Главная Биржа Тендеры Форум

Баннер
Баннер

Вход


-= ВНИМАНИЕ! =- Эта регистрация действует только на ПОРТАЛЕ. На ФОРУМЕ и БИРЖЕ СТАНОЧНИКОВ нужно регистрироваться отдельно!



Главная СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ Инструментальная оснастка для эффективной обработки резанием
Инструментальная оснастка для эффективной обработки резанием PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 99
ХудшийЛучший 
Автор: Главный механик №4 2014   
07.04.2014 09:21

Инструментальная оснастка для эффективной обработки резанием

Обзор разработок ведущих производителей инструментов, направленных на совершенствование держателей режущего инструмента, предназначенного для высокоскоростной лезвийной обработки сложных изделий и труднообрабатываемых материалов. Ключевые слова: режущие инструменты, державки, цанги, зажимные патроны.

Фрезерный патрон WELDON ISO 50 (фирма KNUTH, Германия)

Рис. 1. Фрезерный патрон WELDON ISO 50 (фирма KNUTH, Германия)

Причины быстрого развития и общей направленности конструирования и производства держателей инструментов достаточно просты. Конструкция устройства должна обеспечивать крепление инструмента с жесткостью, достаточной для его основного назначения, и получение требуемой точности изделия при изменении режимов обработки в широком диапазоне. При этом конструкция держателя должна допускать легкое и аккуратное снятие инструмента при замене. Кроме этого, существует постоянно обостряющаяся потребность в улучшении стойкости инструмента и качества финишной поверхности изделия. Все в большей степени инструментальная промышленность отвечает на эти запросы, попутно решая и другие проблемы, патентуя изобретения на различные системы для захватывания, зажатия и фиксирования инструментов и деталей, а также на устройства, гасящие вибрации.

СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ SAFE-LOCK

Компания Haimer-USA (г. Вилла Парк, шт. Иллинойс, США), например, предложила новый подход, который, по-видимому, приведет к отказу от использования системы Weldon с боковыми фиксаторами (рис. 1). Эта разработка была создана благодаря задаче, которую поставили перед компанией HaimerUSA специалисты концернов Boeing и GKN. Эти фирмы расширяли производство изделий, получаемых обработкой крупных заготовок из легких, высокопрочных и коррозионностойких сплавов, например, таких трудных в обработке, как титан. Специалисты фирмы Haimer-USA понимали, что заказчикам при решении своих технологических задач неизбежно придется столкнуться с проблемами, связанными с большим вылетом инструмента в процессе обдирки заготовок даже при использовании фрезерных и гидравлических патронов, оправок с прессовой и термоусадочной посадкой. Эта проблема приводит к неисправимому браку, интенсивному износу и поломкам инструмента, не говоря о потерях времени. Заказчики желали иметь гарантии, что новое устройство устранит риск вылета инструмента из держателя в процессе обработки.

Общий вид (а) и разрез (б) цангового патрона, вариант с внутренней подачей СОТС (в) и применение системы Safe-Lock для термоусадочного закрепления режущего инструмента (г)

Рис. 2. Общий вид (а) и разрез (б) цангового патрона, вариант с внутренней подачей СОТС (в) и применение системы Safe-Lock для термоусадочного закрепления режущего инструмента (г)

До появления нового патрона фирмы Haimer-USA упомянутые компании были вынуждены использовать патроныWeldon с боковыми фиксаторами инструментов, которым присущи такие недостатки, как радиальное смещение инструмента, необходимость ведения обработки при относительно низких частотах вращения, сопровождающейся возникновением больших крутящих моментов, способных приводить к поломке инструмента.

В 2008 г. запатентованная фирмой Haimer система Safe-Lock была готова к испытаниям (рис. 2а и б). Принцип действия устройства заключается в том, что на хвостовике инструмента создаются спиральные канавки. В сочетании с соответствующими твердосплавными направляющими шпильками держателя, допускающего использование в термоусадочных, гидравлических или цанговых патронах, специально сформированные канавки обеспечивают обжатие инструмента силами трения и его надежное запирание (рис. 2б). Это препятствует прокручиванию и вырыванию инструмента при обработке на экстремальных режимах.

