Воскресенье, 29 Июль 2018 16:24

Охлаждение азотом инструмента

Автор 
Оцените материал
(1 Голосовать)

Температура при обработке резанием - настоящий враг инструмента. Небольшое притупление режущего края инструмента увеличивает температуры внутри зоны резания. Таким образом, инструмент становится более горячим, а материал инструмента смягчается, налипая на режущую кромку, увеличивает силу трения. Инструмент выходит из строя с самовозбуждающейся кривой, подпитываемой теплом.

 


Когда сам материал заготовки устойчив к теплу, это явление особенно ярко выражено. Именно этот эффект объясняется тем, что такие материалы, как титан, инконель и уплотненное графитовое железо (CGI), настолько трудны для обработки. Больше всего при обработке этих материалов требуется охлаждение.

 

СОЖ выводит тепло из процесса обработки, но оно делает это с определенного расстояния - неспособное охладить зону резания, где создается тепло, а где инструмент режет металл. Шпиндель с внутренним подводом СОЖ наиболее близок к охлаждению этой зоны.


Однако, существенное увеличение производительности инструмента может быть достигнуто за счет того, что механизм охлаждения находится до самой точки, где происходит резание. Поставщик станков MAG полагает, что ключ к такому охлаждению не встречается в традиционной СОЖ, а скорее в способности к поглощению тепла самого инструмента.

МАГ стремится увеличить это поглощение. Компания представила новую разновидность криогенной обработки, которая не только доказала свою эффективность в различных сложных материалах, но и теперь доступна в качестве опции на большинстве моделей обрабатывающих центров компании.

 

Было обнаружено, что в различных применениях, связанных с обработкой титана, эта криогенная обработка значительно увеличивает срок службы инструмента примерно в 10 раз. В системе используется азот.

Эта сама по себе не новая идея, но запатентованный метод MAG отличается от предыдущих подходов. Другие применения охлаждения азота включали погружение всей рабочей зоны в азот или распыление азота из внешнего сопла.

 

 

Подход MAG, который был первоначально разработан R & D фирмой Creare Inc., лучше всего рассматривать как «минимальное количество» криогенной обработки. При таком подходе жидкий азот протекает через шпиндель и через инструмент с низкой скоростью, аналогичной смазке минимальным количеством, или MQL. Однако, в отличие от MQL, цель здесь не смазывание. Вместо этого цель охлаждается. Цель - экстремальное охлаждение. Этот момент является основополагающим.

 


Это средство охлаждения представляет собой совершенно иной способ мышления о металлообработке. При более типичной механической обработке жидкость смазывает срез и / или смывает инструмент и деталь, чтобы отвести тепло. Напротив, роль жидкости в криогенной механической обработке - это охлаждение. Температура охлаждающей жидкости поступающей в зону резания может быть + 20 ° C. Жидкого азота составляет -160 ° С, а разность между ними почти 180 ° С. Этого различие достаточно, чтобы превратить инструмент в радиатор.

 

Учитывая чрезвычайно низкую температуру, инструмент может выступать в качестве тепловой губки, вытягивая тепловую обработку от режущей кромки и в корпус инструмента, так что срок службы и рабочие характеристики инструмента не должны ухудшаться преждевременно.

 

 


Различия в производительности

MAG работает над этой низкопоточной версией криогенной обработки почти 4 года. Большая часть работ по разработке была в сотрудничестве с компанией по защите аэронавтики Lockheed Martin.Теперь MAG может обеспечить шпиндели, спроектированные для доставки криогенной жидкости в любой из обрабатывающих центров. На любом из этих обрабатывающих центров жидкий азот из накопительного бака протекает через шпиндель и через специально изолированный инструмент.

 

MAG предоставляет инструменты, изменяя стандартные режущие инструменты с линии Cyclo Cut. Компания говорит, что в этом процессе могут использоваться различные типы инструментов из этой линии. Например, в то время как твердосплавные инструменты были применены к большинству термостойких материалов заготовки, инструмент PCD оказался наиболее эффективным для криогенной обработки CGI.

 

 

В титане инструмент, работающий на 300 sfm (агрессивный для этого материала), изнашивается через 1 минуту под СОЖ, и работает 10 минут при охлаждении азотом.

 

Разница в производительности между криогенной механической обработкой и обычной обработкой с СОЖ велика на более низких скоростях, и уменьшается на более высоких скоростях и полностью исчезает при высокоскоростной обработкой. В испытании по обработке нержавеющей стали криогенная обработка обеспечила в 10 раз лучшую производительность.

Оператор может выбирать на ЧПУ способ охлаждения в зависимости от материала, инструмента и режимов.

 

 

Охрана труда.

Одним из сюрпризов для команды MAG (которая была сосредоточена на улучшениях производительности) был интерес к потенциальной выгоде криогенных технологий для безопасности сотрудников. После криогенной обработки нет жидкости, оставшейся на поверхности узлов станка, что исключает травмы при подскальзывании и при уборке.

 

 

Другой набор преимуществ относится к природной среде.

Вместо использования выпускаемой жидкости для охлаждения, криогенная обработка просто использует азот, вещество, которое берется из природного воздуха и возвращается обратно в воздух.

 

Не требуется удаление жидкости.

Азот не может загрязнять воздух и, кроме того, не может загрязнять медицинские компоненты или другие чувствительные детали.


Криогенная механическая обработка также имеет более низкие требования к мощности, чем традиционная механическая обработка. В то время как СОЖ нуждается в мощности для насосов и фильтрации, единственные требования к мощности в системе жидкого азота связаны с извлечением и сжатием азотной обработки, которую, вероятно, будет выполнять поставщик жидкого азота, поставляющий заполненный резервуар.

 


Стоимость Cube MAG

Оборудование для механической обработки сегодня тестируется с применением криогенной механической обработки на современных станках. Компания предлагает комплект для испытаний, включающий держатель с жидкостной азотной линией.

 

Комплект не обеспечивает идеального испытания, потому что установка криогенной доставки внутри держателя инструмента увеличивает длину свеса и ставит под угрозу жесткость установки. Тем не менее, набора должно быть достаточно, чтобы потенциальные пользователи могли определить, какой будет экономический эффект после внедрения криогенной обработки.

 

 

Сегодня можно получить значительную экономию средств. Поскольку база пользователей этой технологии еще небольшая, станки модифицируются по мере необходимости для криогенного охлаждения. Но даже сегодня производительность, получаемая от криогенной обработки, потенциально достаточно высока, чтобы сделать модернизацию недорогой в относительном выражении.

 

Если расход инструмента измеряется с точки зрения затрат на кубический миллиметр материала, то ожидается, что криогенная механическая обработка в конечном итоге позволит достигнуть использования самой дешевой режущей кромки, которую когда-либо видела промышленность .

Система жидкого азота обращает внимание на то, что тепло является реальной проблемой обработки высокотемпературных материалов, но эта проблема не является чем-то новым. Конструкторы инструментов, ориентированные на эти материалы, всегда признавали, что управление теплоснабжением вызывает большие проблемы. Например фреза «Max-Flute» от Cyclo Cut имеет 20 винтовых канавок для обработки, таких металлов как титан и инконель. В этих материалах скорость резания ограничена теплом, а легкие радиальные глубины резания не уменьшают тепло получаемое от инструмента.

Однако плотность канавки инструмента позволяет пользователям достичь высокой производительности. Большое количество канавок обеспечивает высокую линейную скорость подачи в миллиметрах в минуту. Это обеспечивает высокую скорость удаления металла, хотя радиальная глубина резки и нагрузка на стружку остаются достаточно низкими, чтобы удерживать температуру инструмента.

 

 

Применение криогенного охлаждения позволяет достичь действительно прогрессивных технологий и существенно снизить стоимость обработки.

 

Буду рад комментариям ниже!

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2018
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 257 раз Последнее изменение Воскресенье, 29 Июль 2018 16:42
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии