От крупных к микродеталям: освоение ЧПУ-обработки мелких металлических деталей

Как один становщик начал с крупного и перешел к микро

Когда я начинал становщиком 25 лет назад, это был совсем другой мир, чем то, что мы видим в ЧПУ-услугах по резке металлов сегодня, где детали (и инструменты) становятся все меньше, а требования — все более жесткими. Даже 10 лет назад, если бы кто-то спросил меня, буду ли я заниматься микрообработкой, я бы сказал: «Ни за что! Это СЛИШКОМ мало, слишком капризно, слишком большая головная боль». Но потом я пришел работать в Metal Cutting Corporation, и моя жизнь — и мой взгляд на услуги точной обработки — изменились существенно.

Вот я здесь, получаю удовольствие от жизни и люблю вызовы, приходящие с микрообработкой в ведущей ЧПУ-компании по резке металлов. Так что было так иначе, когда я перешел от обработки деталей длиной 6 футов (182,88 см) к работе в цехе, который регулярно делает детали длиной 6 мм (0,236") или даже короче?

Более жесткие допуски и более сложная зачистка

В Metal Cutting 99% деталей, которые мы делаем, настолько малы, что нам приходится проверять их под микроскопом или лупой, чтобы убедиться, что определенные признаки в пределах допуска, заказанного клиентом, выглядят хорошо и без заусенцев. По правилу, допуски намного жестче при изготовлении мелких деталей, а зачистка сложнее из-за трудности доступа к очень крошечным признакам деталей. Как зачистить деталь с диаметром почти как у человеческого волоса?

В этом микро-мире достижение жестких допусков и зачистка могут показаться крупнейшими вызовами при переходе от резки крупных деталей к резке очень мелких. Однако здесь, в цехе Metal Cutting, я быстро узнал, что у нас есть свои «секреты», позволяющие удерживать очень жесткие допуски и делать зачистку легче, чем я мог представить, приходя из мира крупных деталей.

Кроме того, я увидел своими глазами, что при ЧПУ-резке мелких деталей против крупных есть фундаментальные различия в используемых материалах; обворожительный выбор инструментов для выполнения очень точных задач; драматические различия в скоростях и подачах при производстве очень мелких деталей; и даже различия в том, как подается охлаждающая жидкость.

Более сложные материалы

Когда я начинал обработку 25 лет назад, я обычно работал с базовыми материалами, такими как нержавеющие стали 303 и 304, латунь и алюминий. Со временем ЧПУ-цехи по резке металлов разработали специализации и нишевые рынки, и это позволило мне узнать о дополнительных материалах и поработать с более «экзотическими» металлами.

Кроме того, ЧПУ-процесс резки металлов часто использует очень разные материалы для микрообработки. Например, никель-титан может использоваться для изготовления мелкой детали, такой как медицинский зажим, но этот материал не производится в больших размерах для изготовления крупной детали, такой как шпиндель станка. Так что, когда я пришел в Metal Cutting в 2009 году, мне пришлось узнать о полностью новом выборе металлов, включая суперсплавы и другие материалы, которые крайне трудно обрабатывать. Начиная работать с вольфрамом и молибденом, я думал, что никогда не смогу обработать их к своему удовлетворению.

К счастью, интернет был — и остается до сих пор — полезным ресурсом, который давал руководство, пока я исследовал новые материалы и разные способы работы в мире микрообработки. Например, сайт Practical Machinist предлагает всеобъемлющий выбор форумов и тем для обсуждения, где можно сравнивать заметки и учиться у других опытных становщиков. Еще один хороший источник — форумы CNCzone.com, с сайта для профессионалов и любителей. Система доски объявлений для журналов Home Shop Machinist и Machinist's Workshop — изобретательный DIY-ресурс для простых проектов; мы даже используем его для дополнения обучения наших учеников-стажеров.

Ослепительный выбор инструментов в ЧПУ-обработке металлов

По мере того как я узнавал больше о более требовательных материалах, используемых в ЧПУ-услугах по резке металлов для очень мелких деталей, я пришел к оценке выбора инструментов, которые могут работать с этими материалами и достигать желаемых результатов без поломки. Точно так же, когда я пришел в Metal Cutting и начал обрабатывать детали с диаметрами как у человеческого волоса, я был в восторге от инструментов, способных на такую точную работу, а также инженеров, их проектировавших. Можно подумать, что что-то такое маленькое сломается на скоростях и подачах, на которых нам нужно работать, чтобы справиться с нагрузкой от стружки при производстве тысяч мелких деталей.

