Правильная оснастка для резки титана

Когда речь заходит о приобретении металлообрабатывающего оборудования, есть смысл вспомнить о 10-скоростных велосипедах. ​​Большинство покупателей берет такую машину для отдыха и физических упражнений и обычно использует две-три самые удобные передачи. Участники же соревнований подбирают себе машины с учетом всех компонентов. Рам, педалей, переключателей скоростей, колес. И имеют максимальный динамический потенциал во всех видах гонок. Для многих производств важной целью, которую они перед собой ставят, является обработка высокопрочных, жаропрочных сплавов, таких, как титановые. Станкостроители разработали фрезерные и токарные центры, которым свойственны улучшенные жесткости и демпфирование шпинделей, внушительные конструкции и двигатели. Все это должно обеспечивать создание режущих сил, необходимых для резания очень твердых материалов, таких как титан, с минимизацией нежелательных колебаний, которые ухудшают качество деталей и укорачивают срок службы инструмента. При обработке титана достижение максимальной производительности в области металлоудаления означает уделение станку особого внимания. Так обеспечиваются нужные сила, характеристики режущего инструмента там, где режущая кромка встречается с заготовкой, и шпиндельное соединение, своего рода рукопожатие между станком и резаком.

В апреле 2012 года станкостроитель Mitsui Seiki и разработчик инструментальных систем и оснастки Kennametal провели испытательную резку заготовки из титанового сплава на горизонтальном обрабатывающем центре Mitsui Seiki-HPX63 с числовым программным управлением, оснащенном четырьмя инструментами Kennametal , каждый из которых работал со шпиндельным соединением KM4X 100.

Конструкция HPX63 предусматривает 1000-миллиметровый ход по оси X и 900-миллиметровый ход по оси Z. B-осевой поворотный стол развивает 12 оборотов в минуту и наряду с ​​высоким крутящим моментом обеспечивает высокое ускорение. Скорость перемещения составляет 32 метра в минуту, разгон-торможение составляет 0,5 G, а скорость подачи резания 12 метров в минуту.

Сконструированный для точных работ станок изготовлен с применением отливок, состав которых был металлургически подобран для обеспечения максимальной жесткости. Направляющие закалены и отшлифованы, после чего отполированы вручную. Точность позиционирования и повторяемость составляет 0,001 миллиметра. Шпиндель собственной разработки Mitsui автоматически компенсирует температурные изменения и не требует предварительного разогрева. Поставщик предлагает несколько вариантов шпинделей, которые соответствуют потребностям пользователей в прямых или зубчатых передачах и требованиям по величине крутящего момента и числу оборотов в минуту.

В целом прочность, жесткость и точность HPX-63 делают его идеальным для обработки титана, инконеля, инструментальных, нержавеющих сталей и алюминия при изготовлении деталей для аэрокосмической и энергетической отраслей, элементов компрессоров, пресс-форм и матриц, инструмента и оснастки, автомобильных прототипов, в общем, для широкого спектра промышленных отраслей, где требуется точность обработки.

Шпиндельное соединение позволяет наилучшим образом использовать имеющиеся мощности и является важным фактором достижения максимальной производительности системы. Большинство коммерчески доступных инструментов являются твердыми, и шпиндели имеют относительно низкую прижимную силу. Жесткость соединения ограничена, так как радиальная составляющая должна быть сведена к минимуму. Таким образом, допуски по поверхностному контакту являются очень жесткими, что обуславливает высокую стоимость производства.

Представитель Kennametal отметил, что KM4X представляет следующее поколение инструментальных систем KM. Некоторые системы могут передавать значительные крутящие моменты, но силы резания создают и изгибающие моменты. То есть прочности интерфейса недостаточно для обеспечения достижения моментом предельного значения. С помощью трехповерхностного контакта удается повысить стабильность и оптимизировать распределение сил зажима и посадки с натягом. Конструкция KM4X выдерживает втрое больший изгибающий момент по сравнению с другими инструментальными системами.

При тестовом резании станок HPX63 был оснащен высокомоментным, 1081 ньютонметр, высокомощным, 26 киловатт, шпинделем. Шпиндельное соединение KM4X100 сгенерировало прижимную силу в 85 килоньютонметров. Это вдвое больше, чем создает HSK100 и втрое больше, чем BT50, 40 и 25 килоньютонметров соответственно.

Четырьмя различными режущими инструментами, занятыми в тесте, были 203,2-миллиметровая торцевая фреза с семью сменными квадратными пластинами, такая же фреза с семью круглыми пластинами, винтовой нож диаметром 76,21 миллиметра и 228,6 миллиметра в длину с пятью винтовыми рядами из 11 пластин, а также плоскодонное индексируемое сверло FBI 125 миллиметров в диаметре с шестью сменными пластинами.

Результаты оказались феноменальными по всем направлениям. Для фрезы с квадратными пластинами скорость металлоудаления достигла 88,74 сантиметра в минуту при частоте вращения шпинделя 64 оборота в минуту, глубине резания 12 миллиметров и ширине реза 45 миллиметров, с рабочей подачей 164,3 миллиметра в минуту.

При частоте вращения шпинделя 73 оборотов в минуту, ширине реза 177,8 миллиметра, глубине резания 3 миллиметра и рабочей подаче 88,9 миллиметра в минуту торцевая фреза с круглыми пластинами позволила достичь скорости металлоудаления 47,42 сантиметра в минуту.

Винтовой резак HARVI Ultra, действуя в направлениях осей X и Y одновременно, показал результат по металлоудалению 309 сантиметров в минуту при частоте вращения шпинделя 171 оборотов в минуту, подаче 101,6 миллиметра в минуту, глубине резания 40 миллиметров и ширине реза 76,21 миллиметра.

Сверло FBI сделало плоскодонное отверстие диаметром 125 миллиметров в титановой заготовке при частоте вращения шпинделя 102 оборота в минуту и подаче 10,2 миллиметра в минуту. При этом скорость металлоудаления составила 125,2 сантиметров в минуту. После первого отверстия заготовка была отвернута на 45 градусов от оси шпинделя, и в ней было просверлено угловое отверстие с продавливанием края предыдущего отверстия. Несмотря на тяжело прерываемое резание, и станок, и сверло работали нормально.

По сравнению с продукцией общего назначения при обработке титановых сплавов станок HPX63 в состоянии достичь скорости металлоудаления, превышающей показатели этих станков в 1,5-2 раза. Шпиндельное же соединение KM4X имеет достаточную прижимную силу и посадку с натягом, чтобы операторы могли использовать самые высокие обороты и крутящие моменты, которые только могут обеспечить станок и шпиндель. В большей степени используется производительный потенциал станка, а инструмент достигает большей производительности резания.