Крутящий момент:ответ на неправильный вопрос

Крутящий момент:ответ на неправильный вопрос.

Часть 2 из двух частей

(см. Момент зажатия:правильный ли это способ измерения эффективности инструмента/держателя?).

По мере того, как машины для металлообработки развивались, становясь все быстрее и быстрее, поиски того, что мы называем «безопасностью инструмента», также продолжались. По мере появления новых форм держателей инструментов, крутящий момент по-прежнему оставался предпочтительным методом оценки и сравнения различных методов удержания инструментов на месте для достижения наибольшей производительности.

Патроны для концевых фрез с боковым замком

Патрон с боковым замком был ранним (почти 100 лет назад) решением для обеспечения безопасности инструмента. Этот интерфейс включает затяжку винта на боковой стороне держателя в сочетании с шлифованной плоскостью на боковой стороне инструмента. Хотя безопасность инструмента гарантирована, решение с посадкой по форме создает множество других проблем, которые делают эту систему далеко не идеальной для современных методов обработки.

Во-первых, характер одностороннего зажима с помощью установочного винта создает очевидную проблему концентричности. Когда сила прикладывается к нижней части хвостовика, она заставляет режущий конец инструмента двигаться в противоположном направлении; следовательно, возникает проблема биения, которая снижает срок службы инструмента и точность размеров. Во-вторых, винт на одной стороне держателя в сочетании с режущим инструментом, у которого отсутствует кусок материала с одной стороны, создает очевидную проблему дисбаланса. Результатом является повышенная вибрация, которая влияет на срок службы инструмента, чистовую отделку и срок службы подшипников шпинделя. Обычным решением для преодоления обоих этих недостатков является более низкая скорость и подача, чтобы улучшить срок службы, чистовую обработку или звук обработки. Конечным ущербом в конечном итоге, который часто никогда не осознается, поскольку многие процессы обработки унаследованы, является снижение производительности.

Как упоминалось в нашей предыдущей статье, патроны с боковым замком все еще используются сегодня, отчасти потому, что они обеспечивают определенную степень безопасности инструмента. Однако присущее им отсутствие точности биения и балансировки привело к развитию не менее популярной системы цангового патрона. Но то, что эта система выиграла в точности, она потеряла в безопасности инструментов.

Цанговые патроны

Цанговые патроны возникли из-за необходимости большей точности, чем у традиционных держателей с боковым замком. В этом отношении показатель точности был значительно улучшен. Кроме того, универсальность конструкции была еще одним замечательным свойством, позволяющим снизить дополнительные затраты на совершенно новый держатель, когда требовался инструмент другого диаметра. Повышенная универсальность и точность сделали этот патрон, возможно, одним из самых популярных способов крепления инструмента в отрасли. Однако то, что цанговый патрон выиграл в точности, он потерял в крутящем моменте. Механическая природа этого решения делала извлечение инструмента настоящей проблемой для тех, кто пробовал с ним любые тяжелые фрезерные операции. Многие операторы попытались бы компенсировать это, перетянув гайку, но, увы, это привело лишь к потере точности биения и безопасности инструмента, чего все еще было недостаточно. Таким образом, дальнейшее продвижение продолжалось.

Мельничные патроны

Следующей эволюцией в инструментальной оснастке стали фрезерные патроны. Это механическое решение, разработанное 50 лет назад для обеспечения большего крутящего момента по сравнению с цанговыми патронами (больше безопасности) с аналогичной точностью, чтобы производители могли иметь цанговую систему, способную выполнять черновое фрезерование. Считалось, что фрезерные патроны превосходят боковой замок, поскольку они обеспечивают повышенную точность с повышенным крутящим моментом для повышения безопасности… при правильном зажиме. Повышение точности достигается за счет цангового интерфейса, который равномерно обхватывает хвостовик фрезы на 360°, а обойма подшипника обеспечивает повышенную передачу крутящего момента во время затяжки. Кроме того, они могут иметь втулку, что ограничивает количество различных держателей, необходимых для каждого диаметра инструмента.

