Высокоскоростная металлообработка рулит

Похоже, что будущее фрезерования металлов будет характеризоваться способностью обработки термостойких материалов на высоких скоростях. Точность будет улучшаться, но возникнет ряд иных проблем, самой большой из которых будет потребность в сверхскорости удаления металла. Эти материалы обладают высокой сопротивляемостью резанию, говорит профессор Юсуф Алтинтас, NSERC-P&WC-координатор промышленных исследований направления Mechatronics Option Университета Британской Колумбии. Если вы попытаетесь резать слишком глубоко, станок начнет вибрировать, а затем начнет увеличиваться толщина стружки.
Компаниям, изготавливающим инструмент, предстоит приспособиться к этим усложнениям характеристик материалов. Кубический нитрид бора, вероятно, станет нормой для изготовления отделывающих инструментов в силу своей термостойкости, химической инертности и высокой износостойкости. Это покрытие не ново, но еще не так давно оно считалось дорогим, и лишь недавно стало широко применяться. Это хорошая новость, потому что тенденция использования закаленных сталей представляется стабильной.

Обработка закаленных сталей есть тенденция, которая сложилась в последние годы и будет только нарастать в ближайшие годы, говорит Крейг Рэмси, продакт-менеджер OSG Canada. Эти материалы включают P20, H13 и D2, твердость же их может варьироваться от 28 до 65 по Рокуэллу. Рэмси напоминает, что в прошлом фрезерование этих материалов часто оказывалось дорогостоящим и медленным процессом. Влияли и стоимость инструментов, и, самое главное, время обработки.

С учетом того, что новые концевые фрезы и новые покрытия позволяют резать все более твердые стали, можно отметить уменьшение необходимости электрического удаления металла. Современный расширенный инструментарий может взять на себя эти функции. Скоро на рынок придут еще более твердые углеродистые концевые фрезы с углеродистой подложкой толщиной менее микрона. Такие, как Exocarb-WXS от OSG.

Эти концевые фрезы предназначены для жесткой металлообработки, говорит Рэмси. Нанопокрытие WXS имеет гораздо более высокую температуру окисления. Это делает возможными высокие скорости резания. В ходе этих операций выделяется больше тепла, что усиливает смазывающие характеристики поверхности и увеличивает срок службы инструмента.

Рэмси утверждает, что высокоскоростная обработка со скоростями вращения шпинделя от 15 до 45 тысяч оборотов в минуту будет становиться все более популярной по мере нарастания глобальной конкуренции. В настоящее время обработка алюминия представляет собой пример того, как можно фрезеровать твердые металлы и сплавы. В авиации можно отфрезеровать алюминиевую болванку весом в тонну до детали весом от 10 до 15 килограммов, говорит профессор Алтинтас.

Вы должны резать быстро и иметь высокую скорость удаления стружки, чтобы оправдать свои затраты. Исследовательская группа профессора Алтинтаса является крупнейшей в Канаде, 25 человек работает над всеми аспектами резки металла и эксплуатации станков. Мы разрабатываем технологию прогнозирования надлежащей скорости и глубины резания, говорит Алтинтас. Мы также работаем по специальной инструментальной методике, позволяющей повышать производительность удаления металла.

Профессор Алтинтас отмечает, что такие передовые отрасли, как аэрокосмическая, всецелро полагаются на на титан и инконель. И одной из самых больших проблем как сейчас, так и в будущем в данном аспекте является температура. Без оптимального распределения тепла инструмент придет в негодность. Поэтому фрезеровать эти термостойкие сплавы всегда приходилось на очень низких скоростях, но это положение изменится в ближайшем будущем.

В начале 1980-х годов шпиндели горели при 7 тысячах оборотов в минуту, говорит профессор Алтинтас. Сейчас мы фрезеруем на 60 тысячах оборотов в минуту, а в микрообработке уже на 200 тысячах оборотов в минуту. Вполне возможно, что скорости, сегодня наблюдаемые в микро-обработке, в будущем смогут применяться к большей части изготавливаемых металлических деталей, так как фрезерные скорости гораздо проще масштабировать, чем токарные, где всегда есть риск того, что деталь будет выброшена из патрона .