Тенденции в конструкции детали также создают больше проблем с вибрацией. Чтобы повысить прочность деталей и снизить затраты на сборку, производители все чаще обрабатывают большие «монолитные» детали, где одна деталь заменяет несколько ранее собранных компонентов. Для изготовления внутренних деталей этих деталей требуются инструменты для проникновения в глубокие полости, а удлиненная длина инструмента еще больше увеличивает вибрацию.
Попытка минимизировать вибрацию за счет уменьшения параметров резания снижает производительность и увеличивает производственные затраты. Вместо этого лучший способ контролировать эту нежелательную вибрацию - это пассивные / динамические системы, которые используют настроенные концепции масляного амортизатора для поглощения вибрации до того, как она прогрессирует и нарушит процесс обработки.
Seco Tools использует этот принцип в своей системе Steadyline® для токарных, расточных и фрезерных инструментов.
Как работает пассивное / динамическое демпфирование вибрации
При металлообработке вибрация генерируется изменяющимися силами, возникающими при процессе обработки. Прерывистые силы проявляются в прерванном процессе резания фрезерованием и также появляются при поворотах, когда шпиндель периодически загружается и выгружается по мере образования и разрыва стружки.
Пассивный подход к управлению вибрацией при операциях механической обработки предполагает максимизацию жесткости элементов в системе обработки. Например, чтобы ограничить нежелательное перемещение, производители станков могут использовать жесткие структурные элементы, заполнять внутренние камеры бетоном или другим вибропоглощающим материалом и делать станки более крупными и тяжелыми в целом.
С точки зрения заготовки тонкостенные детали и элементы с неподдерживаемыми участками подвержены вибрации при механической обработке. В ограниченной степени детали могут быть переработаны для повышения жесткости, но такие изменения конструкции могут добавить вес и поставить под угрозу производительность готовой продукции.
Для режущих инструментов пассивный подход к управлению вибрацией требует использования коротких, жестких инструментов и замены стальных держателей инструментами на конструкции из жесткого карбида вольфрама.
В системе Steadyline поглощающая вибрацию масса расположена в передней части хвостовика, где потенциал отклонения является самым высоким.
Но производители сегодня хотят добиться более высокой производительности обработки без ущерба для станка или детали. Именно поэтому производители все чаще применяют амортизаторы для преодоления вибрации. Регулируемый масляный демпфер представляет собой компонент, подвешенный внутри станка или конструкции, которая предназначена для того, чтобы резонировать вне фазы с нежелательной вибрацией, поглощать ее энергию и минимизировать вибрационное движение.
Пассивный / динамический подход к управлению вибрацией для режущих инструментов применяет концепцию настроенного масляного амортизатора. Например, система Steadyline® от Seco Tools оснащена предварительно настроенным амортизатором вибрации, состоящим из массы тяжелого металла, подвешенной внутри панели инструмента. Масса заслонки изготовлена из материала с высокой плотностью, чтобы свести к минимуму его габариты и поглотить вибрацию, поскольку она передается режущим инструментом на корпус стержня.
В системе Steadyline® вибрационно-поглощающая масса расположена на передней панели стержня, где потенциал отклонения является самым высоким. В этом положении масса может сразу гасить вибрацию, после ее передачи от режущей кромки к корпусу стержня. Система также включает короткие, компактные головки режущих инструментов GL, которые располагают режущую кромку близко к демпфирующей массе, чтобы максимизировать эффект поглощения вибрации.
Система адаптируется к широкому спектру применений и наиболее полезна в фрезеровании (контур, зачистка), токарной обработке и мелкой расточной обработке.
Система Steadyline® позволяет выполнять типичные операции с длинным выступом, по меньшей мере, в два раза быстрее, чем при использовании без демпфирующих инструментов, улучшая чистоту поверхности детали, продлевая срок службы инструмента и уменьшая нагрузку на станки. Технология пассивного / динамического демпфирования вибрации позволяет выполнять определенные применения, такие как использование длин инструмента длиной до 10 раз по диаметру, что в противном случае было бы невозможно даже при минимальных параметрах обработки.
Реальный тест
Хорошим примером эффективности системы Steadyline® была сложная операция сверления в стали 42CrMo4, где цилиндрическое отверстие диаметром 105,8 мм было увеличено до конического отверстия диаметром 129 мм в пяти черновых проходах по 3 мм. При диаметре 80 мм) первоначальная длина реза была 23,622 дюйма (600 мм), что представляет собой удлиненное отношение длины инструмента к диаметру от 7,5 до 1.
Черновая обработка осуществлялась со скоростью подачи 0,0128 в / об (0,3 мм / об.) И скоростью резания 515,092 фут / мин (157 м / мин). Предварительная обработка до окончательного диаметра 5,118 дюйма (130 мм) имела место при глубине резания 0,0197 дюйма (0,5 мм), скорости подачи 0,0079 дюйма / об / мин (0,2 мм / оборот) и скорости резания 656,168 фут / мин (200 м / мин). Несмотря на то, что размер заготовки не позволял использовать полную скорость вращения бара Steadyline®, время обработки в операции было уменьшено с 12 часов до 2 часов (более 80 процентов) с помощью системы пассивного / динамического контроля вибрации.
Увеличение производительности с помощью Seco Steadyline
Я видел демонстрацию преимущества системы Steadyline® при боковом фрезеровании фрезой Seco Combimaster® диаметром 20мм. без пассивного / динамического контроля вибрации со скоростью 312 м / мин и 0,3 мм / зуб при глубине фрезерования 0,9 мм в сталях CK50.
Когда при обработке с той же скоростью резания и подачей используется система Steadyline®, глубину резания увеличилась в 2,3 раза до 2,2 мм без появления нежелательной вибрации.
Производители нефтегазового оборудования, аэрокосмической промышленности, являются первыми кандидатами на использование пассивных / динамических систем управления вибрацией, так как каждый из этих отраслевых сегментов регулярно изготавливает сложные детали длинными инструментами. Кроме того, такие детали обычно изготавливают из специальных сплавов, которые трудно обрабатывать и, таким образом, создаются значительные вибрационные силы резания.
Вопросы, касающиеся оборудования, монтажа системы
Система пассивного / динамического контроля вибрации Steadyline® включает в себя полный набор аппаратных средств для фрезерных, токарных и расточных операций.
Система токарной обработки, которая может использоваться для токарной обработки и растачивания, включает в себя семь диаметров хвостовика, включая 32, 40, 50, 60 и 80 мм, а также размеры 2,5 "и 3,0". Для каждого диаметра доступны три длины инструмента - 6xD, 8xD и 10xD - с различными соединениями со станком. К ним относятся цилиндрические хвостовики с диаметрами 32 мм и 80 мм, а также держатели инструментов Seco-CaptoTMand HSK-T / A.
Bars с диаметром 50 мм и меньше закрепляются с помощью быстрой и удобной системы гайки. Бары диаметром 60 мм и более блокируются четырьмя винтами Graflex и позволяют позиционировать инструмент от 0˚до 180˚.
Для фрезерования можно установить конфигурацию виброконтроля Steadyline® с фрезерными головками CombimasterTM с диагональю от 20 мм до 40 мм.
CombimasterTM и shell-mill подходят для копировального, торцевого, погружного и дискового фрезерования с множеством конструкций пластин, а также контурной и спиральной интерполяцией. Цилиндрические формы инструмента обеспечивают высокую статическую и динамическую стабильность при тяжелых условиях фрезерования. Для фрезерных держателей доступны разъемы Seco-CaptoTM, HSK-A, BT, CAT и DIN (включая коническую поверхность).
В систему также можно установить любые другие термо-зажимы и специальные цанги.
