Прочная оснастка сокращает время цикла при выполнении сложных операций точения

Компания Weingärtner объединила токарно-шлифовальную головку на своем станке Vario+ 700 с девятью пластинами для черновой обработки и одной пластиной для чистовой обработки, причем все они использовали твердосплавный сплав Kennametal KCU25B. Поскольку отказы инструмента или значительное сокращение срока его службы могут привести к повреждению как заготовки, так и головки, обработку необходимо было выполнить за один установ без замены инструмента. Все изображения предоставлены Вайнгертнером.

Токарная обработка почти 60 миллиметров аустенитной нержавеющей стали 1.4435 из детали длиной 3900 мм уже является непростой задачей. Сделать это без смены инструмента практически невозможно. Но недавно с этой задачей к компании обратился клиент Weingärtner, австрийского OEM-производителя станков для сложных вращающихся компонентов.

Хотя компания Weingärtner смогла проконсультироваться с клиентом и предложить для выполнения этой работы один из своих станков Vario+ 700, большая часть опробованного инструмента не соответствовала требованиям по сроку службы инструмента. В конце концов, OEM-производитель заключил партнерское соглашение с инструментальной компанией Kennametal, чьи инструменты класса KCU25B оказались достаточно прочными, чтобы выдержать весь процесс обработки, а затем продвинул этот процесс дальше.

Рекомендуемый контент

Задание по очистке

Даниэль Вебер, исследователь процессов в отделе разработки программного обеспечения Weingärtner, говорит, что компания гордится комплексными решениями, включая консультации клиентов, каталог модульных станков, собственную систему CAD/CAM (WeinCAD) для винтовых компонентов, сервис и многое другое. Поэтому, когда заказчику, который приобрел Vario+ 700 с токарно-очистной головкой для производства 60 винтовых насосов, потребовалось доставить детали до того, как он завершил подготовку своего предприятия к размещению новой машины, Вайнгертнер вмешался в производство деталей и проектирование процесса обработки.

Специализированное программное обеспечение WeinCAD CAD/CAM от Weingärtner предоставило метод моделирования винтовых компонентов, таких как роторы насосов, что помогло OEM-производителю протестировать свое технологическое решение, не рискуя потерять головку.

Детали будут предварительно выточены со склада до диаметра 160 мм и длины 3900 мм. Основная операция зачистки создает на роторе насоса эксцентриковый контур с конечным диаметром 100,5 мм. При токарной очистке деталь будет задействована в шахматной последовательности из нескольких пластин для черновой обработки и одной пластины для чистовой обработки, чтобы получить короткую, легко ломающуюся стружку, которая не будет мешать инструменту в течение 150-минутного цикла. Создание эксцентричной формы также требовало как прерывистого, так и непрерывного резания, а также смещения от центра токарно-очистной головки - обстоятельство, которое затрудняло доступ к головке и требовало примерно получаса замены инструмента на каждую. Смена инструмента также повлияет на качество поверхности, даже в самых лучших обстоятельствах, когда выход из строя инструмента или значительное снижение срока службы инструмента не повредят заготовку и шлифовальную головку.

Таким образом, режущие инструменты и пластины должны прослужить в течение всего времени цикла обработки каждой детали — задача, которая усложняется из-за того, что деталь изготовлена из аустенитной нержавеющей стали 1.4435. Это прочный материал с плохой теплопроводностью и склонностью к наклепу, что предъявляет строгие требования к режущему инструменту. Многие из режущих инструментов, протестированных Weingärtner, не смогли удовлетворить требования к сроку службы инструмента, поэтому производитель станков заключил партнерство с Kennametal, чтобы найти инструменты, которые отвечали бы потребностям этой работы с высокими требованиями.

Каждый ротор Weingärtner и продукция его клиентов подвергается предварительной токарной обработке до диаметра 160 миллиметров перед подачей на станок Vario+ 700 для зачистки. В ходе процесса удаляется почти 60 миллиметров материала по всей длине детали длиной 3900 миллиметров.

Твердый (твердосплавный) раствор

После анализа данных резки, полученных от Weingärtner, и корректировки некоторых геометрий, команда Kennametal рекомендовала твердосплавный сплав KCU25B. В этом сплаве используется трехслойное PVD-покрытие KENGold, которое, по словам Kennametal, повышает устойчивость к термической деформации, износу кромок и общему износу, что повышает долговечность инструмента.

«Срок службы инструмента был впечатляющим с самого начала, качество поверхности было стабильным, а контроль стружки был надежным», — говорит Вебер, отмечая, что инструмент смог надежно обеспечить необходимый 150-минутный срок службы инструмента. Для рассматриваемого применения компания Weingärtner объединила свою шлифовальную головку с девятью пластинами для черновой обработки, работающими с осевой глубиной резания 5,5 мм, и одной пластиной для чистовой обработки, работающей с осевой глубиной резания 2,0 мм.

С помощью этих инструментов Weingärtner достиг чистоты поверхности Ra 2,2 микрометра и Rz 9,5 микрометра, что, по словам компании, снижает объем шлифовки, необходимой на более поздних этапах производства. Инструменты также оказались достаточно прочными, поэтому компания Weingärtner и ее заказчик могут использовать более агрессивные параметры резки, чем ожидалось. Как говорит Маркус Плейер, инженер по продажам Kennametal, работающий над этим проектом:«Оптимизируя процесс, мы сократили время обработки со 150 до 126 минут — и неизменно получаем превосходные результаты».