От Rene 41, нержавеющей стали 718 и инконеля 625 до титана и углеродного волокна, материалы, используемые в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также при исследовании космоса, по-прежнему создают серьезные проблемы с зажимом инструмента.
Эти проблемы усугубляются сложной геометрией заготовок с глубокими полостями, функциями, требующими больших вылетов инструмента, и работами, требующими фрез малого диаметра. Закрепление инструмента так же важно, как и машина, на которой он работает, а некачественный инструмент может помешать машине работать в полную силу. По этим причинам мастерские обращаются к высококачественной и точной оправке инструмента.
Поскольку многие из этих материалов трудно поддаются режущим инструментам, мастерские постоянно стремятся обеспечить максимально возможный срок службы инструмента. Для одного цеха простой переход на высокоточную механическую систему крепления резко увеличил срок службы инструмента с обработки 100 стальных деталей на один резец до 700.
Резцедержатель уменьшает TIR
Когда дело доходит до зажима инструмента, одним из ключей к увеличению срока службы фрезы является держатель, обеспечивающий сверхнизкое суммарное индицируемое биение (TIR). Цель состоит в том, чтобы максимально приблизиться к нулю TIR. По словам компании, с каждым 0,0001 дюйма уменьшения TIR срок службы инструмента может увеличиться более чем на 50%.
Другим примером, когда требуется уменьшенное TIR резца, являются большие вылеты инструмента для обработки сложных деталей в деталях, которые не обеспечивают большого зазора. Магазины аэрокосмической, оборонной и космической промышленности часто используют фрезы диаметром всего 0,128 дюйма в шпинделях станков CAT 40, при этом инструменты выступают на 8 дюймов из носика шпинделя. Достижение TIR 0,0002 дюйма и менее в таких приложениях с вылетом почти полностью зависит от точности державки.
Характеристики и особенности деталей, которые связаны с 5-осевой обработкой, такие как те, которые обычно связаны с 3D-печатными металлическими деталями, увеличивают риск биения и поломки фрезы. В аэрокосмической, оборонной и космической отраслях 3D-печатные детали из металла, изготовленные из таких материалов, как 718 Inconel и титан, являются обычным явлением, и на изготовление некоторых из этих деталей может уйти до 40 часов. Мастерские имеют один шанс правильно их обработать и должны использовать державки, которые не только обеспечивают низкий TIR, но и обеспечивают необходимую прочность и устойчивость.
Каттеры создают дилемму
Помимо сложных деталей, цельнокерамические фрезы для обработки никелевых и других жаропрочных сплавов представляют собой дилемму для мастерских в аэрокосмической, оборонной и космической отраслях. Цельнокерамические фрезы выделяют значительное количество тепла, которое может повлиять на целостность удерживания деталей. некоторые типы держателей инструмента. Например, державки, которые используют тепло или гидравлику для зажима, могут подвергаться риску из-за более высоких, чем обычно, уровней тепла, выделяемого при обработке керамическими инструментами. Механические системы, однако, не подвержены влиянию сильной жары.
Помимо проблем, связанных с металлическими заготовками, изделия, изготовленные из композитных материалов на основе углеродного волокна, также вызывают проблемы со сроком службы инструмента и с удерживанием инструмента. Магазины должны использовать инструменты, разработанные специально для материалов, которые являются чрезвычайно абразивными. Во время резки эти инструменты прижимают материал детали одновременно вниз и вверх, чтобы предотвратить расслоение слоев.
При удержании этих инструментов поддержание низкого TIR снова имеет решающее значение для достижения качества деталей и максимально возможного срока службы инструмента, но выпадение инструмента также является серьезной проблемой, особенно когда мастерские хотят, чтобы фрезы работали на максимальных оборотах. Чтобы бороться с этим, держатели инструментов нуждаются в огромной силе захвата в сочетании с каким-либо блокирующим механизмом удержания инструмента.
