Станки

Высокоскоростная обработка

Промышленность ведущих стран мира достаточно широко использует высокоскоростную обработку (ВСО) при обработке:

  • пресс-форм и штампов;
  • изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов;
  • деталей из композиционных материалов;
  • изделий из закаленных сталей;
  • деталей из сплавов на основе никеля и др.

Скорости резания, освоенные в настоящее время, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики высокоскоростного резания

Обрабатываемые материалы Инструментальные материалы Способ обработки Скорость резания, м/мин
Сплавы алюминия, магния,

волокнистые материалы

Твердые сплавы, ПКА Фрезерование 700-10 000
Жаропрочные сплавы Твердые сплавы,

оксиднокарбидная керамика, КНБ

Фрезерование 80-250
Закаленные стали HRC 58-64 КНБ Фрезерование 80-200
Закаленные стали HRC 58-64 КНБ Точение 80-250
Стали HRC 58-64 Оксидно-карбидная керамика Точение 400-600
Жаропрочные сплавы Оксидно-карбидная керамика, КНБ Точение 200-250

Например, при фрезеровании высокопрочных алюминиевых сплавов используются следующие диапазоны скоростей:

  • быстрорежущие стали — 160–180 м/мин;
  • твердые сплавы — 500–3000 м/мин;
  • ПКА — 2500–10 000 м/мин.

Эффект от высокоскоростной обработки объясняется следующим.

  1. При высокой скорости резания значительно увеличивается температура в зоне образования стружки, материал обрабатываемой детали разупрочняется, следовательно, силы резания уменьшаются, это позволяет увеличить рабочую подачу. Дополнительно необходимо отметить, что при повышении температуры до определенных пределов прочность и ударная вязкость твердых сплавов увеличиваются.
  2. При ВСО пластические деформации протекают с большой скоростью в плоскости сдвига. При повышении скорости деформаций силы резания при достижении определенной температуры в зоне образования стружки, вдруг начинают существенно снижаться.
  3. Время контакта режущей кромки с заготовкой и стружкой так мало, а скорость отрыва стружки столь высока, что большая часть тепла, образующегося в зоне резания, удаляется вместе со стружкой, а заготовка и инструмент просто не успевают нагреваться, как при тонком точении стали ХВГ (HRC 58–62) инструментом из КНБ просто сгорает (имеет вид папиросной бумаги и рассыпается в руках).
  4. При формировании стружки 80% тепла образуется в зоне механической деформации материала, 18% — в зоне контакта стружка-инструмент и 2% — в зоне трения режущей кромки инструмента с обрабатываемым материалом.

Несколько обособлены вопросы выбора оборудования для ВСО. Эти вопросы чисто технологические и зависят от:

  • обрабатываемых материалов, их термического состояния;
  • номенклатуры деталей, подлежащих обработке на станке;
  • видов заготовок;
  • коэффициентов использования материала;
  • диаметров применяемых фрез или заготовок и т. д.

Обрабатываемый материал, его состояние определяют диапазон скоростей резания, вид заготовки и коэффициент использования материала — мощность и режим работы привода (ПВ100, ПВ60), диапазон диаметров — частоты вращения шпинделя и т. д. Например, фрезерные станки типоразмера Gantri при частоте вращения шпинделя 32 000 мин–1 могут иметь крутящий момент 64 и 10 000 Н·м при мощности привода главного движения соответственно 26 и 150 кВт. Привода подач обеспечивают скорость перемещений по координатам до 20–60 м/мин. Станок с приводом 26 кВт и моментом 64 Н·м обеспечит высокопроизводительную обработку обнижений на обшивках взамен химического фрезерования. Обработку монолитных панелей на нем придется выполнять растровым методом фрезами небольших диаметров, что приведет к росту трудоемкости даже по сравнению с оборудованием с механическими приводами главного движения.

Для панелей из плит применение станка с приводом 150 кВт и моментом 10 000 Н·м обеспечит высокопроизводительную обработку фрезами любых диаметров. Современные системы программного управления обеспечивают работу оборудования с большими скоростями подач, но стратегия обработки конструктивных элементов деталей должна быть привязана к отраслям, а не копировать подходы формообразования поверхностей растровым методом. Применение растровой обработки дает высокие результаты при обработке штамповой оснастки, вентиляторных колес, импеллеров, гребных винтов и т. д. Он совершенно непригоден для панелей, балок, шпангоутов и т. д. Например, схема трохоидной обработки пазов: одна сторона паза обрабатывается по схеме попутного фрезерования, а другая — встречного, это недопустимо для высокопрочных алюминиевых сплавов, но приемлемо для сталей.

Общими требованиями к системам управления являются:

  • высокая скорость считывания информации;
  • исключение участков резких разгонов и торможений;
  • отсутствие пауз при переходе от кадра к кадру.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *