Отрезка с обработкой по оси Y

Одна из производственных мегатенденций последних десятилетий заключается в упрощении и минимизации количества установов механической обработки, необходимых для производства конкретного компонента. Рынки требуют более коротких сроков поставки и сокращения складских запасов, и это создает явный стимул для OEM-производителей и, возможно, даже в большей степени для их поставщиков искать способы максимально оптимизировать производство компонентов.

Рентабельность данной детали может даже зависеть от возможности объединения нескольких установок в одной машине.

Одним из аспектов тенденции единой настройки является добавление «подвижных инструментов» или вращающихся инструментов на токарные центры. Для этого в конце 1990-х годов были представлены токарно-фрезерные станки с осью Y. Первые простые типы приводных инструментов на токарных станках имели существенные ограничения. Поскольку вращающиеся фрезы в большинстве конструкций машин просто добавлялись к револьверной головке, они могли приводиться в движение только по тем же двум осям движения, что и токарные инструменты, то есть по осям X и Z. Чтобы улучшить досягаемость, был добавлен дополнительный набор способов перемещения приводного инструмента по торцу шпинделя. Это было достигнуто за счет установки приводных инструментов на боках револьвера или на его торце, за счет установки направляющих оси Y на наклонной станине или за счет использования независимой фрезерной головки. И производители станков, и производители скоро осознали преимущества такого подхода. Теперь, примерно два десятилетия спустя, ось Y стала стандартной функцией почти всех многоцелевых станков и дополнительной функцией во многих новых токарных центрах.

Добавление оси Y в токарный центр обеспечивает угол в 90 градусов между тремя линейными осями, как в 3-осевом обрабатывающем центре.

Проблемы в операциях отрезки

Отрезка является важным этапом любого токарного процесса, где это необходимо. Это занимает лишь небольшой процент от общего времени резки, но обычно это последняя операция перед тем, как деталь будет готова. Поломка отрезного инструмента может легко привести к простою станка и проблемам с качеством, а в худшем случае заготовку придется утилизировать, и вся ценность, добавленная на предыдущих этапах работы, будет потеряна. Стоимость материалов – еще один важный фактор. В частности, при обработке дорогостоящих материалов, таких как жаропрочные суперсплавы (HRSA), существует сильный стимул использовать пластины максимально узкого сечения.

Эти факторы приводят к двум диаметрально противоположным требованиям к отрезным инструментам:они должны быть как можно более узкими и тонкими, чтобы свести к минимуму потери материала и оптимизировать досягаемость инструмента для максимального рабочего диаметра. Тем не менее, тонкие инструменты легко страдают от плохой стабильности и, следовательно, от вибраций и шума. Чистота поверхности и допуски на размеры, нарушаемые вибрацией, как правило, являются неприемлемыми рисками при операциях отрезки. В то время как ось Y значительно расширила возможности использования вращающихся инструментов в многоцелевых станках и токарных центрах, теперь эта возможность вдохновила на крупное новшество в одном из первоначальных предназначений этих типов станков:отрезке по оси Y.

Этот новый инструмент и метод отрезки обеспечивают значительное повышение производительности и безопасности процесса потенциально любой операции отрезки. Инновация Sandvik Coromant, отрезка по оси Y, основана на чрезвычайно простом принципе. В то время как обычные инструменты для отрезки выравниваются по оси X станка, инструмент с осью Y просто поворачивается на 90° против часовой стрелки, чтобы выровняться с осью Y. В стандартной конфигурации отрезного инструмента относительно длинное и тонкое режущее лезвие и держатель подаются под углом 90° во вращающуюся заготовку, при этом наибольшая сила резания создается скоростью резания, а остальная часть — движением подачи.

