So maximieren Sie die Maschinenproduktivität:Chip Thinning

Von der Verlängerung der Werkzeuglebensdauer bis hin zur Einführung patentierter Werkzeuge und Techniken für die Zerspanungsrate ist die Spanverdünnung heute von zentraler Bedeutung für die Maximierung der Maschinenproduktivität in der Metallbearbeitung.

Seit Zerspanungsmechaniker vor manuellen Fräsmaschinen stehen, wissen sie, dass mit abnehmender Schnittbreite auch die Schnittkräfte abnehmen. Die Spindel wird leiser; der Griff lässt sich leichter drehen. Nehmen Sie jedoch einen zu leichten Schnitt, ohne gleichzeitig die Vorschubgeschwindigkeit zu erhöhen, leidet die Standzeit, da der Schaftfräser an sich selbst reibt – und stumpf wie ein altes Buttermesser wird. Erfahren Sie, wie Sie die Spanausdünnung mit den heutigen Technologien zu Ihrem Vorteil nutzen können. Ob radiale oder axiale Spanverdünnung – oder trochoidale Werkzeugwege – der Beweis liegt im Werkzeug und in der Technik.

Vorschübe für radiales Spanausdünnen und Planfräsen:Rechnen Sie nach

Die radiale Spanausdünnung, die immer dann auftritt, wenn der radiale Schneideneingriff 50 Prozent des Schneidendurchmessers unterschreitet, ist bei CNC-Bearbeitungszentren ebenso relevant wie bei handgeführten Kniefräsern. Zum Beispiel erzeugt ein 1/2-Zoll-4-Nuten-Schaftfräser, der mit 0,01 Zoll pro Zahn (IPT) mit einer 1/4-Zoll- oder größeren Zustellung (radiale Schnitttiefe) zustellt, eine Spandicke, die der programmierten IPT entspricht Vorschub oder 0,010 Zoll. Wenn Sie jedoch den Stepover auf 10 Prozent (0,050 Zoll) verringern, muss der IPT-Wert auf 0,0167 Zoll erhöht werden, um eine vergleichbare Chipdicke zu erreichen.

Nicht jede Spanverdünnung ist jedoch radial. Stirnfräsoperationen werden typischerweise mit Wendeschneidplattenfräsern mit 45 Grad Anstellwinkel oder runden Wendeschneidplattenfräsern durchgeführt, die beide axial dünne Späne aufweisen. Sie leiten auch die Schnittkräfte nach oben und in die Spindel, genau dort, wo sie hin sollen. In beiden Fällen muss der Vorschub wahrscheinlich erhöht werden, um den Spanverdünnungseffekt zu kompensieren, oft weit höher als erwartet.

Das Szenario der Spanausdünnung wird noch komplexer, wenn Schneidwerkzeuge in Ecken eindringen, um Inseln herumrasen und tief in Taschen eintauchen. Die Vorschübe müssen (ebenso wie die Werkzeugwege selbst) kontinuierlich angepasst werden, um sich ändernde Eingriffswinkel des Schneidwerkzeugs und deren Auswirkungen auf die Spandicke zu kompensieren. Glücklicherweise sind die meisten CAM-Systeme heutzutage in der Lage, diese Berechnungen durchzuführen, und viele nutzen den Spanverdünnungseffekt, um die Metallabtragsraten erheblich zu erhöhen.

Dynamik mit trochoidalen Werkzeugwegen

Durch leichtere radiale Schnitte bei höheren Vorschüben und längerem axialen Eingriff (wobei der Schaftfräser häufig über seine gesamte Länge eingegraben wird) werden die Schnittkräfte reduziert und die Standzeit des Werkzeugs verbessert. Diese „trochoidalen“ Werkzeugwege bieten der Zerspanungsbranche erhebliche Möglichkeiten. Die Zeiten einfacher Zustellungen im Rennstreckenstil und inkrementeller Z-Achsen-Schnitte werden zugunsten von „Dynamic Motion“, „Volumetric Milling“, „Adaptive Clearing“ und ähnlichen patentierten Schruppstrategien aufgegeben, die vielversprechendsten Metallabtragsraten 1-1/ 2- bis 2-mal größer als herkömmliche Methoden.

Wenn Ihr Shop dieses neue Programmierparadigma noch nicht untersucht hat, ist es höchste Zeit, dies zu tun. Aber selbst diejenigen, die solche Werkzeugwege bereits verwenden, sollten eine Reihe zusätzlicher Bearbeitungsstrategien implementieren, wenn maximale Produktivität erreicht werden soll.

Neuere Schaftfräser einsetzen

Die Schaftfräser von gestern könnten für die Werkzeugwege von heute ungeeignet sein. Höhere Vorschübe und Spindeldrehzahlen verursachen mit größerer Wahrscheinlichkeit Rattern, ein Zustand, der sich bei den leichteren, schnelleren Werkzeugmaschinen mit Linearführungen, die heutzutage in Werkstätten üblich sind, oft verschlimmert. Es ist eine große Auswahl an Hochleistungs-Schaftfräsern erhältlich, von denen viele mit hoher Scherung, variabler Steigung und manchmal variablen Wendelgeometrien ausgestattet sind, die das Rattern stoppen, bevor es beginnen kann. Einige haben 5, 6 und sogar 7 Schneiden, wodurch sie sich besonders gut für leichte Schnitte und hohe Vorschübe eignen.

