Wat is precisiebewerking met hoge snelheid? HSM-gids 2024

De laatste jaren is de belangstelling voor het innovatieproces en de aanschaf en studie van nieuwe technologieën in de verspanende industrie gestaag toegenomen. Wereldwijde ondernemingen zijn meer en meer geïnteresseerd in precisiecomplexen gereedschapsmachines met hoge precisie met de mogelijkheid van meerassige bewerking van onderdelen.

Precisiebewerking met hoge snelheid

High-speed Machining (HSM) op dergelijke apparatuur wordt nu een belangrijke succesfactor voor moderne productie. Tijd zelf vereist een constante toename van productiviteit en CNC-machines en bewerkingscentra. Een aanzienlijk deel van de nieuwe machines is al ontworpen om te werken met spilsnelheden van 25 omwentelingen per minuut of meer.

Welke voordelen biedt precisiebewerking met hoge snelheid?

De voordelen van het overstappen op HSM zijn ongetwijfeld – een iVerhoging van de snijsnelheid met 20-25% verlaagt de kosten van het eindproduct met 15%! Maar bij snel frezen, snijsnelheden en voedingen zijn 5-10 keer hoger, dan bij conventionele verwerking en liggen dus in het bereik van 2 tot 20 m/min.

Hoge spilsnelheden en hoge dynamiek van de aanvoermechanismen stellen dan weer zeer hoge eisen aan de opspanning van het gereedschap in de machine op het gebied van precisie, betrouwbaarheid en stijfheid. Aan deze eisen wordt voldaan door machineonderdelen zoals krimpkousen. Het onmiskenbare voordeel van deze krimpverbinding, waarin de samenstellende delen als een geheel werken, is dat dit gewricht kan bijna oneindig vaak worden gemonteerd en gedemonteerd.

De groeiende vraag naar hydraulisch klemmen

De toenemende eisen aan de nauwkeurigheid van de bewerking van werkstukken vereisen de ontwikkeling van andere methodes om het gereedschap nauwkeurig op de machine te bevestigen. Hydraulische klemelementen voldoen volledig aan de eisen voor uiterst nauwkeurige apparatuur van een nieuwe generatie.

Hydraulische klemelementen selecteren alle openingen tussen het gereedschap en de spil. De hier bereikte minimale radiale rondloop en gereedschapsbalans is een voorwaarde voor uiterst nauwkeurige bewerkingen en een lange standtijd.

Optimale snelheid voor een bepaald metaal

Een belangrijke factor is de grootte van de gereedschapsvoedingssnelheid. De nieuwe geometrie van de snijplaten van frees- en draaigereedschappen maakt het mogelijk om de voedingssnelheden met 3-5 keer te verhogen tot 3 mm per omwenteling, wat de metaalverwijdering vergroot, ondanks het feit dat de snedediepte 1-2 mm is.

 Een van de voorwaarden voor hogesnelheidsbewerkingen en eenvoudigweg hogesnelheidsbewerkingen is dat een kleine hoeveelheid verwijdering nodig is om goed te verkrijgen oppervlakte kwaliteit en vermijd schade aan het oppervlak van het werkstuk of gereedschap.

Dit is niet zo eenvoudig te verzekeren vanwege de eigenaardigheden van de binnenlandse productie. Als gevolg hiervan is het vanwege individuele secties noodzakelijk om de snelheid over het hele oppervlak te onderschatten. Het blijkt voordeliger om met een lager toerental te frezen, maar met een grotere snedediepte worden de machines niet op volle capaciteit ingezet en neemt de bewerkingstijd van het onderdeel toe.

De ideale aanpak is om hem in een voorgeboord gat te laten zakken, maar dit is niet altijd mogelijk en handig. In deze gevallen is de snijder wordt neergelaten in een spiraal of zigzag. Op dergelijke plaatsen is het ook nodig om de snelheid te verlagen om gereedschapsbreuk te voorkomen.

Wat is de optimale snelheid voor precisiebewerking?

Geschikte spilsnelheid

De oplossing voor deze problemen is om de snelheid te verlagen op plaatsen waar grote hoeveelheden materiaal worden verwijderd, de frees wordt neergelaten enz. terwijl de hoge snelheid van het hele programma behouden blijft. Zo wordt een integraal effect van de HSM bereikt: een vermindering van de machinetijd door de intensivering van de snijomstandigheden, een algemene vereenvoudiging van het productieproces en een verhoging van de kwaliteit van de verwerking.

In deze gevallen wordt de snijplotter in een spiraal of zigzag neergelaten. Op dergelijke plaatsen is het ook nodig om de snelheid te verlagen om gereedschapsbreuk te voorkomen. De oplossing voor deze problemen is om de snelheid te verlagen op plaatsen waar grote hoeveelheden materiaal worden verwijderd, de frees wordt neergelaten enz. terwijl de hoge snelheid van het hele programma behouden blijft.

Zo wordt een integraal effect van de HSM bereikt: een vermindering van de machinetijd door de intensivering van de snijomstandigheden, een algemene vereenvoudiging van het productieproces en een verhoging van de kwaliteit van de verwerking. In deze gevallen wordt de snijplotter in een spiraal of zigzag neergelaten. Op dergelijke plaatsen is het ook nodig om de snelheid te verlagen om gereedschapsbreuk te voorkomen.

Deze laatste vereiste wordt echter steeds minder relevant met de komst van nieuwe typen gehardstalen frezen, waarvan de fabrikanten aanbevelen om de gebruikelijke snedediepte te behouden terwijl ze voldoen aan de andere vereisten voor HSM (met name fijne spoed).

