Разрезание глубокого и узкого

Серия концевых фрез OSG EXOCARB® WXS® представляет собой надежную альтернативу для обработки глубоких полостей

Магнус Хойер, OSG Germany

Ряд проблем, таких как плохая эвакуация стружки, вибрация, вибрация, нестабильность инструмента и малая стойкость инструмента, обычно связаны с обработкой глубоких полостей. При обработке на большой глубине боковые стенки заготовки препятствуют правильному удалению стружки. Эвакуация стружки будет только ухудшаться по мере того, как фреза углубляется в деталь. Кроме того, держатели инструментов и адаптеры могут столкнуться с заготовкой из-за высокого контура и узкой среды. У стандартных режущих инструментов режущие кромки полностью входят в зацепление с заготовкой, что приводит к боковым силам резания, которые могут вызвать вибрацию, вибрацию и, как следствие, отказ инструмента. Электроэрозионная обработка (ЭЭО) часто используется в качестве альтернативы обработке глубоких полостей, но она требует больших затрат времени и средств.

Meissner AG, немецкий производитель прототипов, производственной оснастки и пресс-форм, столкнулась с такой проблемой при работе с производством стержневых инструментов с водяной рубашкой, которые требуют обработки узких карманов, узких перемычек и высоких контуров. Как производитель, который всегда синхронизируется с новейшим производственным оборудованием и технологиями, Мейснер обнаружил, что даже при использовании 5-осевой обработки оптимальная производительность для этого типа работы не может быть достигнута.

Компания Meissner, основанная в 1922 году и имеющая штаб-квартиру в Биденкопф-Валлау, Германия, предлагает услуги, включая разработку, проектирование и изготовление прототипов, а также производственной оснастки и пресс-форм для клиентов по всему миру. Инструментальная оснастка продукта может включать в себя инструменты для литья блоков цилиндров, головок цилиндров, деталей автомобильных дисков из различных материалов, выдувные формы для топливных баков и наливных труб и многое другое.

В Meissner работает в общей сложности 340 сотрудников, из которых около 50 инженеры. Meissner уделяет большое внимание качеству продукции, надежности и постоянным инновациям. Meissner использует современное оборудование и технологии практически во всех автомобильных отраслевых CAD-системах, а также управление данными на основе CAD, чтобы обеспечить эффективное и действенное общение со своими клиентами.

Meissner — одна из первых компаний в Германии, внедрившая 5-осевую обработку. Сокращение времени цикла и повышение точности — два основных преимущества 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ. Однако инженеры компании Meissner все чаще обнаруживают, что для некоторых компонентов не всегда имеет смысл полагаться на 5-осевую обработку.

По словам Кристофа Шварца, руководителя группы механического производства компании Meissner, невозможность полностью раскрыть потенциал 5-осевого обрабатывающего центра особенно очевидна при обработке основных инструментов с водяной рубашкой.

«С этими инструментами у нас есть узкие участки, узкие карманы, узкие перемычки и высокие контуры», — сказал Шварц. «На поворотные движения машин накладываются ограничения, что снижает скорость и подачу».

По словам Шварца, вращательные движения также создают большую нагрузку на инструменты. Таким образом, в зависимости от геометрии заготовки 5-осевой обрабатывающий центр не всегда имеет смысл. Компания Meissner также обрабатывала детали с глубокими полостями с помощью электроэрозионной обработки, но это требует много времени и средств.

«При правильном оснащении наши сравнения показали, что для определенных заготовок мы работаем намного быстрее с 3-осевым обрабатывающим центром», — сказал Шварц.

Глубокие и узкие полости обычно требуют очень длинных и тонких инструментов. Отклонение инструмента является распространенной проблемой во время обработки. По этой причине компания Meissner искала альтернативу, так как не хотела ни фрезеровать под углом по 5 осям, ни выбирать электроэрозионную обработку.

С 2-зубыми тороидальными и шаровыми концевыми фрезами от OSG было найдено решение, особенно для черновой и чистовой обработки контуров стержневых инструментов для водяных рубашек. Идея использования тороидальных и шаровых концевых фрез OSG в сочетании с 3-осевым обрабатывающим центром возникла в начале года в рамках другого проекта. Шварц объясняет, что тороидальные и сферические концевые фрезы серии WXS® компании OSG были выбраны по многим причинам.

«Во-первых, это был положительный опыт. OSG всегда проявляла готовность отвечать на запросы, сроки поставки были короткими, а советы были компетентными», — сказал Шварц. «Однако, что более важно, это был результат, полученный с помощью этих режущих инструментов».