Преимущества разделения по оси Y

Поворачивая гнездо наконечника на 90 градусов и используя ось Y, инструмент может врезаться в заготовку практически своим передним концом, что почти совмещает результирующий вектор силы резания с продольной осью лезвия. Более выгодное распределение усилий устраняет критические напряжения, характерные для обычных дисков, и увеличивает жесткость на изгиб при максимальной глубине резания (CDX) 60 мм (2,36 дюйма) более чем в шесть раз. . Или, наоборот, подверженность пластическим деформациям и неустойчивости составляет всего одну шестую в конструкции с осью Y по сравнению с деформациями, типичными для обычных разделительных лезвий. Увеличение более чем на 500 % в жесткости лезвия позволяет значительно увеличить скорость подачи и увеличить вылет без потери стабильности, что, следовательно, в равной степени повышает производительность инструмента. Общая рекомендация по отрезке прутков — свести к минимуму выступ (ОН) или, при длинном ОН, использовать легкую геометрию резания или уменьшить подачу. Обычным пороговым значением для снижения подачи является ОН, превышающая высоту лопасти в 1,5 раза. С помощью инструментов с осью Y можно добиться более длинных вылетов, не соглашаясь на неоптимальные скорости подачи, геометрию резания или размеры инструмента.

Благодаря повышенной жесткости и, как следствие, уменьшенному изгибу, инструменты с осью Y могут устранить необходимость настройки сверхцентров и предотвратить связанные с этим недостатки, такие как преждевременные поломки пластины при проталкивании через центр и быстрый износ задней поверхности. Другие преимущества включают более низкий уровень шума, лучшее качество поверхности и более надежный процесс, а также возможность отрезки большего диаметра, чем это возможно в настоящее время.

Аспекты разделения по оси Y, зависящие от станка

Центры поворота: Обычно используется для массового производства из прутка, обычно диаметром 65 мм (2,56 дюйма). В этом типе обработки самыми большими преимуществами отрезки по оси Y являются повышение производительности и качества поверхности. Возможности для оптимизации качества также могут быть интересными, поскольку отрезка обычно является последней стадией компонента. Дополнительная возможность заключается в повышении экономичности обработки за счет уменьшения ширины отрезки.

Многозадачные машины: Отрезные лезвия с осью Y в первую очередь обеспечивают повышенную доступность и возможности для больших диаметров. Предварительное тестирование подтвердило увеличение на 50 %. в вылете при резке обычного прутка диаметром 120 мм на максимальной подаче пластины. Увеличение производительности на 300 % было достигнуто без каких-либо осложнений безопасности процесса. В тестовом случае клиента отрезка по оси Y успешно заменила ленточнопильный станок из инконеля диаметром 180 мм, что привело к значительному повышению производительности благодаря значительному сокращению времени обработки.

Машины с наклонной станиной: Как правило, ось X создает «подъем», наклоненный к передней части станка, со шпинделями на одном или обоих боковых концах наклонной станины, а ход по оси X обычно значительно длиннее, чем ход по оси Y. Возникающие в результате ограничения рабочего пространства необходимо учитывать при рассмотрении возможности использования разделения по оси Y для конкретного компонента. В многоцелевом станке, который по сути можно охарактеризовать как обрабатывающий центр с возможностью токарной обработки, типичные инструментальные сборки, такие как Coromant Capto® C6 или адаптер лезвия HSK63T, часто бывают относительно длинными, чтобы обеспечить достаточный доступ между основным патроном и вспомогательным патроном. Из-за этого общая установка слабее в направлении X по сравнению с нагрузкой по оси Y, где сила резания направлена ​​на сборку инструмента и на шпиндель станка. Типичные инструментальные сборки с осью Y, обычно основанные на адаптере VDI или адаптере лезвия с болтовым креплением для приспособленного для станка зажимного устройства (MACU), длинные и тонкие, чтобы достигать между основным и вспомогательным патроном и позволяют отрезать близко к патрон.

Начало работы

Инвестиции в отрезку по оси Y — это, прежде всего, изменение подхода к операциям отрезки и связанным с ними методам работы. Он предлагает способ более полного использования возможностей станков, уже оснащенных осью Y. В качестве альтернативы это вариант, который может существенно повысить производительность операций отрезки на новом станке или в модифицированной технологической схеме. Отрезка по оси Y может даже дать возможность сократить номенклатуру инструментов, так как потребность в специальных лезвиях меньше, поскольку новые лезвия с осью Y подходят для стандартных адаптеров и используют стандартные пластины CoroCut® QD. .

Из практических соображений следует отметить, что режущая кромка находится на 7 мм (0,276 дюйма) выше положения Y =0 при установке на стандартный адаптер лезвия. Оператор должен убедиться, что этот выступ смещен в программе ЧПУ.

Посмотрите за кулисами оси Y и демонстрационной версии оси Y.