Nutzen Sie die Chip-Evakuierung

Die Meinungen zu diesem Thema gehen auseinander, aber nur wenige würden argumentieren, dass die meiste Wärme, die bei effizienten Fräsvorgängen entsteht, mit dem Span abfließt. Aus diesem Grund schlagen einige vor, dass bei der Bearbeitung vieler Stähle und Superlegierungen nur ein Luftstoß erforderlich ist, um den Span aus der Arbeitszone zu entfernen und ein erneutes Schneiden zu vermeiden. Andere schwören auf Hochdruck-Kühlmittelsysteme, die saubere, gefilterte Schneidflüssigkeit mit 1000 psi oder mehr durch das Werkzeug schicken können. Welchen Ansatz Sie wählen, hängt vom Material, Schneidwerkzeug und der Werkzeugbeschichtung ab, aber beide sind eine Überlegung wert (ebenso wie die Minimalmengenschmierung oder MMS, eine immer beliebtere Alternative zu herkömmlichen Schneidflüssigkeiten).

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Verwenden Sie härteres Hartmetall

Herkömmliche Zerspanungsmethoden erfordern ein zähes Hartmetall, das hohen Schnittkräften und Vibrationen standhält, die beim Eingraben eines Werkzeugs auftreten. Geringe radiale Schnitttiefen und hohe Vorschübe bedeuten jedoch, dass eine härtere Hartmetallsorte verwendet werden kann, was in den meisten Fällen eine längere Standzeit verspricht. Und da beim Hochvorschubfräsen (HFM) größere Wärmemengen erzeugt werden, sollte eine TiAlN- oder vergleichbare mehrphasige Werkzeugbeschichtung verwendet werden, um für Schmierfähigkeit zu sorgen, die Verschleißeigenschaften zu verbessern und die Langlebigkeit und Vorhersagbarkeit des Werkzeugs weiter zu verlängern.

Finden Sie großartige Werkzeughalter

Mit mehreren hundert Zentimetern pro Minute durch ein Stück Edelstahl oder Titan zu reißen, ist eine schöne Sache, aber nur, wenn keine Chance besteht, dass sich der Schneider löst und Splitter von einem Ende des Ladens zum anderen schleudert. HFM-Strategien wie diese erfordern hochwertige Hydraulik- oder Schrumpffutter, von denen einige spezielle Rillen oder Abflachungen haben, um ein Herausziehen zu verhindern. Und wenn Sie das Werkzeug mit mehr als 8.000 U / min drehen (was Sie mit ziemlicher Sicherheit tun werden), sollten Sie es auch ausbalancieren. Unrundheit und Vibrationen sind Produktivitätskiller.

Halten Sie sich fest

Wenn Sie schon dabei sind, wie halten Sie an der Rolle fest? Es ist wahr, dass die Schnittkräfte bei HFM im Allgemeinen niedriger sind als bei der alten Methode des Aufreißens und Schnaubens, aber das bedeutet nicht, dass der verbeulte Maschinenschraubstock, den Sie seit der ersten Präsidentschaft von Bush Sr. verwenden, die erste Wahl für die Werkstückspannung ist . Auf dem Markt gibt es heute eine Vielzahl von hochpräzisen, leistungsstarken und in vielen Fällen hydraulischen oder pneumatischen Spannlösungen. Wenn Sie schon dabei sind, sehen Sie sich einige der Schnellwechseloptionen an, denn sobald Sie eine HFM-Frässtrategie übernommen haben, werden Sie mit Sicherheit häufiger Aufträge einrichten.

HFM ist natürlich mehr als Spanausdünnung und trochoidale Werkzeugwege. Schneidwerkzeuge sollten mit allmählichen Bogenbewegungen in den und aus dem Schnitt geführt werden. Innenecken müssen möglicherweise „gepickt“ werden, um ein übermäßiges Eingreifen des Schneidwerkzeugs zu vermeiden, wodurch möglicherweise das Werkzeug bricht. Vermeiden Sie scharfe Kurven und 90-Grad-Ecken, indem Sie abgerundete Werkzeugwege verwenden.

Erstellen Sie einen vorhersagbaren, wiederholbaren Prozess für die Ausmusterung von Werkzeugen

Streben Sie vor allem vorhersehbare Prozesse an. Alle Schneidwerkzeuge werden irgendwann ausfallen, aber zu wissen, wann und wie Verschleiß auftritt, und dann Werkzeuge vor einem katastrophalen Ausfall auszutauschen, ist ein Kinderspiel, selbst wenn dies bedeutet, dass ein Werkzeug vorzeitig ausgemustert wird. Dokumentieren Sie Ihre Einrichtung und führen Sie ein kontinuierliches Protokoll über Vorschub- oder Geschwindigkeitsänderungen, welche Werkzeuge geändert wurden und warum, und was auch immer für Bearbeitungsbeobachtungen zu diesem Zeitpunkt relevant erschienen. Dadurch vermeiden Sie Überraschungen und können die Metallentfernung maximieren.

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