Как увеличить производительность станка:утончение стружки

От продления срока службы инструмента до использования запатентованных инструментов и методов для увеличения съема металла, утончение стружки играет центральную роль в повышении производительности станков в современной металлообработке.

С тех пор, как машинисты стояли перед ручными фрезерными станками, они знали, что с уменьшением ширины резания уменьшаются силы резания. Веретено становится тише; ручка легче поворачивается. Однако при слишком легком резе без одновременного увеличения скорости подачи срок службы инструмента снижается, так как концевая фреза трется о себя и становится тупой, как старый нож для масла. Узнайте, как использовать истончение стружки в своих интересах с помощью современных технологий. Будь то радиальное или осевое утончение стружки или трохоидальные траектории, доказательство находится в инструменте и технике.

Скорость подачи для радиального утончения стружки и торцевого фрезерования:посчитаем

Радиальное истончение стружки, которое происходит всякий раз, когда зацепление радиальной фрезы падает ниже 50 процентов от диаметра фрезы, столь же актуально для обрабатывающих центров с ЧПУ, как и для коленных фрез с ручным управлением. Например, 1/2-дюймовая 4-зубая концевая фреза с подачей 0,01 дюйма на зуб (IPT) с шагом 1/4 дюйма или более (радиальная глубина резания) производит толщину стружки, равную запрограммированному IPT. скорость подачи или 0,010 дюйма. Но уменьшите шаг до 10 процентов (0,050 дюйма), и значение IPT должно быть увеличено до 0,0167 дюйма, чтобы получить сравнимую толщину стружки.

Однако не всякое истончение стружки является радиальным. Операции торцевого фрезерования обычно выполняются с помощью индексируемых фрез с углом в плане 45 градусов или фрез с круглыми вставками, которые убирают стружку в осевом направлении. Они также направляют силы резания вверх и на шпиндель, а именно туда, куда вы хотите. В любом случае скорость подачи, вероятно, потребуется увеличить, чтобы компенсировать эффект утончения стружки, часто намного выше, чем ожидалось.

Сценарий истончения стружки становится еще более сложным, когда режущие инструменты входят в углы, мчатся вокруг островков и погружаются глубоко в карманы. Скорости подачи должны постоянно корректироваться (как и сами траектории инструмента), чтобы компенсировать изменение угла зацепления фрезы и его влияние на толщину стружки. К счастью, сегодня большинство CAM-систем вполне способны выполнять такие расчеты, и многие из них используют эффект утончения стружки для значительного увеличения скорости съема металла.

Получение динамики с помощью трохоидальных траекторий

Выполняя более легкие радиальные проходы при более высоких скоростях подачи и более длинном осевом контакте (часто заглубляя концевую фрезу по всей ее длине), силы резания снижаются, а срок службы инструмента увеличивается. Эти «трохоидальные» траектории открывают широкие возможности для специалистов по обработке. Дни простых шагов в стиле беговой дорожки и постепенных резов по оси Z уходят в пользу «Динамического движения», «Объемного фрезерования», «Адаптивной очистки» и аналогичных запатентованных стратегий черновой обработки, наиболее многообещающих скоростей съема металла 1-1/. в 2-2 раза больше, чем традиционные методы.

Если ваш магазин еще не исследовал эту новую парадигму программирования, самое время это сделать. Но даже для тех, кто уже использует такие траектории, следует реализовать ряд дополнительных стратегий обработки, если нужно достичь максимальной производительности.

Использование новых концевых фрез

Вчерашние концевые фрезы могут не подходить для сегодняшних траекторий. Более высокие скорости подачи и скорости вращения шпинделя с большей вероятностью вызывают вибрацию, состояние, которое часто усугубляется на более легких и быстрых станках с линейными направляющими, широко распространенных в наши дни в мастерских. Доступен широкий выбор высокопроизводительных концевых фрез, многие из которых оснащены высоким усилием сдвига, переменным шагом, а иногда и изменяемой геометрией спирали, которые останавливают вибрацию до того, как она может начаться. Некоторые из них имеют 5, 6 и даже 7 зубьев, что делает их особенно подходящими для легких резов и высоких скоростей подачи.

