Что такое высокоскоростная-обработка?

Зависит от того, кого вы спрашиваете.

Некоторые люди воспринимают это как маркетинговый термин,-указывают «высокая-скорость» в спецификации и берут больше. Другие вступают в жаркие споры о точных пороговых значениях числа оборотов в минуту. Полезный ответ находится где-то посередине.

Высокоскоростная-обработка, или HSM, обычно означает резку со скоростью, в пять-десять раз превышающей нормальную для данного материала. Но понятие «нормальности» продолжает меняться по мере совершенствования инструментов и машин, поэтому и определение меняется вместе с ним. Двадцать лет назад 8000 об/мин были быстрыми. Теперь VMC начального-уровня достигают этого, даже не пытаясь.

Дело Саломона

Практически в каждой статье о HSM упоминается Карл Саломон и его немецкий патент 1931 года. Вот короткая версия: он проводил эксперименты по резке алюминия винтовыми фрезами на смехотворных для того времени скоростях-до 16 500 м/мин в некоторых тестах-и обнаружил, что температура резки не просто продолжает расти вечно. Он достигает пика при некоторой критической скорости, а затем падает по мере увеличения скорости.

Почему это имеет значение? Потому что он предполагает режим, при котором более быстрая резка фактически генерирует меньше тепла в заготовке. А для тех, кто обрабатывает детали, не терпящие термической деформации,-тонкие стенки, жесткие допуски, сложная геометрия-, это очень важно.

Тепло куда уходит?

Вот что происходит при высоких скоростях резания, по крайней мере, согласно учебникам: стружка образуется и уходит так быстро, что уносит с собой большую часть тепла резания. Некоторые источники приводят цифры вроде 90% или 95%. Честно говоря, точно измерить это сложно, и процент зависит от материала, геометрии инструмента, охлаждающей жидкости и множества других переменных.

Что проще наблюдать: при правильных параметрах HSM стружка отрывается горячей,-иногда окрашивается в синий или коричневый цвет на стали-, в то время как сама деталь остается относительно холодной. Вы можете почувствовать это. Выполните пробный рез, остановите станок, прикоснитесь к заготовке. Он не обожжет вас, даже если щепки могут.

Для изготовления форм это важно, потому что полости имеют множество особенностей, не допускающих нагревания. Тонкие ребра. Глубокие карманы. Стены практически без сквозняка. Обработайте их обычным способом, и они вырастут во время резки, затем сожмутся по мере остывания, и ваши размеры окажутся там, где вы не предполагали. Обработайте их в условиях HSM, и они останутся более стабильными по размерам.

По крайней мере, это теория. Реальные результаты зависят от множества факторов. Я видел, как магазины инвестировали в оборудование HSM и до сих пор борются с проблемами перегрева, потому что их крепление было недостаточно жестким, или они не скорректировали свою стратегию резки, или еще дюжину других вещей.

Инструментальная часть, за которую никто не хочет платить

Вы не можете выполнять HSM с помощью обычных держателей инструментов. Здесь у мастеров возникают проблемы: -они покупают высокоскоростной-шпиндель и пытаются использовать существующие инструменты CAT40 или BT30.

 

Задача по физике

 

Проблема в центробежной силе. При 15 000 или 20 000 об/мин отверстие шпинделя расширяется из-за центробежной нагрузки. Твердый хвостовик инструмента не расширяется таким же образом. Конусная посадка ослабляется. Биение увеличивается. Внезапно ваш дорогой высокоскоростной-шпиндель стал давать худшие результаты, чем ваш старый станок.

Решением является HSK-немецкая конструкция (Hohl-Schaft-Kegel, полый конический хвостовик), которая стала стандартом ISO в середине 90-х годов. Полая конструкция позволяет хвостовику расширяться вместе со шпинделем и одновременно контактировать как с конусом, так и с торцевой поверхностью. Усилие зажима увеличивается с увеличением скорости, а не уменьшается.

То, что вам никто не говорит заранее: переход на HSK означает замену всего набора инструментов. Каждый держатель, каждая цанга, каждый удлинитель. Плюс оправки и приспособления для настройки, если они несовместимы. Это быстро складывается. И затем вам нужны люди, которые знают, как правильно обращаться с инструментами HSK, -они более чувствительны к точности-, чем инструменты с крутым конусом.

Программирование – это полдела

Высокоскоростные-шпиндели ничего не дадут, если траектория инструмента постоянно вызывает замедление. Возможно, это самый большой разрыв между покупкой возможностей HSM и их фактическим использованием.

Старое-программирование пресс-форм создавало тысячи крошечных сегментов линий для аппроксимации кривых. Контролеры обрабатывали их по одному. На обычных кормах нормально. На каналах HSM контроль не успевает. Машина тормозит, догоняет, ускоряется, снова тормозит. Вы получаете резкие движения и следы на поверхности.

Но поддержка NURBS варьируется в зависимости от CAM-систем и средств управления машиной. А его правильная настройка требует знаний, которыми обладает не каждый программист. Я знаю магазины, использующие дорогое оборудование HSM с устаревшей CAM, генерирующие траектории движения инструмента по сегментам и задающиеся вопросом, почему они не видят ожидаемых результатов.

Стратегия резки также меняется. Обычная черновая обработка требует больших резов при медленной подаче-заглубляйте фрезу, нажимайте сильно. Черновая обработка HSM требует легкого радиального зацепления при высоких подачах. Резак остается загруженным, но никогда не перегружается. Силы остаются низкими. Тонкие стены не прогибаются. Маленькие инструменты не ломаются.

Чтобы это сделать правильно, требуется программное обеспечение CAM, которое поддерживает постоянные-траектории движения инструмента, и программисты, которые понимают, когда их использовать. Машина почти самая легкая часть.

Для цехов пресс-форм

Имеет ли что-либо из этого значение, зависит от того, что вы строите.

Сложные формы,-замысловатые линии разъема, оптические поверхности, тонкие сердечники, плотные затворы-затворы-приносят наибольшую выгоду. Время, которое вы потратите на установку и полировку на верстаке, преобразуется во время вращения шпинделя, которое более предсказуемо и более повторяемо. Качество поверхности машины улучшается настолько, что ручная работа значительно сокращается. Зависимость от электроэрозионной обработки снижается, поскольку вы можете фрезеровать детали, для которых раньше требовались электроды.

Простые формы с большими допусками? Расплата менее очевидна. Обычная механическая обработка вполне может подойти.

Большая часть работ по литью под давлением находится где-то посередине. Вопрос не в том, работает ли HSM,-это установлено. Вопрос в том, оправдывает ли ваш набор должностей инвестиции в оборудование, инструменты, программное обеспечение и обучение. Для каждого магазина это разные расчеты.

Я скажу одно: разрыв между магазинами, имеющими реальные возможности HSM, и магазинами, у которых их нет, увеличивается. Ожидаемые сроки выполнения заказов продолжают ужесточаться. Характеристики поверхности становятся все более требовательными. Клиенты, выполняющие сложную работу, концентрируются на поставщиках, которые действительно могут ее выполнить. Применимо ли это давление к вам, зависит от вашей позиции на рынке.

Универсального ответа не существует. Но если вы теряете расценки на сложную работу, объем работ по монтажу продолжает расти или клиенты продолжают просить ускорить выполнение сложных работ-, на эти признаки стоит обратить внимание.