Kenmerken van snel frezen

Voordelen van snel frezen

De belangrijkste moeilijkheden van snel frezen op het gebied van frezen houden verband met de organisatie van uniforme verspaning en uniformiteit van snijparameters. Als u de voedingssnelheid 5-10 keer verhoogt, zoals het geval is bij snel frezen, dan stijgt de temperatuur van de frezen slechts licht.

De reden hiervoor is dat de voedingssnelheid hoger is dan de warmtegeleidingssnelheid van het te snijden basismateriaal. De snijder "overtreft" de verspreiding van warmte, waarvan het grootste deel met spanen wordt verwijderd. Hetzelfde kan gezegd worden over de snijplotter bij het draaien.

Met de groei van de verwerkingssnelheden, nemen ook de vereisten toe voor het gereedschap dat wordt gebruikt bij de werking van de apparatuur. Dit is vooral belangrijk bij het frezen. Bij hogesnelheidsbewerkingen verhoogt de reductie van rondloop tot enkele microns de levensduur van de snijplaten met een veelvoud. Dus voor snelle verwerking worden moderne thermische klauwplaten, hydraulische klauwplaten en gebalanceerde klauwplaten (klemmen) geproduceerd waarmee u kunt werken met snelheden tot 100,000 tpm.

Gewoonlijk wordt HSM uitgevoerd in het superkritische bereik voor trillingen, omdat overal bij zulke hoge toerentallen, die worden gebruikt bij snel frezen, de resonantiefrequenties van het werkstuk, gereedschap en machinecomponenten aanzienlijk worden overschreden.

Een kenmerk van frezen op hoge snelheid is de noodzaak om alleen speciale hogesnelheidsgereedschappen te gebruiken die nodig zijn voor een dergelijk hoog toerental, waardoor alleen gereedschappen met een kleine diameter, van 15 tot 20 mm, kunnen worden gebruikt voor HSM.

Benodigde apparatuur

Voor een succesvolle toepassing van HSS moeten alle componenten van de apparatuur (machine, gereedschap, werkstukopspanning, CNC-computersysteem, besturingsprogramma) soepel en storingsvrij functioneren. Dezelfde eis geldt voor de kwalificaties van servicepersoneel. Als ten minste één onderdeel een "zwakke schakel" blijkt te zijn, leidt dit niet alleen tot schade aan het werkstuk, maar ook tot het uitvallen van dure apparatuur.

Overweeg de vereisten voor elk onderdeel van het systeem afzonderlijk:

• De werktuigmachine moet een snelheid van ongeveer 12-25 duizend tpm aanhouden en ook een betrouwbaar spilkoelsysteem hebben. Alle machinecomponenten moeten een hoge stijfheid hebben en een stabiel thermisch regime kunnen handhaven.
• Snijgereedschap - moet een grotere duurzaamheid en sterkte hebben. In de regel produceren moderne fabrikanten speciale modellen snijplotters voor snijden met hoge snelheid en geven ze de aanbevolen snijcondities aan.
• Het hulpgereedschap moet zich strikt binnen de toleranties bevinden, aangezien de kleinste maatafwijkingen bij hoge snelheid slagen veroorzaken waarvan de trillingsenergie evenredig is met de snijkrachten! Daarom moeten speciaal uitgebalanceerde klauwplaten of krimpspantangen worden gebruikt om frezen te monteren.

Freescondities om trillingen te voorkomen bij hogesnelheidsprecisiebewerkingen

Gezien het belang van het vermijden van trillingen tijdens HSM, kunnen voor elke werkstuk-gereedschapcombinatie ideale bewerkingsomstandigheden alleen experimenteel worden gevonden. De beste standtijd werd genoteerd bij het vervangen van de waterkoeling door een luchtstraalblaassysteem voor de frees.

Zoals hierboven vermeld, wordt in HSC de belangrijkste warmtestroom uit de chips verwijderd. Daarom zal het vermogen van het koelsysteem om spanen uit het snijgebied te verwijderen een aanzienlijke invloed hebben op de oppervlakteafwerking en slijtvastheid van het snijgereedschap.

Wat hierboven is gezegd, is volledig van toepassing op het mechanische deel, dwz de machine en gereedschappen. De elektronische componenten en het softwaregedeelte hebben echter niet minder invloed op de kwaliteit van producten tijdens HSM.

CNC-systeem - moet een snelheidsmarge hebben, inclusief het kunnen "vooruitkijken" en vooraf berekenen (met een snelheid van ongeveer 100-200 frames per seconde) de beweging om het gereedschap op tijd te vertragen voor de bocht en versnel dan weer – tot aan de volgende “bocht” van de freesbaan.

Samenvatting

Opgemerkt moet worden dat de introductie van nauwkeurig afgestelde algoritmen voor freesbewegingen in de praktijk van "gewone" bewerkingen op lage snelheid de kwaliteit van vervaardigde producten aanzienlijk verbetert. Daarom is er voortdurend aandacht voor de verbetering van de bewerking om het verwerkingsproces te verbeteren en het potentieel van moderne CNC-apparatuur beter te ontsluiten.

Als je er een nodig hebt CNC-bewerkingsserviceNeem gerust contact met ons op, onze engineer term heeft jarenlange ervaring op dit gebied. En we zijn in staat onderdelen met hoge toleranties te leveren tegen betaalbare prijzen.