Используйте преимущества эвакуации стружки

Мнения по этому поводу расходятся, но мало кто будет спорить с тем, что большая часть тепла, выделяемого во время эффективных операций фрезерования, уходит вместе со стружкой. Из-за этого некоторые предполагают, что продувка воздухом для удаления стружки из рабочей зоны и предотвращения повторного резания — это все, что необходимо при обработке многих сталей и суперсплавов. Другие полагаются на системы подачи СОЖ под высоким давлением, способные подавать чистую отфильтрованную СОЖ через инструмент под давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм и более. Какой подход вы выберете, зависит от материала, режущего инструмента и покрытия инструмента, но оба они заслуживают внимания (как и минимальное количество смазки, или MQL, все более популярная альтернатива традиционной смазочно-охлаждающей жидкости).

 Лучшее техническое обслуживание поможет:узнайте ключевые показатели нашей машины и производительности калькуляторы.

Использовать более твердый карбид

Обычные методы «зачистки» требуют прочного твердого сплава, способного выдерживать большие силы резания и вибрации, возникающие при заглублении инструмента. Но небольшая радиальная глубина резания и высокая скорость подачи означают, что можно использовать более твердый сплав, что в большинстве случаев обещает более длительный срок службы инструмента. А поскольку при фрезеровании с высокой подачей (HFM) выделяется большее количество тепла, необходимо использовать TiAlN или аналогичное многофазное покрытие инструмента, чтобы обеспечить смазывающую способность, улучшить характеристики износа и еще больше увеличить срок службы инструмента и предсказуемость.

Найдите отличные державки

Прорезать кусок нержавеющей стали или титана со скоростью несколько сотен дюймов в минуту — это прекрасно, но только если нет шансов, что резак оторвется и разлетит шрапнель из одного конца цеха в другой. Стратегии HFM, подобные этим, требуют высококачественных гидравлических или термозажимных держателей, некоторые из которых имеют специальные канавки или плоские поверхности для предотвращения вытягивания. И если вы собираетесь вращать инструмент со скоростью более 8000 об/мин (что вы почти наверняка сделаете), вам также потребуется сбалансировать его. Биение и вибрация снижают производительность.

Крепко держитесь

Пока вы в этом, как вы держитесь за роль? Это правда, что силы резания, как правило, ниже при использовании HFM по сравнению со старым подходом «разорви и фыркни», но это не означает, что изношенные станочные тиски, которые вы использовали со времен первого президентства Буша-старшего, являются лучшим выбором для крепления. . Сегодня на рынке существует множество высокоточных, мощных и во многих случаях гидравлических или пневматических зажимных решений. Пока вы это делаете, ознакомьтесь с некоторыми вариантами быстрой смены, потому что, приняв стратегию фрезерования HFM, вы наверняка будете чаще настраивать задания.

Конечно, в HFM есть нечто большее, чем утончение стружки и трохоидальные траектории. Режущие инструменты следует вводить и выводить из разреза постепенными дугообразными движениями. Внутренние углы, возможно, придется «подрезать», чтобы избежать чрезмерного зацепления фрезы, что может привести к поломке инструмента. Избегайте резких поворотов и 90-градусных углов, используя закругленные траектории.

Создайте предсказуемый повторяемый процесс вывода инструмента из эксплуатации

Прежде всего, стремитесь к предсказуемым процессам. Все режущие инструменты в конечном итоге выходят из строя, но знать, когда и как происходит износ, а затем заменять инструменты до того, как произойдет катастрофический отказ, не составляет труда, даже если это означает списание инструмента досрочно. Документируйте свою настройку и ведите непрерывный журнал изменений подачи или скорости, какие инструменты были заменены и почему, а также любые наблюдения за обработкой, которые казались актуальными в то время. Это предотвратит неожиданности и позволит максимально увеличить съем металла.

Применяется ли в вашем цеху технология прореживания стружки? Поделитесь своими лучшими, наиболее эффективными или сложными приложениями.