Millised on nõuded lõikeriistadele ja tööriistahoidikutele kiirfreesimisel?

Kiire lõikamine (HSM) on oluline tehnoloogia, mida kasutatakse laialdaselt kaasaegses freestehnoloogias. HSM-freestehnoloogiat rakendades saab mitte ainult freesida erinevaid pehmeid ja kõvasid materjale, vaid saavutada ka suurepärast tooriku täpsust. See artikkel tutvustab HSM-i nõudeid lõiketööriistadele ja tööriistahoidikutele.

1, HSM-i nõuded lõiketööriistadele
1. Geomeetriline kuju
Tööriista vibratsioon mõjutab otseselt töötlemisel saadud pinna kvaliteeti. Seetõttu on äärmiselt oluline säilitada HSM-i täppistöötluse ajal tööriistal ühtlane lõikejõud, et vältida tööriista vibratsiooni tekitamist.
Lõikeriistade külgnevate geomeetriliste omaduste mõju lõikejõule:
1) hea kontsentrilisus soodustab koormuse ühtlast jaotumist lõikeserval;
2) Lõikeservade suurem kattumine on kasulik ühtsete lõikejõu karakteristikute (suurem spiraalinurk ja soonte arv) saamiseks;
3) Lühike lõikepikkus on kasulik parema jäikuse saavutamiseks (tööpingi järsu seina suhtes on võlli läbimõõt veidi vähendatud);
4) Südamiku ristlõike olek on parim ja pinge kontsentratsioon soones on väikseim.

HSM-iga saab töödelda kõrgtugevaid materjale, mis tähendab, et vastupidavus deformatsioonile suureneb koos töödeldava materjali kõvaduse suurenemisega. Lõikeserva koormuse suurenemine eeldab lõikeserva geomeetrilise kuju stabiilset kujundamist. Kiire lõikamise tingimustes tekib aga tooriku pinna vabas piirkonnas rohkem hõõrdesoojust, mis tähendab, et tööriista kliirensnurka tuleb vähendada. Seetõttu saab lõikeserva stabiilsust suurendada ainult kaldenurga vähendamisega. Kui materjal on väga kõva ja tööriista materjal on rabe, võib tulemuseks olla isegi negatiivsed nurgad.
Täpselt sobitatud raadius lihvitakse lõikeserva tipus, et vältida äkilise kuumenemise korral punase kuuma seisundi saavutamist või lõiketera lokaalset murdumist.
Kui töödeldava detaili kuju jaoks on vaja suurt täpsust, mõjutab kasutatava täppistöötlustööriista sfääriline raadius otseselt töödeldava tooriku kuju täpsust. Seetõttu on põhitingimusena väga oluline kasutada väga täpsete detailide täppistöötlemise protsessis väga rangete raadiuse tolerantsidega tööriistu (mikromeetri vahemikus).

2. Materjalid ja pinnakatted
Tööriista materjal peab olema töödeldavast materjalist kõvem. Mida suurem on tooriku materjali ja tööriista materjali kõvaduse erinevus, seda väiksem on tööriista kulumine ja seda pikem on tööriista kasutusiga. Kuna kohalik temperatuur on väga kõrge, tuleb tagada ka tööriista materjalil antioksüdantsed omadused.
Suured termilise koormuse kõikumised ja tööriistamaterjalide oksüdatsioonikindluse nõue nõuavad lõppkokkuvõttes peeneteraliste volframkarbiidist tööriistakorpuste katmist.
Kattesüsteemid, mida on proovitud ja testitud, nagu TiN, TiCN ja TiAlCN, on HSM-i töötlemisel kiiresti oma piirid saavutanud. Seetõttu on välja töötatud mitmekomponentne kattesüsteem, mis põhineb kõrgel alumiiniumnitriidil ja on kombineeritud teiste elementidega nagu ütrium, vanaadium või tantaal. Nanokihi struktuure, CBN-i ja PKD-d kasutades on võimalik saavutada ka suurem jõudlus.
2, HSM nõuded tööriistahoidikutele
HSM-töötluses nõutava suure spindli pöörlemiskiiruse tõttu on kõige parem kasutada HSK-A ja HSK-E tööriistahoidikusüsteeme. Tänu noahoidja ääriku paigaldamisele spindlipeale on noahoidikul Z-suunas selge mehaaniline tugi, mistõttu see ei tõmbu suurematel kiirustel suurenenud tsentrifugaaljõu tõttu spindlisse.

Põhiline viga võis ilmneda töötlemise ettevalmistamise etapis, mistõttu ei olnud võimalik saavutada väikest vibratsiooni ja ohutut protsessijuhtimist. Stabiilse HSM-töötluse saavutamiseks on ülioluline tasakaalustada tööriist ja tööriistahoidik vastavalt nõuetele ning kontrollida nende koaksiaalsust. Samuti on vaja arvestada tasakaalustamata massiga seotud pöörlemiskiiruse piirangut.

Tasakaalustamata või mittekontsentrilised pöörlevad tööriistasüsteemid põhjustavad:
1) Väga halb pinnakvaliteet
2) Väga väike tööriista kasutusiga
3) Kehv töötlemise stabiilsus ja ohutus
4) Freesvõlli võimalik kahjustus
Töötlemise ajal toimunud äkilistest muutustest põhjustatud tasakaalustamatus ja kõrvalekalle ideaalsest kontsentrilisusest on selgelt näidatud alloleval skemaatilisel diagrammil:

Võrreldes täiusliku kontsentrilisusega pole kõrvalekaldeid: väiksem teoreetiline karedus

Hälve täiuslikust kontsentrilisusest: suurem teoreetiline karedus
Tasakaalustatud mass mõjutab oluliselt kogu pöörleva süsteemi dünaamilist jõudlust.
Tasakaalustamatus on samaväärne ekstsentrilise objekti pöörlemisega. See ekstsentriline objekt võib põhjustada tsentrifugaaljõudu, mis suureneb koos pöörlemiskiiruse ruutväärtusega. See tähendab, et tsentrifugaaljõud, mis on põhjustatud samast tasakaalustamatusest spindlile kiirusega 42000 p/min, on 441 korda suurem kui spindlil kiirusega 2000 p/min (212=441). Seetõttu on tööriistahoidiku seadme tasakaalustamatusel kiirel töötlemisel eriti ilmsed negatiivsed tagajärjed.
Rakendades HSM-is tööriistade kinnitustehnoloogiat, saate tööriistahoidjat kasutada järgmiste esemetega:
Chuck
Liigeste vähendamine
Ei ole soovitatav kasutada alternatiivseid süsteeme, nagu Weldoni pistikud, kuna neil on HSM-i töötlemisel ilmsed defektid.

Tänu padruniga tööriistahoidiku suurepärastele summutusomadustele võib see anda häid tulemusi töötlemata töötlemisprotsessis. Seetõttu võib see koos vähendatud läbimõõduga liigendiga saavutada äärmiselt suure jäikuse ja korratavuse täpsuse. See on ülioluline töödeldava detaili täiusliku pinna saamiseks. Vähendatud läbimõõduga liigendite kasutamine võimaldab saavutada väga täpse kontsentrilisuse (hälve alla 0,003 mm) ja märkimisväärse pöördemomendi ülekandmise.
Erinevate vähendatud läbimõõduga tööriistahoidikute konstruktsioonistruktuur: pöördemomendi ülekanne sõltub kinnitusseadme konstruktsioonist; Disainistruktuurid võivad olla väga erinevad.