• Главная

 

курсы валют
Доллар США 59.3612 0.11
Евро 69.7197 0.07

Дата: 19.08.2017

 


 

Задать вопрос консультанту он-лайн.

Мы делаем поставки во все регионы России и ближнего зарубежья:

  • Москва
  • Минск
  • Алматы
  • Архангельск
  • Астрахань
  • Барнаул
  • Белгород
  • Брянск
  • Великий Новгород
  • Владимир
  • Волгоград
  • Воронеж
  • Екатеринбург
  • Иваново
  • Ижевск
  • Иркутск
  • Казань
  • Калининград
  • Калуга
  • Кемерово
  • Киров
  • Кострома
  • Краснодар
  • Красноярск
  • Курск
  • Липецк
  • Мурманск
  • Набережные Челны
  • Нижний Новгород
  • Новокузнецк
  • Новосибирск
  • Омск
  • Орел
  • Оренбург
  • Пенза
  • Пермь
  • Петрозаводск
  • Псков
  • Ростов-на-Дону
  • Рязань
  • Самара
  • Санкт-Петербург
  • Саратов
  • Смоленск
  • Ставрополь
  • Сыктывкар
  • Тверь
  • Томск
  • Тольятти
  • Тула
  • Тюмень
  • Ульяновск
  • Уфа
  • Чебоксары
  • Челябинск
  • Ярославль

ООО Инженерный Консалтинг

Режущий инструмент для HSM обработки

Печать

Характеристики режущего инструмента

В процессе, оптимизированном для HSM обработки, именно режущий инструмент наиболее часто служит причиной ограничения скорости резания и производительности.

Достижения в области технологии создания режущего инструмента сделали возможным осуществление HSM. Постоянные исследования и регулярные открытия в этой области дают надежду, что сдерживающий фактор, обусловленный ограниченными возможностями инструмента в сравнении с оборудованием, будет преодолен.

Стойкость инструмента при фрезеровании обусловлена материалом режущего инструмента, качеством поверхностного покрытия, точностью и особенностями геометрии. Характеристики режущего инструмента для HSM могут быть классифицированы следующим образом.

  1. Способность сопротивляться высоким механическим и тепловым воздействиям. Мелкозернистый карбид (размер частиц карбида от 1 до 0.4 микрона) с покрытием на основе карбида титана — это наилучшая комбинация, обеспечивающая износостойкость, сопротивление высокой температуре, низкий коэффициент трения и защиту от трения стружкой.
  2. Более точная геометрия, чем у обычного режущего инструмента. Значение предела точности (допуск) на диаметр 0.02 мм (.0007") и значение предела точности радиуса режущей кромки 0.01 мм (.0004") — вдвое меньше, чем предел точности обычного инструмента.
  3. Фрезы, предназначенные для HSM обработки закаленных сталей, имеют центральные стержни большего диаметра и более мелкие зубья, чем обычные фрезы. За счет этого инструмент обладает большей жесткостью, а значит — имеет лучшие характеристики сопротивляемости деформации и вибрации. Угол наклона спирали (длина режущей кромки) зуба должен быть наибольшим из возможных.

Рекомендуется в качестве поставщиков рассмотреть следующие фирмы-производители режущего инструмента, доминирующие на соответствующем рынке и предлагающие взвешенное соотношение «цена-качество» для обработки определенных типов материалов:

Материал Фирмы-производители
Алюминиевые сплавы

SECO, ISCAR, FRAISA, HANITA, MITSUBISHI

Дерево

SECO, DIMAR, FRAISA

Графит

SECO, HANITA, MITSUBISHI

Закаленные стали

SECO, ISCAR, HANITA, MITSUBISHI

Жаропрочные стали

SECO, HANITA

Нержавеющие стали

SECO, ISCAR, FRAISA, HANITA, MITSUBISHI

Титан и титановые сплавы

SECO, HANITA, ISCAR

Полимеры

SECO, FRAISA

Жесткость инструмента

Высокая скорость вращения шпинделя увеличивает влияние вибрации инструмента на процесс резания. Чтобы стойкость инструмента и качество поверхности были удовлетворительными, необходимо использовать жесткий инструмент, причем каждый лишний миллиметр вылета имеет большое значение. Инструмент с малым вылетом имеет наименьшую деформацию и менее подвержен вибрации.

Зернистость твердого сплава

При HSM обработке используются инструменты в основном из твердого сплава. При выборе сорта твердого сплава нужно учитывать не только его твердость, но и значение сопротивления изгибу, так как обработка производится с высокой частотой ударов режущей кромки о металл. Воздействие вибрации и температурных колебаний на высоких скоростях еще более усугубляют общую картину. Инструмент из твердого сплава с более высоким значением сопротивления изгибу менее подвержен повреждениям или трещинам в результате ударов о металл или стружку.

Хорошим сочетанием достаточного значения твердости и удовлетворительного значения сопротивления изгибу обладают твердые сплавы с зерном маленького размера (менее 0.5 микрона). Сегодня существуют технологии получения твердых сплавов с абсолютно малым размером зерна, обладающих большим сопротивлением изгибу при малом уменьшении твердости.

Покрытие

Правильно выбранное покрытие значительно удлиняет жизнь инструмента, обеспечивая дополнительную защиту твердого сплава от трения и высокой температуры. Обычно используются три типа покрытия:

Алюмонитрид титана (TiAlN). Служит превосходным теплоизолятором в операциях обработки, характеризующихся высокими температурами, в том числе без применения СОЖ. Это покрытие характеризуется следующим:

  •  

    Сопротивление высокотемпературному износу. Покрытие TiAIN позволяет инструменту сохранять сопротивление износу при высокой температуре, так как имеет температуру плавления приблизительно на 35% больше, чем нитрид титана (TiN).
  • Скользящий эффект. Наружный слой покрытия TiAIN представляет собой оксид алюминия, который является одновременно твердым и скользящим. Хорошо защищая инструмент от износа, оксид алюминия как бы смазывает горячую стружку, чтобы она скользила по поверхности фрезы без теплопередачи и прилипания. Низкий коэффициент трения делает это покрытие эффективным для обработки графита, чугуна и других абразивных материалов.

Нитрид карбида титана (TiCN). Толстое, многослойное покрытие, которое преимущественно применяется для обработки стали. Недостаток этого покрытия состоит в том, что его нельзя наносить повторно. Инструменты, покрытые однажды TiCN, обычно повторно покрываются TiN.

Покрытие TiCN — недорогое, применяется там, где твердость заготовки меньше 42 НRc и скорость резания не больше 240 м/мин. При этих условиях резания рекомендуется использовать охлаждающую эмульсию.

Нитрид титана (TiN). Это покрытие очень дешевое и хотя не может работать в условиях, в которых работают предыдущие два покрытия, оно является самым универсальным и рентабельным.

Формулы и технологии нанесения покрытий, разработанные для HSM обработки, постоянно изменяются, и регулярно (примерно раз в полгода) совершаются революционные открытия в этой области. Некоторые производители режущего инструмента утверждают, что работают над формулой покрытия, которое сочетает в себе лучшие свойства всех представленных выше покрытий.

Меры предосторожности Центробежная сила при высокой скорости вращения шпинделя может превратить слабо закрепленную вставку, винт или любой из компонентов инструмента в опасный снаряд.

Например, энергия вставки массой 15 граммов, которая вырывается из державки диаметром 40 мм при вращении инструмента 40000 оборотов в минуту, будет эквивалентна энергии пули такого же веса, выпущенной из пистолета (см. рисунок).

Image

Энергия вставки

 

Соблюдайте следующие меры предосторожности и запомните:

  • не превышайте максимальную скорость вращения шпинделя;
  • не превышайте максимальную безопасную скорость вращения, рекомендованную для используемого инструмента;
  • всегда следуйте инструкциям по соблюдению мер предосторожности;
  • регулярно проверяйте режущий инструмент и компоненты инструментальных патронов на наличие трещин или иных дефектов;
  • производите обработку только в пределах указанной рабочей зоны станка.

