В различных производственных процессах высокоскоростная обработка внесла много усовершенствований. Процесс обеспечивает лучшую размерную точность и повышенную MRR (скорость съема материала). В этой записи блога мы рассмотрим основные методы, практическое применение и критические соображения относительно высокоскоростной обработки. Но сначала мы расскажем вам, что такое высокоскоростная обработка.
Что такое высокоскоростная обработка (HSM)?
Высокоскоростная обработка — это современный метод производства, который позволяет очень быстро удалять материал посредством быстрой и легкой резки. Он использует специальные режущие инструменты и скорости до 15,000 XNUMX об/мин. Кроме того, для этой обработки нам необходимо очень тщательно спланировать траекторию движения инструмента.
Основные методы высокоскоростной обработки на станках с ЧПУ
Адаптивная очистка
Это процедура обработки, которая обеспечивает максимальный съем материала при сохранении сбалансированной нагрузки на инструмент. Траектория резания системы изменяется в зависимости от толщины материала. В более тонких областях она режет глубже, а в более толстых случаях она уменьшает глубину. Такой подход продлевает срок службы инструмента и ускоряет процесс обработки.
Обработка с постоянной высотой гребешка
Обработка с постоянной высотой гребешка обычно направлена на достижение равномерной отделки поверхности путем сохранения одинакового шага между проходами. Метод вычисляет траектории инструмента, которые гарантируют одинаковую высоту гребешка, что в свою очередь приводит к равномерной и гладкой отделке независимо от геометрии детали. Он автоматически адаптируется к кривизне поверхности и устраняет избыточную обработку в крутых областях.
Трохоидальное фрезерование
В этой технике круговые траектории инструмента с одновременным движением вперед используются для фрезерования пазов, шире диаметра фрезы. Она обеспечивает выдающийся MRR из-за минимального радиального контакта и большой осевой глубины. Метод особенно эффективен при работе с прочными материалами, такими как инконель и титан.
Оптимизация скорости подачи и скорости шпинделя
Определение оптимальных параметров
Для расчета оптимальных параметров используются две критические формулы. Первая — скорость подачи (IPM) = RPM × Количество зубьев × Нагрузка на стружку. Вторая — скорость шпинделя (RPM) = (скорость резания × 3.82)/Диаметр инструмента. Кроме того, конкретные скорости резания также зависят от свойств материала — для алюминия требуется 300–1000 SFM, а для титана — от 30 до 60 SFM.
Влияние на качество поверхности и срок службы инструмента
Как качество поверхности, так и долговечность инструмента зависят от скорости подачи и скорости. Более быстрая резка приведет к большему количеству тепла, и, таким образом, режущий инструмент будет быстрее изнашиваться. С другой стороны, более низкие скорости подачи приводят к более гладким поверхностям, но они могут вызвать слишком большое трение инструмента и накопление тепла.
Применение высокоскоростной обработки
Изготовление штампов и пресс-форм
Высокоскоростная обработка используется в производстве штампов и пресс-форм для изготовления полостей пресс-форм, стержневых вставок, прототипной оснастки и закаленных стальных инструментальных изделий. Высокие скорости шпинделя и небольшие радиальные разрезы позволяют процессу производить превосходную отделку поверхности. Кроме того, он также устраняет необходимость в EDM операции и ручная полировка.
Производство медицинских изделий
Хирургические инструменты, ортопедические устройства, микрохирургические инструменты, прототипы медицинских устройств и имплантаты производятся с использованием высокоскоростной обработки. Этот процесс позволяет получить гладкие поверхности, а также строгие допуски для имплантатов. Это необходимо для функциональности устройства и защиты пациента.
Аэрокосмическая промышленность:
Высокоскоростная обработка имеет решающее значение для изготовления критических компонентов в аэрокосмической отрасли. Крылья, переборки, шасси, кожухи двигателей и лопатки турбин изготавливаются с использованием высокоскоростной обработки. Этот метод отлично подходит для обработки сложных металлов, таких как инконель и титан. Он снижает теплообразование, износ инструмента и, таким образом, помогает поддерживать структурную целостность этих важных деталей.
Автомобильная промышленность:
Детали трансмиссии, блоки двигателя, головки цилиндров, детали турбокомпрессора и компоненты подвески изготавливаются с помощью высокоскоростной обработки. Быстрое и точное удаление материала приводит к лучшему качеству деталей и сокращению производственных циклов.
Соображения по внедрению высокоскоростной обработки
Выбор станка
Первое, на что вам нужно обратить внимание, это какой станок вы хотите выбрать. Для идеальной производительности ваш инструмент должен обеспечивать стабильность, сохранять точный контроль и предлагать высокие скорости вращения шпинделя.
Жесткость машины и демпфирование
Вам нужна устойчивая, жесткая машина с динамическая жесткость >50 Н/мкм, если вы хотите избежать неточностей в конечной части. Кроме того, демпфирующие системы также важны для устранения вибраций. Поэтому выбирайте машины, изготовленные из усиленных соединений и гибридных композитных материалов, чтобы уменьшить вибрацию на высоких скоростях.
Возможности шпинделя
Вам нужно выбрать шпиндель, который вращается быстро на высоких скоростях вращения и не будет идти вразрез с точностью. Поэтому выбирайте шпиндели с прямым приводом, потому что они вращаются быстрее и эффективнее. Кроме того, вы также можете использовать гибридные керамические подшипники и масляно-воздушная смазка настройки для лучшей производительности HSM.
