Высокоскоростная металлообработка

Высокоскоростная обработка является одним из важных современных направлений в металлообработке. Небольшой участок реза, который удаляется на высоких скоростях является основным принципом высокоскоростной обработки металла.

Обработка металлов на высоких скоростях обосновывается т.н. кривыми Соломона, которые демонстрируют уменьшение сил резания в определенном диапазоне скоростей.

Но самым важным фактором является перераспределение тепла в зоне резания. При малых сечениях резания в этом диапазоне скоростей большая часть тепла концентрируется в стружке, не успевая проникнуть в заготовку. Благодаря этому можно обрабатывать закаленные стали, не беспокоясь об упрочнении поверхностного слоя. Поэтому основным принципом высокоскоростной металлообработки является малый участок реза, снимаемый при высоких скоростях и, следовательно, больших оборотах шпинделя и высоких подачах в минуту.

При высокоскоростной обработке рекомендуется, чтобы глубина резания не превышала 10% от диаметра инструмента. Благодаря возможности обработки закаленных сталей, можно получить поверхность с качеством, сравнимым с электроэрозионной обработкой. Основным преимуществом обработки металлов на высоких скоростях является не сокращение времени обработки за счет увеличения производительности, а повышение качества обработки и эффективное применение современного оборудования с ЧПУ.

Успешная высокоскоростная металлообработка может достигаться за счет комплекса условий, связанных с выбором технологического оборудования, режущего и вспомогательного инструмента, программного обеспечения, а также квалификации специалистов. Одним из наиболее важных факторов при высокоскоростной металлообработке является выбор режущего инструмента. Для высокоскоростной обработки требуется инструмент, способный выдерживать высокие температуры и нагрузки, сохраняя при этом острую режущую кромку. Твердосплавные и керамические инструменты часто используются при высокоскоростной обработке из-за их высокой твердости и износостойкости.

Выбор станка для высокоскоростной металлообработки

Вот несколько ключевых факторов, которые следует учитывать при выборе станка для высокоскоростной металлообработки:

Частота вращения шпинделя. Одним из наиболее важных факторов при высокоскоростной металлообработке является частота вращения шпинделя. Станки с более высокими скоростями вращения шпинделя (от 12 000 до 40 000 оборотов в минуту) обеспечивают более быстрое удаление материала и повышают производительность.

Шпиндель оказывает большое влияние на процесс обработки:

Шпиндель 15000 об/мин, конус 50, мощность 45 кВт, максимальный крутящий момент 400 Нм при 1000 об/мин, диаметр 100 мм.
Шпиндель 24 000 об/мин, конус 40, мощность 20 кВт, крутящий момент 75 Нм при 3 000 об/мин, диаметр 70 мм.
Шпиндель 40 000 об/мин, конус 30, мощность 12 кВт, крутящий момент 48 Нм при 30 000 об/мин, диаметр 45 мм.

Из вышесказанного следует, что с увеличением скорости мощность и крутящий момент уменьшаются, также как и диаметр. Это требует переключения с мощных режимов на более щадящие скорости резания.

Однако важно отметить, что одной частоты вращения шпинделя при высокоскоростной обработке недостаточно, станок также должен быть сконструирован таким образом, чтобы выдерживать напряжения, возникающие на больших скоростях, и стабилизировать температуру. Также, система ЧПУ обязательно должна иметь высокую скорость обработки кадров.

Еще одним фактором успешной высокоскоростной металлообработки является режущий и вспомогательный инструмент. Сегодня ведущие инструментальные компании предлагают широкий ассортимент фрез с подробными рекомендациями по их применению и условиям резания. Важнее правильно подобрать вспомогательные удерживающие системы. При уменьшении силы резания такие параметры, как биение фрезы, вибрация, инерционные нагрузки, становятся пропорциональными силам резания. Поэтому балансировка инструмента является важной составляющей при обработке на высоких скоростях. Для этого можно использовать специальные балансировочные патроны или оправки.

Условия восокоскоростной обработки металла

Увеличение срока службы инструмента в числе прочего зависит от процесса охлаждения. Здесь наилучшим вариантом является обдув. Поскольку тепло в большей степени накапливается в стружке, необходимо ее быстрое удаление из зоны резания.

Также важным условием является CAM-система, и подход к программированию обработки. Можно перечислить несколько правил, которыми должен руководствоваться технический специалист при составлении программы:

Малые сечения среза. Это реализуется за счет установки небольших шагов между проходами, за исключением врезания, когда проход осуществляется полной шириной фрезы. В данном случае целесообразно применение трохоидальной обработки.

Гладкая траектория инструмента. Это связано с необходимостью снижения динамических нагрузок при резком изменении направления движения инструмента. Необходимо максимально исключить углы.

Равномерная нагрузка на инструмент. При высокоскоростной обработке предпочтение следует отдавать спиральным стратегиям, при которых инструмент сохраняет непрерывный и равномерный контакт с заготовкой после врезания, или стратегиям эквидистантной компенсации контура, которые удерживают инструмент в контакте с заготовкой в течение длительного времени с одним входом и выходом.

Успешная реализация обработки металлических деталей на высоких скоростях зависит от многих факторов, но вследствие того, что сложность программ для такой обработки намного выше, очень многое зависит от технолога-программиста. Компания «Сварог» состоит из команды высококвалифицированных специалистов с опытом работы более 20 лет в металлообработке, что позволяет нам качественно и в оптимальные сроки выполнить ваш заказ.