Повышение производительности станков: экспертные техники утончения щепы

От продления срока службы инструмента до принятия запатентованных инструментов и техник скорости удаления металла, утончение щепы является центральным для максимизации производительности станка в металлообработке сегодня.

До тех пор, пока токары стояли перед ручными фрезерными станками, они знали, что по мере уменьшения ширины резания уменьшаются и силы резания. Шпиндель становится тише; ручка легче вращается. Возьмите слишком легкий разрез без одновременного увеличения подачи, однако, и срок службы инструмента страдает, так как фреза трутся сама о себе — и становится тупой, как старый нож для масла. Узнайте, как использовать утончение щепы к своему преимуществу с сегодняшними технологиями. Будь то радиальное или осевое утончение щепы — или трохоидальные траектории — доказательство в инструменте и технике.

Подачи для радиального утончения щепы и фейсовой фрезеровки: Делайте математику

Радиальное утончение щепы, которое происходит всякий раз, когда радиальное зацепление резака падает ниже 50 процентов диаметра резака, так же актуально на CNC machining-центрах, как и на ручно-управляемых коленных фрезерных станках. Например, 1/2-дюймовая 4-зубьевая фреза с подачей 0,01 дюйма на зуб (IPT) с 1/4-дюймовой или большей шаговой перемещением (радиальная глубина резания) производит толщину щепы, равную запрограммированной подаче IPT, или 0,010 дюйма. Но уменьшите шаг до 10-процентного (0,050 дюйма) и значение IPT должно быть поднято до 0,0167 дюйма для достижения сопоставимой толщины щепы.

Не все утончение щепы, однако, является радиальным. Фейсовые фрезеровки обычно выполняются с индексируемыми 45-градусными углами входа или круглыми вставками-кнопками, оба из которых точат щепь осево. Они также направляют силы резания вверх и в шпиндель, что именно то, куда вы хотите, чтобы они пошли. В любом случае, подача, вероятно, должна быть увеличена для компенсации эффекта утончения щепы, часто намного выше ожидаемого.

Сценарий утончения щепы становится еще более сложным, когда режущие инструменты входят в углы, скачут вокруг островов и ныряют глубоко в карманы. Подачи должны быть непрерывно скорректированы (как и сами траектории инструмента) для компенсации меняющихся углов зацепления резака и их влияния на толщину щепы. К счастью, большинство CAM-систем сегодня вполне способны делать эти расчеты, и многие используют эффект утончения щепы для значительного увеличения скоростей удаления металла.

Получение динамики с трохоидальными траекториями

Берем более легкие радиальные резы на более высоких подачах и более длинном осевом зацеплении (часто погружая фрезу по всей её длине), силы резания снижаются и срок службы инструмента улучшается. Эти «тройкоидальные» траектории представляют существенные возможности для сообщества обработки. Дни простых трасскообразных шаговых перемещений и инкрементных Z-осевых резов уходят в пользу «Dynamic Motion», «Volumetric Milling», «Adaptive Clearing» и похожих запатентованных стратегий черновой обработки, большинство обещающих скорости удаления металла в 1,5–2 раза больше традиционных методов.

Если ваш цех еще не исследовал эту новую программную парадигму, пора это сделать. Но даже для тех, кто уже использует такие траектории, ряд дополнительных стратегий обработки должен быть внедрен, если максимальная продуктивность должна быть достигнута.

Применяйте более новые фрезы

Вчерашние фрезы могут быть неподходящи для сегодняшних траекторий. Более высокие подачи и скорости шпинделя более вероятно вызовут вибрацию, условие, которое часто усугубляется на более легких, более быстрых станках с линейными направляющими, распространенных в цехах сегодня. Широкий спектр высокопроизводительных фрез доступен, многие оснащены высокой сдвиговой, переменным шагом и иногда переменной спиралью геометриями, которые останавливают вибрацию до того, как она может начаться. Некоторые имеют 5, 6 и даже 7 зубьев, делая их особенно подходящими для легких резов и высоких подач.

Используйте преимущества удаления стружки

Мнения расходятся на этом, но мало кто будет спорить, что большинство тепла, генерируемого во время эффективных фрезеровок, уходит со стружкой. Из-за этого некоторые предлагают, что воздушный дутье для выноса стружки из зоны работы и избежания перерезки — всё, что нужно при обработке многих сталей и суперсплавов. Другие клянутся высокодавленными системами СОЖ, способными подавать чистую, отфильтрованную режущую жидкость через инструмент на 1000 psi или более. Какой подход вы выбираете, зависит от материала, режущего инструмента и покрытия инструмента, но оба заслуживают рассмотрения (как и минимальное количество смазки, или MQL, все более популярная альтернатива традиционной режущей жидкости).

Better MRO здесь, чтобы помочь: Узнайте ваши ключевые метрики с нашими калькуляторами станка и продуктивности.

Используйте более твердый карбид

Конвенциональные методы «грубой» обработки требуют вязкого карбида, способного выдерживать тяжелые силы резания и вибрацию, приходящую с погружением инструмента. Но легкие радиальные глубины резания и высокие подачи означают, что более твердый сорт карбида может быть использован, в большинстве случаев обещающий более долгий срок службы инструмента. И поскольку большее количество тепла генерируется во время высокоподачной фрезеровки (HFM), покрытие TiAlN или сравнимое многофазное покрытие инструмента должно быть использовано для обеспечения смазки, улучшения износостойкости и дальнейшего продления срока службы и предсказуемости инструмента.

Найдите отличные державы

Прорыв через кусок нержавейки или титана на нескольких сотнях дюймов в минуту — прекрасная вещь, но только если нет шанса, что резак вылетит, отправляя осколки с одного конца цеха на другой. HFM стратегии вроде этих требуют высококачественных гидравлических или термоусадочных держав, некоторые из которых имеют специальные канавки или фаски для предотвращения вытягивания. И если вы собираетесь вращать инструмент на более чем 8000 об/мин (что вы почти наверняка будете), вы захотите его сбалансировать тоже. Биение и вибрация — убийцы продуктивности.

Возьмите твердый хват

Пока вы на этом, как вы держитесь за деталь? Правда, что силы резания обычно ниже с HFM по сравнению со старым подходом «рви и рви», но это не значит, что избитые тиски токаря, которые вы использовали с первой президентской администрации Буша-старшего, являются первым выбором для закрепления. Существует множество высокоточных, мощных и во многих случаях гидравлических или пневматических решений зажима на рынке сегодня. Пока вы на этом, проверьте некоторые опции быстрой смены, потому что как только вы примете стратегию HFM фрезеровки, вы наверняка будете налаживать работы чаще.

Конечно, в HFM есть больше, чем утончение щепы и трохоидальные траектории. Режущие инструменты должны вводиться в разрез и выводиться из него с постепенными дуговыми движениями. Внутренние углы могут нуждаться в «подборе», чтобы избежать чрезмерного зацепления резака, возможно, ломающего инструмент. Избегайте острых поворотов и 90-градусных углов, используя радиальные траектории.

Создайте предсказуемый, повторяемый процесс для вывода инструмента

Прежде всего, стремитесь к предсказуемым процессам. Все режущие инструменты в конечном счете выйдут из строя, но знание когда и как происходит износ и затем замена инструментов до катастрофического отказа — это само собой разумеющееся, даже если это означает вывод инструмента до его времени. Документируйте вашу наладку и ведите непрерывный журнал изменений подач или скоростей, какие инструменты менялись и почему, и какие наблюдения обработки казались релевантными в то время. Это предотвратит сюрпризы и позволит максимизировать удаление металла.

Принимает ли ваш цех техники утончения щепы? Поделитесь своими лучшими, наиболее эффективными или сложными применениями.