Prelucrări de precizie cu viteze ridicate

Scule

de Iscar Tools

Prelucrări de precizie cu viteze ridicate

Vitezele de așchiere foarte ridicate sunt un atribut natural al prelucrărilor rapide (eng. HSM – High Speed Machining). În același timp, în aceste condiții de regim intensiv, sculele trebuie să aibă precizie ridicată. Este o necesitate nu numai din punctul de vedere dimensional, cât și din cel mecanic, fiind un corp care se rotește cu turații ridicate. În general, în ultimii ani, subiectul preciziei sculelor a căpătat o importanță covârșitoare.

De ce prelucrările de mare viteză au fost din ce în ce mai mult adoptate în fazele de eboș? Ce soluții au producătorii de scule pentru a face față acestor noi cerințe ale industriei?

Industria prelucrătoare prin așchiere a metalelor a adoptat HSM la începutul anilor ’90. Metoda a fost integrată în diverse ramuri industriale, provocând schimbări serioase în tehnologii și în ingineria mașinilor-unelte. Avantajele HSM, de acum bine cunoscute, au fost citate în mod repetat în publicații de specialitate, ghiduri tehnice, diferite surse de informare. Recent, se face remarcat un interes deosebit pentru prelucrările cu viteze ridicate și de mare precizie și, în mod specific, pentru sculele și adaptoarele destinate acestei metode de prelucrare.

Prelucrările de mare acuratețe au ca principal scop atingerea unei repetabilități foarte bune în menținerea unor toleranțe foarte strânse. Nivelul acestei precizii depinde de metoda de prelucrare, pe de o parte (ex: frezare, strunjire, găurire), și de tipul operației, pe de altă parte (ex: eboș, semifinisare sau finisare). În mod special se pune accent pe metoda HSM atunci când scopul prelucrătorului este să realizeze componente semifinite, cu precizie ridicată, în ciuda faptului că acestea nu sunt încă la dimensiunile finale din desenul de execuție.

Turnarea de precizie, matrițarea sau imprimarea 3D asigură pieselor-semifabricat dimensiuni foarte apropiate de cele ale pieselor finite. Ca rezultat, volumul de metal care urmează a fi îndepărtat prin prelucrare este redus. În cazul industriei de ștanțe și matrițe, utilizarea regimurilor intensive pentru reducerea timpilor de prelucrare a devenit o alternativă reală a metodelor de prelucrare tradiționale.

În industria aeronautică, prelucrarea aliajelor termorezistente și a superaliajelor cu scule ceramice, cu viteze extrem de ridicate și cu adaosuri de prelucrare mici, a devenit o metodă uzuală.

În ceea ce privește prelucrarea componentelor de aluminiu, HSM a devenit pur și simplu o realitate cotidiană.

Prelucrările cu adaosuri mici de prelucrare au avantaje clare, precum consumul redus de energie, reducerea temperaturii în procesul de așchiere, calitatea de suprafață net superioară.

În general, HSM este asociată cu sculele rotitoare, în special cu cele de frezare. În multe situații, atunci când suprafețele pieselor sunt complexe sau când canalele sunt realizate din material plin, HSM reprezintă metoda productivă prin frezarea trohoidală. În cadrul acestei metode, o freză cilindro-frontală cu turație ridicată, cu o traiectorie complicată creează „felii” subțiri, pe care le îndepărtează de pe materialul prelucrat. Astfel, prelucrarea de eboș poate avea ca rezultat aducerea piesei la o formă foarte apropiată de cea finală. Adaosul mic de prelucrare rămas este îndepărtat în stadiul următor: frezarea de finisare cu viteză ridicată. Prelucrarea pieselor de tip „BLISK” (discuri cu palete) reprezintă un exemplu tipic de astfel de proces, care ar mai putea fi definit și ca „eboș de mare precizie”.

Succesul prelucrărilor cu viteză ridicată se bazează pe un lanț de elemente esențiale, incluzând:

  • mașină-unealtă;
  • strategie de prelucrare eficientă;
  • prindere adecvată, stabilă
  • sculă performantă.

