Η κατεργασία υψηλής ταχύτητας (HSM) είναι μια σημαντική τεχνολογία που χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη τεχνολογία φρεζαρίσματος. Με την εφαρμογή της τεχνολογίας φρεζαρίσματος HSM, είναι δυνατό όχι μόνο η άλεση διαφόρων μαλακών και σκληρών υλικών, αλλά και η επίτευξη εξαιρετικής ακρίβειας του τεμαχίου εργασίας. Αυτό το άρθρο περιγράφει τις απαιτήσεις HSM για εργαλεία και βάσεις.
1. Απαιτήσεις HSM για εργαλεία κοπής
1. Γεωμετρία
Η δόνηση του εργαλείου επηρεάζει άμεσα την ποιότητα της επιφάνειας που επιτυγχάνεται με τη μηχανική κατεργασία. Επομένως, είναι εξαιρετικά σημαντικό να διατηρείτε μια ομοιόμορφη δύναμη κοπής στο εργαλείο κατά τη διάρκεια του φινιρίσματος HSM για να αποφύγετε τους κραδασμούς του εργαλείου.
Η επίδραση των παρακείμενων γεωμετρικών χαρακτηριστικών του εργαλείου στη δύναμη κοπής:
• Η καλή ομοκεντρικότητα διευκολύνει την ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου στην κοπτική άκρη
• Μεγαλύτερη επικάλυψη κοπτικής ακμής για ομοιόμορφα χαρακτηριστικά δύναμης κοπής (μεγαλύτερη γωνία έλικας και αριθμός αυλών)
• Μικρό μήκος κοπής για καλύτερη ακαμψία (η διάμετρος του άξονα μειώνεται λίγο σε σύγκριση με τα απότομα τοιχώματα του μηχανήματος)
• Καλύτερη κατάσταση διατομής πυρήνα με ελάχιστη συγκέντρωση τάσης στην εγκοπή
Υλικά υψηλής αντοχής μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία με χρήση HSM, πράγμα που σημαίνει ότι η αντίσταση στην παραμόρφωση αυξάνεται με τη σκληρότητα του προς επεξεργασία υλικού. Το αυξημένο φορτίο στην κοπτική άκρη απαιτεί σταθερό σχεδιασμό της γεωμετρίας της αιχμής. Ωστόσο, θα δημιουργηθεί περισσότερη θερμότητα τριβής στην ελεύθερη περιοχή της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας υπό υψηλή ταχύτητα κοπής, πράγμα που σημαίνει ότι η γωνία απόστασης του εργαλείου πρέπει να μειωθεί. Επομένως, η αύξηση της σταθερότητας της κοπτικής ακμής μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τη μείωση της γωνίας λοξοτομής. Σε περιπτώσεις όπου το υλικό είναι πολύ σκληρό και το υλικό του εργαλείου είναι εύθραυστο, μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε αρνητική γωνία λοξοτομής.
Οι ακτίνες που εφαρμόζουν με ακρίβεια αλέθονται στο άκρο της λεπίδας για να αποφευχθούν συνθήκες ερυθρού θερμού ή μερικό σπάσιμο των άκρων όταν θερμαίνεται ξαφνικά.
Εάν η ακρίβεια σχήματος του τεμαχίου εργασίας απαιτείται να είναι πολύ υψηλή, η ακτίνα του σφαιρικού τμήματος του χρησιμοποιούμενου εργαλείου φινιρίσματος έχει άμεσο αντίκτυπο στην ακρίβεια σχήματος του προς επεξεργασία τεμαχίου. Ως εκ τούτου, ως βασική προϋπόθεση, είναι πολύ σημαντικό να χρησιμοποιείτε εργαλεία με πολύ σφιχτές ανοχές ακτίνας (στην περιοχή micron) κατά το φινίρισμα πολύ ευαίσθητων εξαρτημάτων.
2. Υλικά και Επιστρώσεις
Το υλικό του εργαλείου πρέπει να είναι σκληρότερο από το προς κατεργασία υλικό. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά σκληρότητας μεταξύ του υλικού του τεμαχίου εργασίας και του υλικού εργαλείου, τόσο λιγότερη φθορά του εργαλείου και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Λόγω των υψηλών τοπικών θερμοκρασιών, είναι επίσης απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το υλικό του εργαλείου είναι ανθεκτικό στην οξείδωση.
Οι μεγάλες διακυμάνσεις στο θερμικό φορτίο και η ανάγκη για αντίσταση στην οξείδωση του υλικού του εργαλείου οδηγούν στην τελική ανάγκη για επιστρώσεις σε σώματα εργαλείων με λεπτόκοκκο καρβίδιο βολφραμίου.