Однако фрезерные патроны состоят из множества отдельных компонентов. Как отмечалось ранее, инструмент захватывается с помощью сепаратора роликового подшипника, который затем затягивается большой внешней гайкой для сжатия патрона вокруг инструмента. Несмотря на то, что крутящий момент зажима значительно выше, чем у цангового зажима, размер сепаратора роликового подшипника требует большой гайки для его размещения, поэтому профиль держателя очень громоздкий и имеет малый радиус действия.

Также упоминалось ранее, что эффективность фрезерного патрона очень зависит от оператора. Для правильного зажима гайка должна быть затянута до упора, а затем отвернута на ¼ оборота. Это связано с тем, что подшипники немного переворачиваются при затягивании, вызывая биение. Давая задний ход, вы сбрасываете давление на подшипники. Но многие операторы из-за неосведомленности, нехватки времени или по другим причинам склонны перетягивать гайку, не отступая.

Еще одним недостатком этой системы является то, что игольчатые подшипники никогда не остаются в одном и том же месте каждый раз после затяжки и часто перекатываются друг по другу. Результатом является невозможность достижения воспроизводимого баланса. На более низких скоростях вред от дисбаланса не всегда сразу заметен, но по мере увеличения скорости точность биения и стойкость инструмента быстро падают.

Наконец, фрезерный патрон является дорогостоящим решением для удержания. Помимо первоначальных затрат, необходимо учитывать затраты на техническое обслуживание, поскольку большинство из них необходимо разбирать и смазывать каждые 6 месяцев. Поскольку это требует времени и денег, операторы часто пропускают этот жизненно важный шаг. В результате крутящий момент уменьшается, а точность биения снижается.

Другие варианты

Какие другие альтернативы патронам для концевых фрез или патронам для фрез использовали операторы в попытке обеспечить безопасность инструмента?

Горячая посадка выводит метод фрикционной посадки на новый уровень. Он использует свойства теплового расширения для обеспечения высокого крутящего момента с повышенной точностью и воспроизводимостью баланса. Его также можно использовать с системой Safe-Lock™. Эта система не только обладает высоким крутящим моментом, точностью и балансом; это также одна из самых простых систем для освоения операторами.

В системе прессовой посадки используется механический пресс для временной деформации цангового патрона/гильзы для установки инструмента с круглым хвостовиком. Держатель имеет небольшой угол, соответствующий углу цанговой втулки. Гидравлический пресс, перемещающийся через прямое отверстие в середине, сжимает цангу и инструмент вместе. Крутящий момент высокий, а точность биения хорошая, но корпусу держателя не хватает физической массы, что делает его менее чем идеальным для тяжелых боковых нагрузок и, следовательно, не подходит для тяжелой черновой обработки. Гибкости также не хватает, так как инструменты должны иметь хвостовик определенного размера, иначе цанга может треснуть. А поскольку система является частной, вы полностью зависите только от одного производителя по цене, наличию на складе и разнообразию предложений.

Гидравлические патроны хороши для прямых вертикальных работ (сверление/развёртывание), но не для фрезерования. Они используют жидкость под давлением для расширения внутренней камеры, которая в конечном итоге задействует инструмент. Он подходит для высокоскоростной обработки с малой глубиной резания и малыми силами резания, но не идеален для тяжелой черновой обработки или любого сценария, в котором встречаются большие радиальные силы или тепло. Почему? Жидкость в патроне слишком гибкая, чтобы обеспечить достаточную передачу крутящего момента. Кроме того, высокопроизводительное фрезерование в некоторых случаях может создавать температуры, которые фактически вызывают испарение внутреннего масла, что приводит к поломке. Как и в случае с мельничным патроном, время от времени требуется техническое обслуживание, чтобы внутренние камеры не изнашивались слишком сильно и не начинали течь.

Как показано в этой статье, поиск максимального крутящего момента длился десятилетиями без какого-либо реального удовлетворения, потому что потребность не была правильно определена. Захватывающий момент был ответом на неправильный вопрос.

Ранее размещалось на сайте Haimer-USA.com.