Wyważenie narzędzia podczas obróbki z dużymi prędkościami

Obróbka szybkobieżna (HSM) ma wiele zalet, jednak aby obniżyć koszty skrawania i zmaksymalizować zalety obróbki szybkobieżnej, należy pokonać wiele trudności w rzeczywistej produkcji. W obróbce z dużą prędkością, gdy prędkość skrawania wzrasta, siła skrawania maleje. Dzięki tej funkcji można obrabiać części o mniejszych tolerancjach wymiarowych i chropowatości powierzchni, zwiększając prędkość wrzeciona.

Chociaż nie ma jasnej definicji obróbki z dużą prędkością, prędkość wrzeciona może osiągnąć w niektórych testach 500 000 obr/min, a w rzeczywistej produkcji może osiągnąć 100 000 obr/min. Ponieważ gdy prędkość wrzeciona przekracza 8000 obr/min, części wirujące muszą być wyważone, dlatego obróbkę z dużą prędkością można zdefiniować jako prędkość nie mniejszą niż 8000 obr/min. Gdy prędkość wrzeciona jest niższa niż 8000 obr/min i tylko wtedy, gdy rozkład masy listwy narzędziowej jest bardzo niezrównoważony, siła odśrodkowa będzie miała niekorzystny wpływ na obróbkę.

Ponieważ liczba obrabiarek o prędkości wrzeciona wyższej niż 8000 obr/min stale rośnie, niezwykle ważna staje się równowaga połączonych narzędzi, co obejmuje narzędzia i oprawki narzędziowe. Jeżeli teoretyczna oś środkowa obrotowego paska narzędzi nie jest koncentryczna z rzeczywistą osią obrotu, wystąpi brak równowagi.

Istnieje wiele kwestii, które należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu decyzji o zrównoważeniu narzędzia, a w normalnych okolicznościach wielu użytkowników ma tendencję do ignorowania tych kwestii. Jednym z najbardziej krytycznych problemów jest uszkodzenie łożysk wrzeciona obrabiarki na skutek niewyważenia narzędzia podczas obróbki z dużymi prędkościami. Niewyważone narzędzie spowoduje dodatkowe obciążenie wrzeciona, powodując przedwczesne zużycie i awarię łożyska wrzeciona. Skutkuje to nie tylko stratą czasu na naprawę i wymianę łożysk wrzeciona, ale także stratą czasu produkcji z powodu przestojów. Przewodnik: (zaczynają się pojawiać zalety szybkiego centrum obróbczego CNC z formami frezującymi)

Niewyważone narzędzie zmniejsza wydajność i trwałość narzędzia, a także powoduje drgania, które pogarszają jakość obrabianej powierzchni.

Narzędzia skrawające i uchwyty narzędziowe (zwłaszcza chwyty stożkowe 7:24) charakteryzują się wieloma potencjalnymi czynnikami niewyważenia. Gdy prędkość wrzeciona wzrasta, siła odśrodkowa spowoduje nieznaczne rozszerzenie otworu wrzeciona, a stożkowy chwyt listwy narzędziowej nie będzie mógł rozszerzać się wraz z wrzecionem, co zmniejszy powierzchnię styku pomiędzy listwą narzędziową a wrzecionem, zmniejszając w ten sposób twardość połączenia.

Niektóre czynniki niewyważenia można skorygować poprzez zmianę projektu i staranny dobór oprawki i narzędzia. Oznacza to, że konstrukcja symetryczna pozwala w pewnym stopniu uniknąć braku równowagi. Jednakże w przypadku regulowanych oprawek narzędziowych z ruchomymi częściami i asymetrycznych oprawek narzędziowych wymagany jest system regulacji wyważenia narzędzia. Gdy zmontowane narzędzie jest używane do obróbki z dużymi prędkościami, należy zwrócić szczególną uwagę na czynniki konstrukcyjne oprawki narzędziowej z chwytem stożkowym, współczynniki regulacji wyważenia oraz wybór dokładności i symetrii narzędzia.