Сочетание защиты от вылета инструмента с высокой точностью в отношении его биения положительно сказывается на снижении вибраций. Устройство также допускает регулирование длины инструмента. В испытаниях и при промышленном опробовании устройства Safe-Lock не было случаев вылета инструмента, при этом его использование позволяло увеличивать скорость резания и интенсивность съема металла (до 30%).

Специалисты фирмы Haimer считают, что изначально созданное для применения в аэрокосмической и военной промышленности новое устройство может стать новым стандартом для держателей инструментов и вытеснить со временем патроны типа Weldon.

Компания сообщает, что одному из пользователей при обработке титана удалось увеличить срок службы режущего инструмента в 3 раза на черновых операциях и в 7 раз при отделке. От применения Safe-Lock System выигрывают не только крупные компании: поставщик автомобильных деталей, располагающий производством среднего масштаба, сообщает, что инструмент в новых патронах работает настолько плавно, что срок его службы удвоился. Это свидетельствует о том, что система Safe-Lock хорошо подходит для различных пользователей, желающих улучшить производительность и одновременно достичь абсолютной надежности и безопасности тяжелых операций обработки.

Компания имеет амбициозные планы резко расширить производство разработанного держателя и выдавать разрешение производителям инструментов на использование канавок Safe-Lock в выпускаемой ими продукции. Фирма Haimer специализируется на изготовлении держателей и практически не производит режущий инструмент. Поэтому она уже выдала разрешения на производство инструмента со спиральными проточками увеличивающемуся количеству производителей инструмента, в частности таким, как Sandvik Coromant, Kennametal, Widia и Walter. Разработчики отмечают, что они начинают добиваться от производителей металлопродукции понимания того, что от держателей с боковыми фиксаторами нужно отказаться раз и навсегда: продолжение их использования – это необоснованная трата денег.

Haimer предлагает держатели Safe-Lock в таких его зажимных системах, как Power Shrink, Power Collet Heavy Duty Shrink Fit Chucks, для инструментов диаметром от 12,7 до 50,1 мм.

РАЗРАБОТКИ ФИРМЫ ISCAR

Производитель режущего инструмента компания Iscar (г. Арлингтон, шт. Техас, США) представила наибольшую в своей 60-летней истории экспозицию новых разработок.

Центральное место среди этих разработок занимает держатель инструмента Dove IQ Turn зажимного типа, предназначенный для тяжелых режимов резания.

Новые держатели с пластинами для токарных и фрезерных операций, разработанные компанией ISCAR

Рис. 3. Новые держатели с пластинами для токарных и фрезерных операций, разработанные компанией ISCAR

Это название получила и вся новая серия держателей с посадочным местом для инструмента, по форме напоминающим хвост голубя и принципиально не отличающимся от известного профиля типа «ласточкин хвост» (рис. 3). Держатели системы Dove IQ помогают решить несколько проблем. Одна из них заключается в размещении вставки в специальном кармане, что препятствует отжатию пластины большими усилиями резания. Кроме того, традиционный метод, основанный на использовании односторонних пластин и держателей с верхним прижимом, имеет недостатки, заключающиеся в меньшем количестве режущих кромок и прерывистом течении стружки, обусловленном ее скапливанием на препятствии, которое образует собой верхний фиксатор.

Держатель с рычажным креплением пластины для продольного точения с большой подачей: а – общий вид; б – схема сборки

Рис. 4. Держатель с рычажным креплением пластины для продольного точения с большой подачей: а – общий вид; б – схема сборки

Для Dove IQ Turn фирма Iscar разработала специальную посадочную полость, препятствующую поднятию пластины, которая дополнена рычажной системой зажатия, исключающей применение верхнего фиксатора (рис. 4).

Специалисты Iscar отмечают, что эта, во многом новая, конструкция предназначена для тяжелых режимов резания. В этом держателе можно использовать двухсторонние пластины, и соответственно использовать четыре угла пластины вместо двух. Предполагается, что разработка займет свою нишу на развивающемся рынке инструментов для экстремальных режимов точения, применяемого в нефтедобывающей и горнорудной промышленности.