Заточка режущего инструмента

Небольшие изменения в геометрии режущего инструмента могут оказать существенное влияние на эффективность процесса HSM. Чтобы обеспечить постоянство геометрии режущего инструмента, рассмотрите следующие рекомендации:

  • используйте режущий инструмент одной фирмы (для каждого типа инструмента);
  • для переточки инструмента используйте прецизионный станок с возможностью шлифования по ЧПУ программе.

Цанговые патроны

Цанговый патрон служит звеном, связывающим шпиндель и режущий инструмент, и от него более всего зависит сбалансированность всей системы. С увеличением скорости вращения шпинделя, эффективность процесса становится во многом зависящей от типа цангового патрона.

Небалансируемые инструментальные патроны можно применять только до частоты вращения инструмента 8000 об/мин.

При HSM обработке особую роль играют такие факторы, как концентричность и баланс системы «шпиндель — цанговый патрон — режущий инструмент». Концентричность влияет на то, что режущие кромки всех зубьев будут вращаться по одному радиусу и срезать одинаковый съем. Баланс влияет на то, что вес будет распределен равномерно, и центробежная сила не создаст вибрацию, которая повредит процессу.

Биение шпинделя является очень критичной величиной для достижения требуемой точности. Биение режущей кромки должно быть максимум 10 мкм. Каждые 10 мкм биения уменьшают стойкость инструмента на 50%. Даже если инструмент, цанговый патрон и шпиндель точно сбалансированы в отдельности, все равно существуют несколько источников общей несбалансированности. Одним из них может оказаться технологический зазор между конусом цангового патрона и шпинделем, если в него попадет стружка или грязь.

Чтобы концевая фреза вращалась с частотой 20000 об/мин, она может иметь момент дисбаланса порядка 20 гмм, а при 5 гмм скорость вращения может быть намного больше. Момент дисбаланса напрямую зависит от вибрации подшипника, частоты вращения шпинделя и общего веса патрона и инструмента.

Очень трудно сбалансировать инструмент совершенно точно, поэтому в качестве оптимального обычно принимается то значение баланса, при котором дальнейшая балансировка не влияет на точность и шероховатость обработанной поверхности.

Несбалансированность инструмента, приемлемая для процесса, определяется силами резания и условиями равновесия станка, а вернее — диапазоном, в котором эти два аспекта воздействуют друг на друга.

Широко применявшиеся на станках с ЧПУ патроны с конусом 7:24 имеют слишком большую массу, что приводит к появлению осевой составляющей центробежной силы, сопоставимой с силой закрепления хвостовика инструмента в шпинделе. Так как эти силы направлены в противоположные стороны, то происходит раскрепление инструмента, нарушение его базирования и, следовательно, потеря его точности и жесткости. Поэтому был предложен ряд конструкций, позволяющих значительно снизить указанные потери. После промышленных испытаний выбор был сделан в пользу полых конических хвостовиков HSK (см. рисунок), которые можно применять для любого обрабатывающего центра, работающего при 12000 об/мин и выше.

Image

Типы инструментальных патронов

В последнее время наблюдается тенденция расширения применения патронов, в которых зажим инструмента производится методом тепловой посадки с натягом. Установка для нагрева представляет собой позиционный поворотный стол. В одной позиции производится нагрев патрона, извлечение старого инструмента и установка нового. В других позициях патроны с установленным инструментом остывают.

Тепловые патроны позволяют передавать в 2—4 раза больший крутящий момент. Обеспечивается концентричность крепления инструмента в пределах 3 мкм, благодаря чему значительно возрастает стойкость инструмента и увеличивается точность обработки. HSM обработка — наиболее перспективная область применения патронов с тепловым зажимом.

 
     

© ООО "Инженерный консалтинг", 2003-2013, +7 (495) 995-96-96, 287-31-31, +7 (499)670-95-50 info@e-consul.ru

    Успешный поставщик