Как высокоскоростная ЧПУ-обработка ведет современное производство к совершенству

Что делает высокоскоростную ЧПУ-обработку широко применяемой?

Технология высокоскоростной ЧПУ-обработки может значительно повысить качество и эффективность обработки, став неизбежным трендом развития современного машиностроения, особенно в автопроме, аэрокосмике, формообразовании и других сферах. Широко применяется с существенными результатами. Что именно делает высокоскоростную ЧПУ-обработку популярной? Статья анализирует и обсуждает техническое применение технологии в машиностроении.

Сегодня технология высокоскоростной ЧПУ-обработки постепенно вытесняет комбинированные станки. Она обладает более высокой эффективностью и более сильными техническими функциями, став одним из основных оборудований гибких производственных линий на фоне высоких технологий, что дальнейшим образом способствует гибкости производственного процесса. Одновременно она значительно сокращает цикл разработки различных механических изделий.

4 черты ЧПУ-высокоскоростной обработки

Технология обладает чертами: высокое качество, высокая эффективность, низкое потребление, передовизна — современная автоматизированная производственная технология. Скорость подачи и резания несравненно выше традиционной. Режим резания претерпел качественные изменения, общий уровень качества резания показывает устойчивый рост. Технические преимущества отражаются в четырех пунктах.

• Повышенная скорость резания

Скорость резания в 3–8 раз выше традиционной. Холостая скорость станка также улучшена, сокращается время холостых ходов нережущего оборудования, что резко повышает эффективность обработки механического оборудования, например, автомобильных форм.

• Высокоточная высокоскоростная обработка

Благодаря высокой скорости резания сила резания в среднем снижается на ~30%, особенно радиальная составляющая — в большей степени, что способствует обработке тонкостенных или маложестких деталей. В целом, общая точность системы высокоскоростной ЧПУ-обработки высока, включая точность позиционирования и закрепления системы и повторяемость позиционирования инструмента — хорошее сохранение точности, поэтому к инструментальной системе предъявляются высокие требования по точности, что обеспечивает динамическую и статическую стабильность системы при высокоскоростном резании, удовлетворяя требованиям высокоскоростной высокоточной обработки.

• Обработка деталей, склонных к термической деформации

При высокоскоростном резании 95–98% и более тепла резания не успевает передаться заготовке, а уносится стружкой, поэтому заготовка остается холодной большую часть времени. Технология эффективна для деталей, склонных к термической деформации. Однако проблему ошибки термической деформации также нужно учитывать, она влияет на высокоскоростную высокоточную ЧПУ-обработку, особенно на процесс обработки станков. Следует выбрать технологию компенсации ошибок для устранения термической деформации станка. Эта технология обладает высокой точностью компенсации, устойчивостью и отличной экономической эффективностью.

• Обработка труднообрабатываемых материалов

Титановые сплавы, никелевые сплавы и др. — труднообрабатываемые. Из-за высокой прочности, твердости, ударной вязкости склонны к закалке при обработке, что вызывает высокие температуры резания. В долгосрочной перспективе инструменты быстро изнашиваются. Применение высокоскоростного резания преодолевает эти проблемы, повышает производительность машиностроения и оптимизирует качество поверхности изделий, таких как формы.

Соответствующие инструменты для технологии высокоскоростной ЧПУ-обработки

Технология передовая, сложная, системная и предъявляет более высокие требования ко многим показателям: станки, патроны, инструменты, системы управления, ПО CAD/CAM и т.д.

В настоящее время технология развивается в связке с микроэлектроникой, ЧПУ-технологиями и базовыми технологиями новых материалов.

1. Высокая жесткость станка

Высокая жесткость системы станка. При фрезеровке необходим высокоскоростной привод для максимума использования технологии. Требуемая скорость быстрого перемещения привода — 40 м/мин, скорость 3D-контурной обработки ~10 м/мин. Одновременно необходимы ускорение 0,4 м/с² и замедление 0,3 м/с².

2. Строгие требования к патрону

Высокая жесткость патрона и шпинделя. Обычно требуемая системная скорость 10 000–50 000 об/мин. Основано на шпинделе для сжатия воздуха и охлаждения системы, чтобы контролировать осевой зазор между патроном и шпинделем в пределах 0,00762 мм.

3. Когерентность ЧПУ-станка

Высокая надежность процесса обработки, качественная процессная модель критична для интеграции соотношения режущих условий и срока службы инструмента. Эффективно повышает эффективность использования станка и обеспечивает высокую безопасность и надежность технологии высокоскоростного резания даже в безлюдном режиме.

Каковы требования к ЧПУ-режущему инструменту?

Техническое применение технологии в патронах и инструментах фокусируется на геометрической точности и повторяемости закрепления. При высокоскоростном резании система подвергается сильной вибрации и центрифугальной силе, что требует повышения жесткости и динамической балансировки на высоких скоростях для патрона и инструмента, обеспечивая высокое качество, безопасность и надежность. При высокоскоростной обработке выбор инструмента сильно отличается от обычного резания, так как учитывается базовая характеристика «высокая скорость». Сейчас распространенный высокоскоростной патрон HSK — с термическим расширением и сжатием при охлаждении, очень подходит для высокоскоростного резания в машиностроении.

В процессе высокоскоростной обработки инструмент воспринимает внешние нагрузки: высокую температуру, давление, трение, удар, вибрацию. Необходимо учитывать технологическую и экономическую эффективность инструмента — главные факторы достижения высокоскоростной обработки. При выборе материала и процесса изготовления инструментов для высокоскоростного резания также следует учитывать метод высокоскоростного резания.

Пример высокоскоростной ЧПУ-обработки

Технология широко используется в автомашиностроении. Ниже — процесс применения для лицевой формы передней крышки двигателя в автопанельном формообразовании и базовые параметры обработки.

Обработка форм автопанелей обычно подразумевает большие габариты, 3D-профиль, сложную структуру, высокие требования к точности и большой объем резания, поэтому применима высокоскоростная ЧПУ-обработка. Пример: форма фланцевания передней крышки двигателя. Материал заготовки CH-1, твердость HB330, габариты 2000×1400×400 мм. Используется покрытый твердый сплав для высокоскоростной обработки. Время высокоскоростной обработки ~24 часа, шероховатость поверхности ~1 мкм, ручная шлифовка не нужна, только полировка точкой. Затем согласовка со шлифовщиком (3 ч) — всего 27 ч. По сравнению с традиционной резкой операцией время сокращено ~83%, эффективность значительно повышена.

Заключение

Технология высокоскоростной ЧПУ-обработки стала одной из основных ключевых технологий в машиностроении, особенно подходит для аэрокосмической и автоформообразовательной отраслей с экстремально высокими технологическими требованиями. В будущем исследования этой технологии будут углубляться для обеспечения дальнейшего продвижения практического применения в этой области.