Сегодня ЧПУ-компании по резке металлов имеют дополнительное преимущество инструментов, которые, если использовать их правильно, прочнее, долговечнее и точнее; некоторые даже не требуют охлаждающей жидкости, и многие доступны с разными покрытиями. Фактически, теперь есть почти бесконечные возможности в доступности инструментов; если вы можете представить определенную задачу, кто-то, вероятно, сделал инструмент, который может ее выполнить.

Более высокие скорости и подачи

Обычно есть большая разница в скоростях и подачах при использовании ЧПУ-обработки металлов для производства очень мелких деталей. Когда я впервые начинал обработку, наивысшая скорость, которую я обычно использовал, была 2000 об/мин; 10 000 об/мин было за пределами моих самых смелых мечтаний. Когда я пришел в Metal Cutting, первая работа, которую я сделал, потребовала 15 000 об/мин, чтобы сделать маленькое отверстие в детали, и, к моему удивлению, справилась с этим идеально. Сегодня, выполняя задачу, такую как резка отверстия диаметром 0,013" (0,3302 мм), я могу регулярно работать на станке со скоростью 24 000 об/мин.

В общем, скорости основаны на используемом инструменте и рекомендациях производителя инструмента; чем меньше инструменты, тем выше об/мин как правило. Каждый производитель предоставляет формулу для расчета рекомендуемой скорости и чистых метров в минуту (SFM). Подачи будут варьироваться в зависимости от инструмента и производителя, а также от обрабатываемого материала и любого типа покрытия.

Следование рекомендациям производителя по минимальным и максимальным скоростям и подачам помогает как продлить срок службы инструмента, так и обеспечить хорошие результаты. Уверен, что, как и я, 99% становщиков скажут, что они начинают медленно и корректируют по мере необходимости для достижения желаемых результатов, стремясь оставаться в пределах параметров производителя.

Подача охлаждающей жидкости на режущий край

Когда я начинал в обработке, ЧПУ-процесс резки металлов почти единогласно использовал флуд-охлаждение, где и инструмент, и деталь заливались охлаждающей жидкостью. Сегодня 99% цехов используют внутришпиндельное охлаждение, которое позволяет подавать охлаждающую жидкость прямо на режущий край и выдувать стружку из зоны, помогая предотвратить перегрев инструмента и накопление материала, которое может затупить край или даже вызвать поломку инструмента.

Будь то режущий инструмент, сверло, фреза или расточной стержень, критически важно убедиться, что стружка эвакуируется правильно; это особенно верно, когда вы делаете тысячи и тысячи деталей, как мы здесь в Metal Cutting. Кроме того, в отличие от крупных деталей, может быть труднее попасть за срез на мелкой детали. Однако наша высоконапорная подача охлаждающей жидкости помогает обеспечить отсутствие проблем с накоплением стружки или поломкой инструмента; кроме того, она помогает нам достичь прекрасной чистоты поверхности на деталях, которые мы производим.

Как и со скоростями и подачами, важно следовать рекомендациям производителя инструмента о том, какой тип охлаждающей жидкости использовать в ЧПУ-процессе резки металлов; это может помочь избежать поломок, оптимизировать срок службы инструмента и сэкономить на затратах. Здесь в Metal Cutting мы обычно используем водорастворимую охлаждающую жидкость или масло, в зависимости от рекомендаций инструмента, а также от обрабатываемого материала и предпочтений становщика.

Обучение никогда не заканчивается

Где-то я делал ЧПУ-обработку металлов с деталями, имеющими допуски от 0,020" (0,508 мм) до 0,001" (0,0254 мм), сегодня в Metal Cutting я регулярно обрабатываю детали с допусками 0,00020" (0,00508 мм) или 0,00010" (0,00254 мм), с 0,00050" (0,0127 мм) TIR. Этот переход потребовал развития новых навыков и исследования разных способов работы.

Я считаю, что это все еще верно сегодня, когда я продолжаю улучшать свои навыки и работать над дальнейшим совершенствованием ЧПУ-процесса резки металлов с каждым проектом. Даже с повторными заказами я обнаруживаю, что всегда могу делать улучшения — например, ускоряя подачу или шпиндель, используя другую охлаждающую жидкость или корректируя другие переменные для повышения производительности, сокращения времени выполнения и повышения рентабельности.

Для советов о создании лучших спецификаций для вашей точной мелкой металлической детали, скачайте наше бесплатное руководство «Как оптимизировать запрос котировки для максимальной выгоды: Часто задаваемые вопросы при закупке мелких деталей».