  • FIGURA 1

Mașinile-unelte tip multiax, de mică putere, realizate în mod special pentru prelucrări HSM, dezvoltă momente ridicate, viteze mari și sunt echipate cu programe inteligente, performante. Mașinile pot aborda strategii de prelucrare foarte variate, adaptate diferitelor configurații de piese, pentru a asigura eficiență maximă.

De asemenea, prelucrătorii au astăzi la dispoziție un arsenal impresionant de dispozitive de prindere, ce asigură asamblarea rigidă în diferite game de turații.

În aceste condiții, scula așchietoare - elementul ce se află în contact direct cu piesa pe tot parcursul operației - trebuie să se ridice la nivelul mașinii și al adaptoarelor de prindere. Comparativ, scula este un element mai mic, mai puțin complicat. Orice performanță suplimentară adusă sculei are un impact crucial asupra rezultatului final.

Domeniul sculelor așchietoare este în permanentă schimbare, se dezvoltă noi soluții pentru a putea face față noilor provocări tehnologice.

De fapt, în timp, cerințele referitoare la scule au rămas aceleași: să fie cât mai durabile și cât mai eficiente, capabile să lucreze cu viteze și avansuri cât mai mari. Produsul ideal este, deci, o sculă realizată cu toleranțe cât mai strânse, foarte bine echilibrată dinamic și cu durabilitate excepțională, chiar și utilizată fiind cu turații mari. Iscar, firmă fidelă motto-ului său „Acolo unde inovația e perpetuă”, a dezvoltat o gamă impresionantă de soluții, atât în domeniul sculelor cu plăcuțe amovibile, cât și al celor monobloc din carbură.

Mai multe muchii așchietoare, mai puţine vibraţii

Frezele Iscar tip „CHATTERFREE” (fără vibrații) au fost dezvoltate în mod special pentru viteze ridicate, unde eliminarea vibrațiilor este esențială. Acestea beneficiază de un unghi variabil de înclinare a elicei, pas variabil și o zonă de evacuare a așchiilor adaptată aplicațiilor de semifinisare și finisare HSM, precum și metodei de eboș prin frezare trohoidală.

Gama „CHATTERFREE” include câteva familii de freze cilindro-frontale, pentru diferite aplicații. Frezele cilindro-frontale cu 7 lame, produse dintr-o carbură cu granulația foarte mică, sunt destinate prelucrării materialelor dure și operațiilor de finisare. Frezele cilindro-frontale cu număr ridicat de lame au o caracteristică interesantă: numărul lamelor este egal cu valoarea diametrului exprimată în mm. Frezele cu 7 și 9 lame au fost inițial realizate pentru frezarea trohoidală a pieselor complexe din aliaje de titan, iar astăzi ele sunt componentele familiei Ti-Turbo – numele reflectă cu adevărat o rată „turbo” de îndepărtare a metalului, în cazul specific al aliajelor de Ti.

Ultimul pas realizat în dezvoltarea acestei linii îl reprezintă integrarea canalelor de fragmentare a așchiilor (figura 1). Noua geometrie surprinde, deoarece HSM ar părea să nu aibă nevoie de așa ceva, luând în considerare așchiile cu grosime foarte redusă. Chiar și așa, aceste canale măresc efectul antivibrator, reduc forțele generate în așchiere și îmbunătățesc performanțele frezării trohoidale, mai ales atunci când sculele lucrează în console mari.

  • FIGURA 2

În cazul frezării trohoidale, așchiile produse sunt subțiri, dar late. Așadar, fragmentarea lor în segmente mai înguste contribuie și la eliminarea lor mai eficientă din zona prelucrată, la obținerea unei suprafețe cu rugozitate superioară, mărind gradul de precizie al pieselor și eficiența eboșului realizat prin HSM.

Scule ceramice pentru așchieri rapide

Superaliajele rezistente la temperaturi înalte (HTSA), greu prelucrabile cu scule clasice din carbură, determină prelucrătorul să utilizeze viteze foarte reduse: 20-40 m/min. Prelucrările cu viteze ridicate, cu adaos de prelucrare radial redus (de până la 10% din diametrul frezei), pot utiliza viteze de 70-80 m/min.

