Уроки высокопроизводительной обработки:не забывайте о держателях инструментов

Из твердого металла, высоких скоростей и подач, а также балансировки инструмента держатели инструментов гораздо важнее для успешного изготовления деталей на высокопроизводительном станке, чем вы можете себе представить. Узнайте почему.

Итак, ваш цех только что приобрел новый высокопроизводительный обрабатывающий центр. Он может похвастаться впечатляющими характеристиками, включая шпиндель со скоростью вращения 20 000 об/мин, скорость ускоренного перемещения 2400 дюймов в минуту и ​​соответствующие скорости подачи. Это намного быстрее, чем что-либо еще на полу. Все наслаждаются отрывистым звуком стружки по листовому металлу и низким гудением двигателя шпинделя в глубокой резке.

Есть только одна проблема:на этих новых и улучшенных более высоких скоростях шпинделя из-за болтовни все хватаются за беруши. Стойкость инструмента ухудшается. При резке титановых аэрокосмических деталей из сплавов 17-4 PH и Triple 5 патрон начал приносить недавно, вытаскивание инструмента было большой проблемой. Результат? Кучи деталей, которые должны были производиться каждый день из инвестиций в HPMC, просто не появляются.

Справедливости ради, у вас также могут быть жалобы на старые, менее мощные обрабатывающие центры. На самом деле, это могло быть одним из драйверов для новой машины. Сожалею, что сообщаю вам об этом, но проблема, скорее всего, в том, что держатели концевых фрез с боковым замком и цанговые патроны типа ER, которые вы использовали в течение десятилетий, не подходят для современных технологий обработки.

«У вас есть станок, способный работать на высоких скоростях и подачах, режущий инструмент с новейшей геометрией и покрытиями, а держатель инструмента является интерфейсом между ними, зачем срезать углы?» — говорит Рональд Уэст, старший глобальный менеджер по продуктам Kennametal. «С сегодняшними станками, способными работать с более высокими скоростями и подачами, закрепление инструмента стало как никогда важным, чтобы использовать возможности высокопроизводительных режущих инструментов».

Некоторые производители вкладывают средства в станки и новейшие инструменты и технологии резки, но нередко можно увидеть, как многие фирмы используют стандартные держатели инструментов, которые не подходят для работы. Тем не менее, это один из самых важных элементов в современных высокопроизводительных средах, особенно в аэрокосмических приложениях, где вы работаете с передовыми материалами, объясняет Уэст.

«Держатели с боковым замком по-прежнему занимают видное место в отрасли, но они на самом деле оказывают медвежью услугу инвестициям в твердосплавные режущие инструменты, которые компании покупают сейчас», — говорит Уэст. «Держатель инструмента должен соответствовать типу высокопроизводительного станка, используемого сегодня».

Остановите движение инструмента, избегайте лишнего брака, продлите срок службы инструмента

Рассмотрите возможность извлечения инструмента. При обработке титана и других жаропрочных суперсплавов возникают высокие силы резания не только в осевом и радиальном направлениях, но и в осевом направлении, что может привести к выдергиванию инструмента. Еще более важно использовать правильный тип держателей инструмента, чтобы предотвратить поломку инструмента и брак детали. Это может быть немного — может быть, всего несколько тысячных дюйма за раз, но есть хорошие шансы, что этого достаточно, чтобы выбросить некоторые очень дорогие детали. Отшлифуйте все канавки и лыски, которые вы хотите на хвостовике инструмента, он все равно будет двигаться, скорее всего, когда вы меньше всего этого ожидаете.

Лучшим решением является держатель инструмента, специально разработанный для предотвращения выдергивания. Многие поставщики лицензируют запатентованную Haimer технологию Safe-Lock. Все это превзойдет традиционный держатель бокового замка, улучшая при этом характеристики биения. Вот небольшой пример некоторых доступных решений:

• Гидравлический держатель концевой фрезы CoroChuck 930 от Sandvik Coromant использует двухточечный механизм типа «точка опоры» для предотвращения смещения.
• Гидравлический патрон HydroForce™ от Kennametal для тяжелого фрезерования обещает исключительное биение и точность, а дополнительная втулка SAFE-LOCK помогает избежать вытягивания при работе с труднообрабатываемыми материалами (например, материалами, используемыми в аэрокосмической и энергетической промышленности).
• Mega Perfect от Big Kaiser поддерживает плоские концевые фрезы Weldon, но, как говорят, исключает проскальзывание и вытягивание.

Хотите получить максимальную отдачу от своих усилий по металлообработке? Прочтите «Как повысить производительность станка с помощью держателей инструмента».

Управляйте гармониками, вибрацией и шпинделем

Вы вращаете инструменты быстрее, чем когда-либо прежде, и биение, с которым вы жили годами, быстро превзойдет даже самую лучшую фрезу. Как будто малой стойкости инструмента недостаточно, более высокие обороты создают гармоники, которые приводят к вибрации, за которой может следовать повреждение шпинделя из-за несбалансированной ситуации.

У вас есть несколько вариантов решения этих проблем, связанных с более высокими скоростями, вибрацией подачи и гармониками, в том числе:зажим с термозажимом, гидравлические патроны и механические фрезерные патроны . Вы должны протестировать каждый из них самостоятельно, задокументировав результаты и приняв решение на основе производительности на ваших машинах, а не цены.

Оправка с термозажимом

Вам понадобится термоусадочная машина, и вы потратите лишнюю минуту или две на нагрев и охлаждение держателя при каждой смене инструмента, но многие мастерские клянутся чрезвычайной точностью и балансом, присущим термозажиму. Хаймер говорит, что это меньше 40 секунд.

Гидравлические держатели и патроны

Гидравлические патроны точны, просты в использовании и обеспечивают надежную фиксацию инструмента. HydroForce™ от Kennametal используется, например, для тяжелых фрезерных работ, усилие зажима в три раза выше, чем у обычных систем гидравлических патронов, и для работы не требуется ничего, кроме шестигранного ключа. Патроны HydroForce обладают амортизирующей способностью, которая увеличивает срок службы инструмента, особенно при обработке титана и других жаропрочных сплавов.

Механические фрезерные патроны

Schunk, Iscar, Gühring и другие продают механические фрезерные патроны со скоростью вращения 20 000 об/мин и биением до 0,0002 дюйма или выше (как и Sandvik Coromant, Big Kaiser и другие). Опять же, операция проста, а жесткость и усилие зажима намного выше, чем у плоской поверхности Weldon 100-летней давности.

Говоря об унаследованном инструментальном держателе, хотелось бы надеяться, что ваш новый станок оснащен шпинделем HSK, Capto, KM4X или аналогичным шпинделем. CAT и BT-фланец идеально подходят для менее требовательных работ, но для обработки материалов из жаропрочных сплавов или наплавки полости штампа на высоких скоростях вращения шпинделя требуется современный интерфейс шпинделя.

При такой производительности станка вам нужна балансировка инструмента

Большинство экспертов по инструментам говорят, что сбалансированные сборки резцедержателя необходимы для скоростей шпинделя 20 000 об/мин и выше, в то время как другие считают, что планка ниже.

«Когда вы запускаете станки с такой скоростью, обычно со скоростью более 12 000 об/мин, рекомендуется всегда балансировать всю систему (т. е. резцедержатель с режущим инструментом)», — говорит Уэст. «Это просто увеличивает срок службы инструмента и снижает износ шпинделя… С цанговым патроном или адаптером концевой фрезы немного сложнее поддерживать баланс из-за их конструкции и необходимого оборудования, но, как правило, гидравлические патроны и адаптеры с термозажимом гораздо легче отбалансировать для высокоскоростные приложения».

При 6000 об/мин вы не заметите такого дисбаланса, отмечает Уэст, но при более высоких скоростях баланс инструмента имеет решающее значение — и это может быть неправильно понято, когда речь идет о держателях.

В помощь требуется специальный балансировочный станок, а также дополнительные усилия в процессе настройки инструмента. Убедитесь, что вы выполняете предварительную настройку. Предварительно сбалансированных держателей инструментов будет недостаточно, поскольку весь узел, включая режущий инструмент и удерживающую ручку (для станков CAT и BT), должен быть сбалансирован как единое целое. Соблюдение этих рекомендаций и плановое техническое обслуживание для продления срока службы инструмента сокращают время простоя и помогают производить более качественные детали.

«Вы можете продемонстрировать улучшение производительности заготовки с помощью правильных державок», — говорит Уэст. "Это то, что легко не заметить, но оно имеет огромное значение".

Заметили ли вы разницу, которую держатель инструмента может изменить в высокопроизводительном обрабатывающем центре? Поделитесь своим опытом.