Охлаждение на основе CO 2
Поскольку цеха не могут использовать обычную охлаждающую жидкость при обработке композитов из углеродного волокна, многие используют системы охлаждения на основе CO 2 . Эти системы используют сверхкритический CO 2 не только для охлаждения, но и для смазки и удаления стружки. Не все державки подходят для подачи охлаждающей жидкости CO 2 , а с некоторыми из них замена инструмента также может занимать много времени. В сочетании с новейшими технологиями режущего инструмента и правильными держателями системы охлаждения CO 2 могут обеспечить повышение производительности в диапазоне 70%.
По сравнению с термозажимными системами, механические системы обеспечивают оптимальную подачу CO 2 и самую быструю и легкую смену инструмента. Для термоусадки тонкие рубиновые сопла, используемые для подачи CO 2 к резакам, должны быть удалены до нагревания держателя для замены инструмента — задача, которая может занять несколько часов.
И наоборот, некоторые механические системы крепления инструмента включают в себя модифицированные цанговые патроны, предназначенные либо для сквозного, либо для внешнего охлаждения CO 2 , что не влияет на время замены инструмента. Охлаждающая жидкость CO 2 также может подаваться через модифицированные цанговые держатели с пазами размером 150 мкм, которые направляют охлаждающую жидкость вокруг хвостовика и вдоль внешних сторон композитного инструмента.
Охлаждение CO 2 особенно эффективно при профилировании и сверлении композитов из углеродного волокна. Эти преимущества включают резкое охлаждение режущей кромки режущего инструмента, что снижает износ и продлевает срок службы инструмента. Однако наиболее важно то, что инструмент будет намного лучше прорезать слои углеродного волокна с меньшим количеством рваных краев, если они вообще будут.
Для сверления вместо больших сквозных отверстий, используемых с циркуляционной охлаждающей жидкостью, отверстия для CO 2 намного меньше, в диапазоне от 150 до 300 мкм. Эти крошечные отверстия охлаждают не только сверло, но и материал, поэтому сверло делает чистые входы и выходы. Как внутренние, так и внешние державки типа CO 2 гарантируют, что сверла прорезают последний слой, а не пробивают его и оставляют рваные края.
Высокие показатели использования инструмента являются первым признаком того, что мастерская может использовать неправильную оснастку. Независимо от материала или геометрии обрабатываемой детали, мастерская, которая использует множество экземпляров одного и того же инструмента для одной детали, нуждается в более качественной оправке, особенно в той, которая отличается высокой точностью, обеспечивает быструю и легкую смену инструмента, обеспечивает экстремальное усилие захвата и, что наиболее важно, обеспечивает почти нулевой TIR.
powRgrip обеспечивает почти нулевое крепление инструмента TIR
Несбалансированные, плохо изготовленные державки создают вибрацию, которая экспоненциально возрастает от державки к вершине режущего инструмента. Таким образом, чем длиннее режущий инструмент, тем выше уровень биения. В то время как полное устранение TIR и вибрации невозможно, система крепления инструмента REGO-FIX powRgrip сводит и то, и другое почти к нулю.
Система powRgrip состоит из трех основных компонентов – держателей, цанг и монтажных узлов с прессовой посадкой. В ручном или автоматическом режимах гидравлические сборочные узлы с запрессовкой быстро запрессовывают цанги в держатели с усилием до девяти тонн. Цанги имеют высокоточные конусы, которые совпадают с такими же высокоточными внутренними конусами в держателях, и все это создает экстремальные уровни передаваемого крутящего момента системы.
В отличие от других зажимных систем, в которых используется тепло или гидравлика, система powRgrip использует механические свойства материала держателя для создания огромной силы зажима. Такие системы крепления цанг с конусом к конусу обеспечивают чрезвычайно высокий уровень точности, и в целом их TIR обычно составляет менее 3 мкм, что обеспечивает точность готовых деталей. Такая точность оптимизирует обработку сложных, критически важных компонентов аэрокосмической и оборонной промышленности за счет использования стратегий высокоскоростной резки (HSC) или высокопроизводительной резки (HPC). Чем ниже TIR, тем меньше вибрация инструмента, а чем меньше вибрация, тем дольше служат режущие инструменты, что, в свою очередь, снижает общие затраты на инструменты.