Industria prelucrătoare a fost însă întotdeauna în căutarea soluțiilor de creștere a productivității, în special în această zonă a aliajelor HTSA; bariera principală a reprezentat-o întotdeauna viteza redusă. O soluție viabilă o reprezintă utilizarea sculelor ceramice, care pot lucra cu viteze ridicate. ISCAR a dezvoltat o familie de asemenea scule, freze cilindrofrontale care pot fi utilizate la viteze impresionante, de până la 1.000 m/min. Noile freze ceramice sunt realizate în gama diametrală 6-20 mm și sunt disponibile în două variante: cu 3 și cu 7 lame (figura 2).

Adoptarea acestor freze în tehnologii, pentru operațiile de eboș, a avut ca efect diminuarea substanțială a timpului de prelucrare, prin aducerea rapidă a semifabricatului la o formă foarte apropiată de cea a piesei finite.

  • FIGURA 3

Maestrul vitezelor ridicate

Există situații în care, pentru a accesa anumite zone îndepărtate din piesele de prelucrat, sculele trebuie să aibă lungimi de gabarit mari. O sculă monobloc în această situație nu poate reprezenta o opțiune atrăgătoare din punct de vedere economic. Soluția logică o reprezintă scula combinată, compusă dintr-o coadă-suport pe care se montează capul așchietor din carbură.

Este ideea care a creat familia MULTI-MASTER. O gamă foarte variată de cozi-suport, extensii, reducții și capete așchietoare asigură un număr impresionant de combinații care reduc mult necesarul de scule speciale.

  • FIGURA 4

Un avantaj important al familiei MULTI-MASTER este principiul „Timp Auxiliar Zero”, pentru că înlocuirea capului nu reclamă și repetarea măsurătorilor inițiale și reglaje suplimentare; corpul sculei rămâne montat în axul principal al mașinii-unelte.

Rigiditatea ridicată a ansamblurilor MULTI-MASTER, echilibrul lor dinamic ridicat, precizia geometrică a capetelor permit acestei familii să abordeze prelucrări cu viteze ridicate.

Un exemplu tipic de aplicație este finisarea suprafețelor 3D aparținând pieselor cu duritate ridicată. Capetele tip „MM MBR” sferice (figura 3), prevăzute cu o zonă așchietoare de 240°, cu tăiere peste centru și realizate precis în toleranțe ISO h7, au fost special dezvoltate în acest scop.

Adaptoare de mare fiabilitate

Prelucrările cu viteză ridicată sunt imposibil de realizat fără a avea la dispoziție adaptoare fiabile, bine echilibrate dinamic, precise dimensional.

Conurile care realizează prinderea termică sunt foarte populare în acest domeniu. De menționat că linia ISCAR de adaptoare include și familia X-STREAM, prevăzută cu canale de răcire realizate în zona de montare, paralele cu coada frezei.

Noul concept prezintă avantajul direcționării precise a lichidului în muchia așchietoare. În cazul prelucrării cu viteză ridicată a componentelor din domeniul aeronautic (blisk-uri, spre exemplu), lichidul direcționat are influență covârșitoare asupra rezultatului.

În cazul buzunarelor adânci și al cavităților, această soluție ajută la eliminarea eficientă a așchiilor și previne interpunerea lor între muchia așchietoare și piesa de prelucrat.

ISCAR oferă și soluția transformării mașinilorunelte, în sensul amplificării turațiilor. SPINJET, o familie compactă de conuri acționate de lichidul de răcire (figura 4), este capabilă să mențină turația sculei până la 50.000 rpm și astfel să asigure viteze ridicate ale sculei, chiar și pe mașini de viteză redusă, prezente în general în secțiile de producție.

Tehnologiile în permanentă schimbare necesită concepte noi de prelucrare: mai productive, mai economice, mai fiabile. HSM a dovedit, fără îndoială, că este una dintre metodele moderne, utilizate pe scară largă în multe uzine care aparțin industriilor performante.

De asemenea, progresul în domeniul producerii semifabricatelor prin metode fără prelucrări prin așchiere aduce în prim-plan eboșul de mare viteză, fără a avea nevoie de putere ridicată. Este o tendință clară, care nu poate fi ignorată; dimpotrivă, suntem obligați să ne adaptăm.


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.