Τα δοκιμασμένα και δοκιμασμένα συστήματα επίστρωσης όπως το TiN, το TiCN και το TiAlCN φτάνουν γρήγορα τα όριά τους στην επεξεργασία HSM. Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί συστήματα επικάλυψης πολλαπλών συστατικών, βασισμένα σε νιτρίδια με υψηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνιο, σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία όπως ύττριο, βανάδιο ή ταντάλιο. Υψηλότερη απόδοση μπορεί επίσης να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας δομές νανοστρωμάτων, CBN και PKD.
2. Απαιτήσεις HSM για θήκες εργαλείων
Λόγω των υψηλών στροφών ατράκτου που απαιτούνται στην κατεργασία HSM, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε τα συστήματα συγκράτησης εργαλείων HSK-A και HSK-E. Δεδομένου ότι η φλάντζα του συγκρατητήρα εργαλείου είναι τοποθετημένη στην κεφαλή του άξονα, η θήκη εργαλείου έχει μια καθορισμένη μηχανική στήριξη στην κατεύθυνση Z, επομένως σε υψηλότερες ταχύτητες δεν σύρεται στον άξονα λόγω αυξημένων φυγόκεντρων δυνάμεων.
Θεμελιώδη σφάλματα μπορεί να έχουν ήδη συμβεί στη φάση προετοιμασίας της διαδικασίας, καθιστώντας λιγότερους κραδασμούς και τον ασφαλή έλεγχο της διαδικασίας αδύνατον. Για να επιτύχετε σταθερή κατεργασία HSM, είναι απαραίτητο να ισορροπήσετε και να ελέγξετε την ευθυγράμμιση του συγκροτήματος εργαλείου και βάσης εργαλείων όπως απαιτείται. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη το όριο ταχύτητας περιστροφής που σχετίζεται με τη μη ισορροπημένη μάζα.
Ένα κακώς ισορροπημένο ή κακώς ευθυγραμμισμένο σύστημα περιστροφικών εργαλείων θα έχει ως αποτέλεσμα:
• πολύ κακή ποιότητα επιφάνειας
• πολύ χαμηλή διάρκεια ζωής εργαλείου
• Κακή σταθερότητα και ασφάλεια της διαδικασίας
• Πιθανή ζημιά στον άξονα φρεζαρίσματος
Η ανισορροπία και η απόκλιση από την ιδανική συγκεντρότητα που προκαλείται από απότομες αλλαγές στη διαδικασία μπορεί να φανεί πολύ καθαρά στο παρακάτω σχηματικό διάγραμμα:
Καμία απόκλιση σε σύγκριση με την τέλεια ομοκεντρικότητα: μικρότερη θεωρητική τραχύτητα
Απόκλιση από την τέλεια ομοκεντρικότητα: μεγαλύτερη θεωρητική τραχύτητα
Η μάζα ισορροπίας έχει σημαντική επίδραση στη δυναμική απόδοση ολόκληρου του περιστρεφόμενου συστήματος.
Η ανισορροπία ισοδυναμεί με το να περιστρέφεται ένα έκκεντρο αντικείμενο. Αυτό το έκκεντρο σώμα μπορεί να προκαλέσει μια φυγόκεντρη δύναμη που αυξάνεται τετραγωνικά με την ταχύτητα περιστροφής. Αυτό σημαίνει ότι η ίδια ανισορροπία προκαλεί 441 φορές περισσότερη φυγόκεντρη δύναμη σε έναν άξονα στις 42,000 σ.α.λ. από ό,τι σε έναν άξονα στις 2,000 σ.α.λ. (212=441). Ως εκ τούτου, μια ανισορροπία της διάταξης συγκράτησης εργαλείου στη μηχανική κατεργασία υψηλής ταχύτητας έχει ιδιαίτερα έντονες δυσμενείς συνέπειες.
Εφαρμόζοντας την τεχνολογία σύσφιξης εργαλείων στο HSM, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βάσεις εργαλείων με:
• Κολλέτες και
• Μειωτές
Εναλλακτικά συστήματα όπως οι σύνδεσμοι Weldon δεν συνιστώνται καθώς έχουν σημαντικά μειονεκτήματα στην επεξεργασία HSM.
Λόγω των καλών ιδιοτήτων απόσβεσης των συγκεντρωμένων εργαλειοθήκης που δίνουν καλά αποτελέσματα κατά τη διαδικασία της χονδροποίησης, μαζί με τις αναγωγικές αρθρώσεις μπορεί να επιτευχθεί πολύ υψηλός βαθμός ακαμψίας και επαναληψιμότητας. Αυτό είναι απαραίτητο για να αποκτήσετε μια τέλεια επιφάνεια τεμαχίου εργασίας. Η χρήση μειωτήρων σάς επιτρέπει να επιτύχετε πολύ ακριβή ομόκεντρο (λιγότερη από 0,003 mm απόκλιση) και υψηλή ροπή μεταφοράς.
Δομή σχεδίασης διαφόρων υποδοχών εργαλείων μείωσης: η ροπή μετάδοσης εξαρτάται από τη δομή σχεδιασμού του εξοπλισμού σύσφιξης. διαφορετικές δομές σχεδιασμού, μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές.