Tolerancja wielkości stożka oprawki z chwytem stożkowym ma duży wpływ na wydajność narzędzi do obróbki wysokoobrotowej. Stopień dokładności stożka może zwykle odnosić się do międzynarodowej normy ISO1947. Tolerancja stożka służy do sprawdzania tolerancji otworu blokady wrzeciona i zbieżności listwy narzędziowej, która wpływa na wyważenie i bicie listwy narzędziowej. Stopień tolerancji stożka wrzeciona obrabiarki to zazwyczaj AT2, ale AT3 jest lepszy.

Oprócz tolerancji stożka podczas montażu narzędzia należy wziąć pod uwagę inne czynniki. Każda tolerancja sumuje się, powodując mimośrodowość narzędzia. Czynniki te obejmują bicie kołowe narzędzia, długość systemu uchwytów narzędziowych i symetrię innych części (takich jak uchwyty, pierścienie osadcze itp.).

Podczas obróbki z dużymi prędkościami musimy zdawać sobie sprawę z czynników powodujących niewyważenie i środków mających na celu zmniejszenie niewyważenia. Najbardziej wpływowym jest uchwyt narzędziowy. W obróbce z dużymi prędkościami należy w pierwszej kolejności zastosować wyważony uchwyt narzędziowy lub regulowany wyważony uchwyt narzędziowy. Zrównoważona konstrukcja uchwytu narzędziowego ma na celu zapewnienie równowagi uchwytu narzędziowego, ale nie może kompensować braku równowagi spowodowanego przez inne części podczas procesu montażu. W tej chwili zakłada się jedynie, że brak równowagi powodowany przez inne części jest znikomy, ale często nie jest to możliwe w rzeczywistej produkcji. Dlatego zalecamy pomiar niewyważenia podczas korzystania z tego uchwytu narzędziowego i, o ile to możliwe, upewnienie się, że mieści się ono w zakresie dozwolonym przez normę.

Oprócz gwarancji projektu, regulowany uchwyt narzędzia wyważającego może również kompensować niewyważenie spowodowane przez inne części podczas procesu montażu. Producenci przyjęli wiele metod wyważania oprawek narzędziowych, takich jak użycie śrub, stalowych kulek, pierścieni regulacyjnych i bloków regulacyjnych.

Zdolność regulowanego uchwytu narzędziowego do kompensacji niewyważenia jest ograniczona. W niektórych przypadkach niewyważona masa jest zbyt duża, aby przywrócić równowagę narzędzia, co powoduje, że obrabiarka nie jest w stanie pracować z zadaną prędkością. Należy zmniejszyć prędkość obrabiarki i ponownie złożyć narzędzie.

Inne czynniki ograniczające obróbkę z dużą prędkością obejmują materiał przedmiotu obrabianego, wysięg przedmiotu obrabianego, mocowanie, profil narzędzia, głębokość skrawania itp.

Proces wyważania może poprawić rozkład masy narzędzia i uchwytu narzędzia, tak aby podczas ich obrotu generowana była najmniejsza niezrównoważona siła odśrodkowa. Jednakże proces równoważenia nie może obejmować wszystkich czynników niezrównoważonych.

Każdy stopień niewyważenia masy spowoduje wibracje. Uchwyt narzędziowy i jego montaż, konstrukcja obrabiarki itp. będzie miało wpływ na charakterystykę wibracji.

ISO 1940/1 i ANSI 2.191989 to standardy definiujące stopień wyważenia. Obie normy opierają się na praktyce i stosują system poziomu G w celu określenia wymagań dotyczących równowagi. Przykładowo stopień wyważenia G2,5 oznacza, że ​​prędkość drgań obwodowych nie przekracza 2,5mm/s. Poziomy te stale rosną wraz z pojawieniem się wysokiej jakości obrabiarek, narzędzi i oprawek narzędziowych. Jeżeli nie można osiągnąć określonej równowagi, należy zmniejszyć prędkość wrzeciona.

Więcej powiązanych wiadomości z branży obróbki tłoczenia metali: