая отделка детали, низкая стойкость инструмента

Реальный пример: Крупная аэрокосмическая компания, производящая специальные детали из нержавеющей стали 17-4 PH, вырезала материал со скоростью примерно 40 дюймов в минуту на ячейке из четырех станков, работающих круглосуточно и без выходных. Производитель выполнял высокоскоростную обработку шаровыми концевыми фрезами на 4-осевом станке, вращающемся вокруг оси А с большим объемом. Самым важным было сделать максимально возможное количество деталей, но качество обработки деталей было низким, а стойкость инструмента была низкой.

Решение: Гэвин посоветовал перейти на мельницы с высокой подачей и использовать другой подход к профилированию. Он работал с производителем, чтобы перепрограммировать траекторию движения инструмента совершенно по-новому.

«В этом мы пошли на 180 градусов иначе и мыслили нестандартно», — говорит Гэвин. "Мы смогли значительно сократить "время монтажа"".

Результат: Время цикла резки сократилось примерно с 18 минут на деталь до 4,5 минут. Скорость резки материала увеличилась с 40 до 300 дюймов в минуту. Стоимость одной детали была снижена почти на 300 процентов.

Другой результат:другое подразделение в кампусе этого производителя узнало об улучшениях, и затем тот же подход был реализован еще на восьми машинах.

Работают ли ваши машины так оптимально, как вам хотелось бы? Как ваш магазин справляется с проблемами вывода на машине? Поделитесь своим опытом.