Материал и геометрия инструмента
Для высокоскоростной обработки необходимо выбрать правильный материал и геометрию инструмента. Твердый сплав или керамика — это те материалы, которые могут выдерживать высокие скорости резания, даже если они превышают 15,000 XNUMX об/мин. Результаты обработки напрямую зависят от конструктивных особенностей инструмента, таких как передний угол и количество флейт.
Термическое управление
Тепло, выделяемое при высокоскоростной обработке, может повредить инструменты и заготовки. Поэтому следует использовать криогенное охлаждение или системы подачи охлаждающей жидкости под высоким давлением, работающие под давлением 1000+ PSI в зону резания. Эти системы очень быстро удаляют стружку из зоны резания, снижают износ инструмента и предотвращают перегрев.
Программное обеспечение и программирование CAM
Вам следует использовать передовое программное обеспечение CAM, работающее на основе расчета поверхности вместо треугольной сетки. Это программное обеспечение позволит вам сделать траектории инструмента максимально эффективными в зависимости от используемого вами инструмента и материала. Автоматическое распознавание элементов должно быть реализовано для автоматического нахождения заданного типа элемента на детали, например, кармана или отверстия. Это сокращает фазу программирования, поскольку ручной ввод больше не требуется.
Контроль вибрации и дребезга
Вам необходимо установить гидравлические расширительные держатели инструмента и гидростатические направляющие, чтобы зафиксировать инструмент на месте и поглотить вибрации. Более того, акселерометры в системах мониторинга в реальном времени могут обнаружить вибрацию на скоростях выше 20,000 XNUMX об/мин. После этого они изменяют скорость вращения шпинделя и поддерживают траектории зацепления инструмента постоянными.
Смазочно-охлаждающая жидкость и смазка
Выбор используемой вами смазочно-охлаждающей жидкости очень важен для охлаждения как заготовки, так и инструмента. Для скоростей свыше 100 м/мин эмульсии на водной основе обеспечивают превосходное охлаждение. Вам необходимо использовать системы подачи под высоким давлением, чтобы гарантировать постоянный поток охлаждающей жидкости. Так она может работать должным образом, смазывая и охлаждая зону резания.
Преимущества высокоскоростной обработки
- Высокоскоростная обработка в основном снижает силы резания, что предотвращает износ инструмента. Это увеличивает срок службы инструмента и уменьшает количество смен инструмента.
- Он обеспечивает выдающуюся отделку поверхности со значениями Ra до 0.2 мкм. Это достигается за счет сочетания минимального контакта инструмента и более низких нагрузок на стружку. Высокая скорость вращения шпинделя снижает силы резания и создает меньше стружки. Поэтому нет необходимости во вторичных операциях по отделке.
- HSM улучшает производство, быстро удаляя материалы и сокращая время цикла процесса на скоростях свыше 15,000 XNUMX об/мин. Таким образом, он не только улучшает общую производительность, но и эксплуатационную квалификацию.
Проблемы высокоскоростной обработки
- HSM имеет большие первоначальные затраты, связанные со специализированным оборудованием, т. е. высокоскоростными шпинделями, прецизионным инструментом и новейшими системами ЧПУ. Иногда это первоначальное финансовое бремя становится препятствием.
- Машины и инструменты, используемые при высокоскоростной обработке, испытывают высокую нагрузку. Из-за этого они нуждаются в частом контроле и обслуживании для обеспечения длительной производительности.
Подводить итоги
Высокоскоростная обработка (HSM) — это большой шаг вперед в промышленных технологиях. Сложные системы управления, передовые инструменты и оптимизированные настройки резки объединены вместе, чтобы обеспечить выдающуюся производительность и точность. Первоначальные затраты высоки, но преимущества, которые она дает, еще лучше, например, лучшая отделка поверхности, более длительный срок службы инструмента и более короткие производственные циклы.
Если вам требуются какие-либо услуги высокоскоростной обработки, то RICHCONN это лучший вариант. Вы можете Свяжитесь с нами в любое время.
Смежные вопросы
Каковы скорости высокоскоростной обработки алюминия 6061?
Инструменты из карбида без покрытия можно использовать для резки алюминия 6061 с оптимальной скоростью в диапазоне 300–1000 м/мин. Однако с инструментами из PCD она увеличивается до 2000–2500 м/мин. Скорость подачи алюминия 6061 обычно составляет от 0.005 до 0.010 дюймов на зуб.
Можно ли использовать черновые концевые фрезы для высокоскоростной обработки?
Да, высокоскоростная обработка выполняется с использованием черновых концевых фрез. Инструменты имеют грубую структуру зубьев и 3–7 канавок для быстрого съема материала.
Высокоскоростная обработка и традиционная обработка: в чем разница?
Обычная обработка выполняется на скорости < 10,000 10,000 об/мин, тогда как HSM работает на скорости 100,000 40–180 XNUMX об/мин со скоростью подачи XNUMX–XNUMX м/мин.
Какие станки лучше всего подходят для высокоскоростной обработки?
Для HSM требуются специальные характеристики станка, такие как линейные двигатели с ускорением 2g, прочные полимерно-гранитные основания и шпиндели с прямым приводом со скоростью более 20,000 160 об/мин. Некоторые известные станки HSM — это Matsuura LX-400 и Mikron Mill-S-XNUMX-U.
