Революция в токарной обработке: High Dynamic Turning и оснастка FreeTurn

Технология High Dynamic Turning в сочетании с системой оснастки FreeTurn от компании Ceratizit использует B-ось/фрезерный шпиндель токарно-фрезерного центра для выполнения токарных операций.

Ceratizit USA, входящая в состав люксембургской группы Ceratizit Group, разработала альтернативный подход к токарной обработке, получивший название High Dynamic Turning (HDT). В сочетании с динамической системой оснастки FreeTurn это решение задействует B-ось фрезерного шпинделя токарно-фрезерного центра для выполнения токарного процесса. В отличие от традиционной токарной обработки с режущим пластиной под фиксированным углом подхода к заготовке, данная технология обеспечивает 360 градусов свободы для угла подхода инструмента, а точка контакта в станке может варьироваться в процессе обработки.

Принцип работы HDT

Вместо классического статического положения режущей пластины в резельном державе токарного станка, HDT использует B-ось фрезерного шпинделя токарно-фрезерного центра для изменения угла подхода инструмента к заготовке в сочетании с тонкой конструкцией инструментов FreeTurn от Ceratizit для минимизации риска коллизий. Благодаря вращению инструмента вокруг собственной продольной оси, рабочий режущий край пластины может быть изменен в любой момент процесса обработки.

Кроме того, угол подхода может свободно варьироваться в любой момент процесса резания. По словам доктора Уве Шляйнкофера, руководителя отдела НИОК по режущим инструментам Ceratizit Austria, эта концепция позволяет обрабатывать пазы и подрезы, например, путем изменения угла подхода, в одной установке. Это не только обеспечивает гибкую обработку различных контуров заготовки, но и оптимальное формирование щепок, более высокую скорость подачи и увеличенный ресурс инструмента.

Инструмент и держава

Как следует из названия, в High Dynamic Turning статические токарные инструменты заменяются динамическими, такими как FreeTurn. Главная особенность оснастки FreeTurn — ее простая конструкция. Держава инструмента с тонким штоком и осевой концепцией (оптимизирующей направление сил резания в шпиндель) образует устойчивую единицу. Тонкий дизайн позволяет выполнять обработку в узких контурах заготовки вплоть до патрона, а каналы СОЖ обеспечивают подачу охлаждающей жидкости непосредственно в зону резания.

В верхней части штока инструмента находится многогранная пластина, которая может состоять из нескольких геометрий режущих краев с разными свойствами. Это обеспечивает возможность использования различных углов подхода, радиусов вершин или щеполовом, а также черновой и чистовой обработки одним инструментом. Также доступны различные покрытия и режущие материалы. Таким образом, инструмент можно адаптировать к конкретным требованиям обработки, что дает преимущество замены нескольких различных инструментов. Это, в свою очередь, приводит к значительной экономии не только по количеству инструментов, необходимых для изготовления детали, но и по количеству требуемых позиций в магазине автоматического смены инструментов (АСИ) и смен инструментов.

В процессе резания вибрации избегаются, поскольку главная сила резания направлена осево к инструменту в направлении шпинделя.

Для подтверждения этого тезиса Ceratizit продемонстрировала процесс HDT вживую во время дня открытых дверей в Реютте. На станке Emco Hyperturn 665 MCplus были обработаны две различные детали: втулка велосипедная из алюминия AlCuMgPb и вал сцепления из стали 42CrMo4.

Для алюминиевой втулки ротора использовался один инструмент для черновой (1500 об/мин, осевая глубина резания 2 мм) и чистовой (2000 об/мин, осевая глубина резания менее 1 мм) обработки. Благодаря возможности регулировки угла подхода в процессе обработки, все контуры были обработаны в одной установке (даже подрезы, которые невозможно реализовать со стандартным углом подхода 90 градусов), а холостые ходы были исключены, так как инструмент режет в обоих направлениях — сверху вниз и наоборот. По словам Шляйнкофера, по сравнению с традиционной токарной обработкой, можно исключить четыре инструмента, а время цикла сократилось с 2:10 до 1:35 минут для этой детали.

Стальной вал сцепления обрабатывался той же оснасткой. Черновая обработка выполнялась при скорости резания 200 м/мин и осевой глубине резания 3–5 мм. Чистовая — при той же скорости резания, но при меньшей глубине резания 1–2 мм. Обычно такие параметры приводят к высоким силам резания, которые в традиционной токарной обработке могут вызывать вибрацию. Однако, как заявляет Ceratizit, поскольку максимальная главная сила резания в HDT направлена осево к инструменту (в направлении шпинделя), вибрация минимизируется, а усилие удержания инструмента не превышается, обеспечивая стабильный процесс.

Здесь показана обработка стального вала сцепления (42CrMo4) с помощью High Dynamic Turning. Благодаря тому, что угол подхода инструмента может регулироваться в процессе обработки, все контуры могут быть доведены до чистовой в одной установке, включая подрезы.

Трансформация швейцарского производства: передовые сбор и управление данными Humbel Gear Technology переходит на вертикальную токарную обработку для мелкосерийного производства