Zastosowanie narzędzi skrawających we frezowaniu wysokoobrotowym
Frezowanie wysokoobrotowe (HSM) wykorzystuje wysokie posuwy i małe parametry skrawania. Wibracje narzędzia bezpośrednio wpływają na jakość obrabianej powierzchni. Dlatego bardzo ważne jest utrzymanie równomiernej siły skrawania i unikanie wibracji narzędzia podczas obróbki wykańczającej z dużą prędkością.
1) Dobra współosiowość sprzyja równomiernemu rozłożeniu obciążenia na krawędzi skrawającej;
2) Większe zachodzenie krawędzi skrawających jest korzystne dla uzyskania równomiernej charakterystyki siły skrawania (większy kąt spirali i liczba rowków);
3) Krótka długość cięcia sprzyja uzyskaniu lepszej sztywności;
4) Przekrój poprzeczny rdzenia jest najlepszy, a koncentracja naprężeń w nacięciu najmniejsza.
Gdy do obróbki materiałów o dużej twardości stosuje się frezowanie z dużą prędkością, obciążenie krawędzi skrawającej wzrośnie, co spowoduje zwiększenie ciepła tarcia, a kąt przyłożenia narzędzia musi zostać zmniejszony. Gdy materiał jest bardzo twardy, a materiał narzędzia bardzo kruchy, może to prowadzić nawet do ujemnego ukosu.
Jeżeli dokładność obróbki jest bardzo wysoka, jako podstawowy warunek, rozmiar narzędzia wykańczającego powinien spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące tolerancji.
Materiał i powłoka:
Materiał narzędzia musi być twardszy niż materiał, który ma być obrabiany. Im twardszy materiał narzędzia, tym mniejsze zużycie narzędzia i dłuższa żywotność narzędzia.
Podczas procesu skrawania lokalna temperatura jest bardzo wysoka i konieczne jest zapewnienie odporności materiału narzędzia na utlenianie. Duże wahania obciążenia termicznego oraz wymagania dotyczące odporności materiałów narzędziowych na utlenianie powodują konieczność ostatecznego powlekania drobnoziarnistych narzędzi z węglików spiekanych. Na przykład zastosowanie TiN, TiCN i TiAlCN może lepiej wpływać na wydajność obróbki szybkościowej. Stosując strukturę nanowarstwową, CBN i PKD, można również osiągnąć wyższą wydajność.
02
Zastosowanie uchwytu narzędziowego do frezowania z dużą prędkością
Ze względu na dużą prędkość obrotową wrzeciona wymaganą przy frezowaniu z dużą prędkością, najlepiej stosować systemy uchwytów narzędziowych HSK-A i HSK-E.
Ponieważ kołnierz oprawki narzędziowej jest zamontowany na głowicy wrzeciona, oprawka narzędziowa ma wyraźne podparcie mechaniczne w kierunku Z, dzięki czemu nie wejdzie do wrzeciona ze względu na wzrost siły odśrodkowej przy wyższych prędkościach.
Równowaga dynamiczna i współosiowość
Aby osiągnąć stabilne frezowanie z dużą prędkością, ważne jest dynamiczne wyważenie narzędzia i oprawki narzędzia oraz sprawdzenie jego współosiowości zgodnie z wymaganiami. Należy również wziąć pod uwagę ograniczenie prędkości obrotowej związane z jakością wyważenia dynamicznego.
Obracający się system narzędzi ze słabą równowagą dynamiczną lub słabą współosiowością prowadzi do:
• Bardzo słaba jakość powierzchni
• Bardzo niska trwałość narzędzia
• Słaba stabilność i bezpieczeństwo przetwarzania
• Może uszkodzić wrzeciono frezujące
Niewyważenie i odchylenie od idealnej współosiowości spowodowane nagłymi zmianami w procesie przetwarzania, bardzo wyraźnie widać na poniższym schemacie:
Odchylenie współosiowości jest małe, a teoretyczna chropowatość jest niewielka
Większe odchylenie współosiowości, większa teoretyczna chropowatość
Równowaga dynamiczna ma istotny wpływ na dynamikę całego układu wirującego. Gdy nie jest wyważony, obraca się mimośrodowy obiekt. Ten ekscentryczny obiekt może wywoływać siłę odśrodkową, która rośnie wraz ze wzrostem prędkości. Dlatego niewyważenie oprawki narzędziowej w obróbce wysokoobrotowej ma szczególnie oczywiste negatywne konsekwencje. Zaleca się stosowanie interfejsu HSK-E.
Zastosowanie technologii mocowania narzędzi do frezowania wysokoobrotowego:
• Uchwyt i nakrętka
• Połączenie termokurczliwe
Ponieważ dobre właściwości tłumiące uchwytu narzędziowego z uchwytem mogą przynieść dobre wyniki w procesie obróbki zgrubnej, może on osiągnąć wyjątkowo wysoką sztywność i powtarzalność, co jest niezbędne do uzyskania idealnej powierzchni obrabianego przedmiotu.
Obkurczany uchwyt narzędziowy może uzyskać bardzo dokładną współosiowość (odchylenie mniejsze niż 0,003 mm) i przenosić duży moment obrotowy.
Struktura projektowa różnych oprawek narzędziowych o zmniejszonej średnicy:
Przenoszony moment obrotowy zależy od konstrukcji urządzenia mocującego. Struktura projektu jest inna, mogą być bardzo różne.
