Оптимизация срока службы инструмента с данными станка: современное руководство

Затраты на инструмент в сочетании с утилизацией бракованных деталей делают продление срока службы инструмента важной целью для металлорежущих компаний. Традиционная обработка полагалась на настройки, определенные экспериментально, для определения срока службы станочного инструмента. Операторы могли логировать счетчики деталей до отказа инструмента или начала разработки деталей вне спецификации. Среднее из этих счетчиков деталей могло использоваться для установки порога для срока службы инструмента. Альтернативно, они могли использовать счетчик деталей, предоставленный OEM станочного инструмента, для установки ритма смены инструмента.

Эти решения неточны, ведущие к одному из двух:

• Инструмент недoutilизирован, означая, что инструмент заменяется до достижения конца жизни
• Инструмент переиспользуется, результатом чего являются бракованные детали и простой

Мониторинг инструмента позволяет производителям мониторить и оптимизировать срок службы своего инструмента, чтобы обеспечить, что они могут получить наибольший ROI от своих инструментов без страданий от последствий катастрофического отказа инструмента.

Что такое срок службы инструмента?

Срок службы инструмента относится к полезной жизни станочного инструмента. Он может быть выражен в количестве хороших деталей, которые данный инструмент способен обработать. Как только инструмент изношен до точки, что создаваемые детали выходят за спецификации, его жизнь эффективно закончена и инструмент должен быть заменен.

Износ инструмента, отказ инструмента и срок службы инструмента — реальность ЧПУ-обработки. Все инструменты испытывают износ и в конечном счете откажут, если они продолжат работать. Однако в эффективном управлении сроком службы инструмента производители могут двигать наиболее эффективное использование своих станочных инструментов.

Единственный возможный способ увеличить срок службы станочного инструмента, предотвращая бракованные детали и отказы, — собирать данные станочного инструмента и использовать их для определения того, когда должна произойти смена инструмента.

Все инструменты имеют предсказуемые кривые срока службы — период времени, который инструмент ожидается продержаться и производить детали к желаемым стандартам качества. Однако срок службы инструмента может быть трудно определить точно, особенно если делается вручную, из-за широкого спектра факторов, влияющих на срок службы инструмента. Например, материал, обрабатываемый, тип реза, скорость и подача и т.д.

Источник

7 способов улучшить срок службы инструмента

Хотя ни один инструмент не вечен, существует множество факторов, влияющих на срок службы инструмента. Вот несколько методов снижения износа и порчи:

1. Используйте подходящие скорости и подачи

Пока режущий инструмент вращается, растачивает или режет на заданной скорости резания, он также проходит вдоль заготовки. Использование правильных настроек скорости и подачи значительно увеличит срок службы инструмента. Хотя фактическое время резания всегда является соображением, правильные настройки скорости и подачи могут продлить жизнь инструмента.

2. Применяйте охлаждающую жидкость

Процесс резания генерирует много тепла из-за металл-металлического контакта. Правильный тип охлаждающей жидкости и правильное количество ее применения продлят срок службы инструмента.

3. Не перерезавайте щепки

Щепки — это способ удаления металлического материала от заготовки после резания. Они также уносят излишнее тепло, генерируемое при резании. Но настройки должны быть правильными, чтобы предотвратить перерезание щепок, результатом чего являются увеличение бокового износа, лунного износа и других причин износа инструмента.

4. Используйте правильные инструменты

Сложность заготовки, шероховатость поверхности, требуемая точность обработки, требования толерансов для готовой детали и другие соображения критичны. Например, некоторые заготовки могут быть достаточно сильными, чтобы требовать инструмент из быстрорежущей стали. Знание этих параметров поможет выбрать правильный инструмент для комбинации факторов.

5. Распределяйте износ по режущему краю

Программы и планы резания должны быть спроектированы для использования как можно большей части режущего края. Непрерывный фокус на одной части режущего инструмента может увеличить износ инструмента.

6. Контролируйте биение

Возраст оборудования может влиять на биение в обработке. Современные станки могут иметь автоматизированный держатель инструмента. Этот держатель обеспечивает правильное позиционирование и закрепление инструмента. Для старых станков биение исходит из несоответствия или закрепления центра вала инструмента относительно центральной оси и может привести к бракованным деталям и более низкому сроку службы инструмента.

7. Контролируйте дефлекцию

По мере накопления тепла и進行 резания, огромные режущие силы происходят, поскольку характеристики материала влияют и на инструмент, и на заготовку. Щепки, формируемые при удалении металла и выходе из заготовки, дают обратное давление, когда они накапливаются. Если переменные не правильны, это может согнуть или дефлектировать инструмент.

Факторы, влияющие на срок службы инструмента

Используя расчет кривой срока службы инструмента, такое как Уравнение Тейлора для срока службы инструмента, разные факторы могут быть нанесены для проекции разных кривых срока службы для инструмента в зависимости от комбинации переменных, применяемой. Эти включают:

Скорость резания

Быстрее не всегда лучше. Твердость заготовки, разные материалы инструмента, сложность резов и другие факторы означают оптимальную скорость для каждой комбинации факторов.

Скорость подачи и глубина резания

Как и скорость резания, скорость подачи и глубина резания также могут быть оптимизированы. И эта оптимальная точка будет определена агрессивностью требуемого реза.

Твердость заготовки

Инструменты, используемые для резания очень твердого материала, изнашиваются быстрее, чем те, используемые в резании более мягких металлов. Разная твердость заготовки может запускать разные типы износа инструмента. Нарастающий край может возникнуть в мягких металлах, таких как алюминий. Металлы, такие как титан, могут вызвать катастрофический отказ неверного инструмента.

Материал инструмента

Как и твердость заготовки, материал инструмента должен иметь производительные характеристики, встречающие или превышающие резаемую деталь. Некоторые инструменты могут быть специально закалены для работы с закаленной сталью или экзотическими металлами, как титан. Но они также должны быть спроектированы для работы с металлами, имеющими плохую чистоту поверхности.

Тип резания

Некоторые режущие инструменты оказывают легкую абразию для создания чистоты поверхности. Другие более агрессивны. Как скорость резания и скорость подачи, тип резания должен учитываться в построении кривых срока службы инструмента и снижении износа.

Использование MachineMetrics для расширения и оптимизации срока службы инструмента

Мониторинг инструмента MachineMetrics захватывает данные станка прямо от контроллера станка, предоставляя точные данные в реальном времени о производительности и здоровье станка. Данные могут быть собраны для мониторинга станочного инструмента и разработки порогов для того, когда отказ инструмента неизбежен.

Использование порогов для определения того, когда инструмент достигает конца жизни, чтобы его можно было заменить.

Далее, эти данные могут использоваться для разработки алгоритмов для предсказания и предотвращения катастрофических отказов станочных инструментов. Вместо ручного сбора счетчиков деталей или использования рекомендации OEM станочного инструмента по сроку службы, пользователи могут использовать точные данные станочного инструмента для установки более эффективных параметров срока службы инструмента.

Аналитика станочного инструмента может использоваться для оптимизации процессов вокруг станка, обеспечивая коммуникацию и автоматизацию, поддерживающую максимизацию срока службы инструмента. Например, операторы могут быть уведомлены о неизбежном отказе инструмента для проактивной замены станочного инструмента.

Это обеспечивает несколько основных выгод:

• Катастрофические отказы инструментов могут быть избежаны
• Снижение простоя от отказов инструментов или излишних отказов инструментов
• Срок службы инструмента максимизирован для обеспечения наибольшего ROI от ваших инвестиций в инструменты
• Высококачественные продукты с большим первым проходным выходом

Кейс-стади: Как BC Machining предсказывает и предотвращает отказ инструмента

«Ранее мы часто теряли треть смены деталей, не говоря уже о трате хотя бы часа на сортировку деталей для выявления брака. С использованием технологии предиктивного поломки инструмента MachineMetrics, этот брак был устранен.»

— Майк Дрискелл, производственный инженер, BC Machining

BC Machining, производитель металлических деталей, производил такие большие объемы брака, что им пришлось запускать свои станки на 200% мощности только для достижения производственных целей. Без понимания того, когда инструменты были изношены или собирались сломаться, BC Machining накопил значительные затраты от производства брака и замены сломанного инструмента.

Чтобы предотвратить производство брака и максимизировать срок службы инструмента, они партнерствовали с MachineMetrics. Прочитайте наш кейс-стади, чтобы узнать, как BC Machining практически устранил брак от износа инструмента, значительно сократил время переналадок и сэкономил $72 тыс. на станок в год.

Прочитайте полный кейс-стади.