В то время как фрезы серий WXS® и WXS-C производятся в штаб-квартире OSG в Японии, инструменты серии EPL производятся на заводе OSG в Германии в Гёппингене. Концевые фрезы серии WXS® имеют сверхтвердое покрытие с применением нанотехнологий для обеспечения высокой термостойкости. Он предназначен для работы с материалами твердостью выше 50 HRC. Оригинальное покрытие OSG WXL® имеет температуру окисления 1300°C, что позволяет увеличить скорость вращения шпинделя и увеличить срок службы инструмента даже при высокоскоростной или сухой обработке. Его уникальная геометрия инструмента обеспечивает высококачественное и точное фрезерование даже в сложных условиях обработки. В дополнение к концевой фрезе WXS®, WXS-CRE представляет собой высокопроизводительную твердосплавную концевую фрезу с 5 зубьями и суперрадиусом, предназначенную для обработки материалов твердостью до 65 HRC. И последнее, но не менее важное:EPL представляет собой серию высокопроизводительных концевых фрез с двумя зубьями, длинной шейкой и сферическим концом, предназначенных для обработки материалов твердостью 45 HRC и до 60 HRC.

Были проведены испытания на механическую обработку стержневого инструмента с водяной рубашкой и глубокими полостями с использованием 3-осевого фрезерования. Инструменты разных производителей тестировались в одинаковых условиях. По словам Матиаса Басслера, руководителя отдела производства компании Meissner, решение было принято в пользу OSG.

"Мы не смотрим на последнюю секунду, но время также является для нас важным фактором", – сказал Басслер.

«У нас очень много, очень трудоемких отделочных операций. Качество, срок службы инструмента и надежность процесса имеют огромное значение. Любая доработка, которая может быть необходима — по какой бы то ни было причине — окажет огромное влияние на затраты. Наши тесты показали, что с этим материалом нам пришлось выполнить дополнительный шаг при использовании инструментов других производителей. С OSG, с другой стороны, все прошло хорошо», — сказал Басслер.

Помимо производительности, компания Meissner предъявляет строгие требования к точности размеров и чистоте поверхности. Основные инструменты предварительно обработаны с оптимальным коэффициентом обработки 0,3 мм. После финишной обработки допуски на всех уровнях должны находиться в пределах указанного диапазона допусков 0,03 мм. Такие результаты, естественно, потребуют соответствующего программирования.

«Чтобы выполнить работу правильно, необходимо сначала определить последовательность инструментов», — сказал Кристоф Ротенпилер, программист CAM в Meissner.

«Инструменты для черновой и предварительной чистовой обработки следует выбирать таким образом, чтобы впоследствии во время чистовой обработки возникало как можно меньше отклонений. Это единственный способ подготовить оптимальный контур», — добавил Ротенпилер.

Предпосылки для достижения такой точности сильно зависят от обрабатывающего центра и режущих инструментов. В этом случае обрабатывающие центры Hermle обеспечивают наилучшие результаты. На этих машинах выполняется восемьдесят процентов отделочных работ. Что касается режущих инструментов, то менеджер по продажам OSG Ули Блёхер знает, что действительно важно.

«Различия между инструментами определяются в первую очередь выбором твердого сплава, геометрией режущих кромок, жесткостью конусов и, что наиболее важно, основой или тем, как инструмент работает на режущих кромках», — сказал Блохер.

Серия EXOCARB® WXS® от OSG предлагает режущие инструменты с уникальной геометрией, которые предназначены для сокращения времени цикла при глубоком применении. Технология спиральной канавки в режущей геометрии помогает свести к минимуму вибрацию и вибрацию, тем самым обеспечивая стабильное контурное фрезерование.

Посмотрите это короткое видео, чтобы увидеть сравнение тепловыделения EXOCARB® WXS® от OSG и концевой фрезы конкурента из инструментальной стали D2:

Стремление компании Meissner найти альтернативное решение для обработки позволило восстановить ряд 3-осевых обрабатывающих центров, а их 5-осевые обрабатывающие центры могли работать в полную силу с другими заданиями.

При правильном оснащении 3-осевой обрабатывающий центр может превзойти 5-осевой обрабатывающий центр и максимизировать рентабельность. Инструменты OSG демонстрируют, что глубокая и узкая резка по 3 осям возможна с минимальными вибрациями, временем цикла и временем наладки, и в то же время увеличить скорость съема и срок службы инструмента. Иногда первым шагом на пути к прогрессу может стать сомнение в устоявшемся методе.

Ранее публиковался в журнале SHAPE IT.