Что такое высокоскоростная резка?

Термин «Высокоскоростная резка» (также известный как высокоскоростная обработка) значительно расширился в обрабатывающей промышленности за последние 5–10 лет. Несмотря на новоприобретенный статус «модного слова», определение этого процесса остается несколько неуловимым или, в лучшем случае, определяется в общих чертах как простое фрезерование на достаточно высоких оборотах. Реальность высокоскоростной резки немного сложнее, но, тем не менее, требует внимания из-за значительной эффективности, которую она обеспечивает. В этом посте мы рассмотрим зарождение и развитие высокоскоростной резки как процесса. Исследования и разработка методологии высокоскоростной резки получили наибольшее развитие в конце 70-х и начале 80-х годов в рамках Программы передовых производственных исследований, финансируемой DARPA. Цель этой программы состояла в том, чтобы определить средства более быстрого удаления материала за счет использования значительно более высоких оборотов в минуту и ​​скорости подачи, чем традиционно используемые. В рамках этой программы тестировались скорости резания (Vc) в диапазоне от 0,05 дюйма/мин до 960 000 дюймов/мин и выше. Аналогичные исследования проводились в Европе в середине 1980-х годов в Техническом университете Дармштадта. Результатом этих исследований стало понимание того, что «золотое пятно» высокоскоростного процесса резания варьируется в зависимости от обрабатываемого материала, а также от геометрии режущего инструмента. В общем, эти положительные моменты определяются следующим образом:

Как только порог в диапазоне HSM достигнут, преимущества этого метода резки начинают проявляться. Преимущества высокоскоростной резки реализуются в четырех основных областях:

1.) Повышенная точность обработки

По мере увеличения скорости резания сила резания уменьшается из-за явления, называемого тиксотропией, или из-за свойства материала «размягчаться» из-за деформации сдвига, передаваемой ему режущей кромкой инструмента, а затем возвращаться обратно в исходное состояние. первоначальные свойства твердости после завершения процесса резки. Это свойство особенно характерно для алюминиевых сплавов, что делает алюминий идеальным кандидатом для процессов высокоскоростной резки.

2.) Улучшения отделки поверхности

Общие сведения о механической обработке говорят нам о том, что тепло трения в процессах фрезерования генерируется в равной степени на каждой стороне режущей кромки инструмента (что составляет почти 80% всего индуцированного тепла трения), а еще 20% генерируется деформацией или изгибом образующейся стружки. . В процессе высокоскоростного резания стружка удаляется с такой высокой скоростью, что большая часть (приблизительно 60%) этого тепла, обусловленного трением, не успевает передаться окружающей заготовке или самому инструменту. В результате обработанная поверхность демонстрирует превосходное качество с заметным снижением деградации обрабатываемой детали, вызванной температурой.

3.) Снижение образования бородавок

Согласно исследованиям, посвященным передовым методам высокоскоростной обработки, после достижения достаточно высокой скорости резания наблюдается заметное снижение образования заусенцев. Это уменьшение образования заусенцев зависит как от самой скорости резания, так и от правильной геометрической формы режущей кромки. Короче говоря, режущий инструмент, правильно сконструированный для работы с обрабатываемым материалом, который вращается с достаточной скоростью, выполняет рез достаточно быстро, чтобы срезать материал полностью и чисто, тем самым уменьшая или устраняя образование заусенцев.

4.) Улучшенное удаление стружки

Подобно уменьшению образования заусенцев, улучшение эвакуации стружки у тех, кто использует высокоскоростные методы резания, в первую очередь является результатом геометрии режущего инструмента в сочетании с высоким энергетическим состоянием, создаваемым применяемым RPM. При скорости резания более 500 м/мин и режущем инструменте, оптимизированном для удаления большого количества стружки за короткий промежуток времени, полученная стружка может быть выброшена из зоны обработки с высокой скоростью, что значительно снижает вероятность повторной обработки стружки или повреждения заготовки из-за обилия остаточной стружки. Скорость вращения шпинделя в диапазоне от 8 000 до 12 000 об/мин становится все более распространенной на рынке станков, поэтому производители, желающие адаптироваться, уже могут использовать преимущества высокоскоростной резки стали, чугуна и сплавов на основе никеля. их стратегии на те, которые соответствуют лучшим практикам HSC. Высокоскоростная резка цветных металлов, таких как латунь, алюминий и инженерные пластмассы, требует значительно более высоких скоростей вращения, и поэтому те, кто хочет воспользоваться преимуществами высокоскоростной резки этих материалов, должны сосредоточиться на фрезерном оборудовании, способном работать на высокая скорость вращения шпинделя от от 25 000 до 50 000 об/мин или больше. Учитывая потребность в обрабатываемых деталях, демонстрирующих постоянно растущий уровень точности и качества, высокоскоростная резка предлагает средства для работы «умнее, а не сложнее» — за счет использования фрезерной системы с ЧПУ, в которой синергия между материалом, режущим инструментом и скоростью резания обеспечивает уровни производительности, невиданные в традиционных методах обработки.