Среди инноваций компании ISCAR следует отметить следующие позиции:

PENTA IQ GRIP – конструкция под пятиугольную пластину с пятью режущими кромками, предназначенная для нарезания глубоких и точных канавок, пазов, а также для отрезных операций.

DOVE IQ TURN – держатель с посадочным местом типа «ласточкин хвост» в сочетании с рычажным зажимным приспособлением обеспечивает весьма жесткое и надежное крепление пластины при тяжелой токарной обработке.

DOVE IQ GRIP– торцевое зажимное устройство для установки пластин, предназначенных для проточки глубоких канавок и пазов в тяжелых условиях.

DO-GRIP IQ – двухсторонняя пластина для нарезания канавок, пазов и отрезки: зажатие с большим усилием повышает качество обработки и ресурс инструмента.

HELI IQ MILL 390 – фрезерные пластины с тремя режущими кромками.

DOVE IQ MILL – пластина для фрезерования с 8 режущими кромками, предназначенная для различных операций торцевого фрезерования, включая обработку под 45 град., черновые и финишные операции со многими типами материалов.

HOLD IQ LOCK – цанговое зажимное приспособление, обеспечивающее прочное и надежное крепление, предотвращающее вырывание инструмента из держателя на тяжелых режимах обработки.

ГЛУБОКОЕ, СВОБОДНОЕ ОТ ВИБРАЦИЙ РЕЗАНИЕ

При увеличении длины инструмента возрастает вероятность возникновения вибраций, особенно при увеличении скорости резания. Силы резания стремятся изогнуть инструмент, вызывая гармонические автоколебания, усиливающие биение инструмента и в конечном итоге резко снижающие качество обработки.

Фирма BIG Kaiser (г. Хоффман Эстейт, шт. Иллинойс, США) представила Smar t Damper – держатель со встроенной демпфирующей системой для глубокого чистового сверления и фрезерования изделий, для обработки которых требуется увеличенная зона досягаемости.

Держатель Smart Damper

Рис. 5. Держатель Smart Damper

16-дюймовый Smart Damper (406 мм), имеющий отношение длины к диаметру 6:1, позволяет устранить вибрации, обычно заставляющие станочников снижать скорость обработки и, соответственно, производительность. Smart Damper допускает применение скоростей резания до 99,1 м/мин (рис. 5).

Специалисты компании BIG Kaiser не раскрывают детали технологии, использованной в Smart Damper, и только отмечают, что в держателе не применяется жидкость, как в других подобных устройствах, – он сконструирован с использованием технологии D–Vibe Рис. 5. Держатель Smart Damper Bar technology. Разработка, являющаяся совершенно новой технологией, выполнена компанией BIG Daishowa в Японии, и первоначально она предназначалась для чистового сверления. И хотя физические законы накладывали определенные ограничения, BIG Kaiser сейчас предлагает держатели Smart Damper с удлинителем 100 мм.

МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ ЦАНГОВЫЙ ПАТРОН

Seco Tools разработала новый улучшенный патрон, пригодный для выполнения всех видов механической обработки, включая высокоскоростное резание.

Высокоточный патрон EPB 5672 резко увеличивает ресурс инструмента и позволяет получать высокое качество поверхности, поскольку биение не превышает 3 мкм при вылете инструмента, равном трем его наружным диаметрам.

Высокоточный патрон EPB 5672

Рис. 6. Высокоточный патрон EPB 5672

Патрон отличается высокой жесткостью и передачей большого крутящего момента (рис. 6). Сила зажатия инструмента почти вдвое больше, чем в обычных цанговых патронах. Кроме этого, цанговые патроны EPB 5672 обеспечивают лучшее зажатие инструментов малого диаметра по сравнению с термоусадочными патронами, которые отлично работают с инструментами диаметром более 16 мм.

Новый патрон обеспечивает надлежащее позиционирование инструмента в осевом и радиальном направлениях при хорошей воспроизводимости. Компания Tooling Systems, Seco, планирует во второй половине 2014 г. выйти на рынок с серией еще более тонких держателей.

Не оспаривая достоинств термоусадочных патронов, специалисты компании отмечают, что применение EPB 5672 сопряжено с меньшими финансовыми затратами. Хотя стоимость патрона EPB 5672 в полтора раза выше, его применение не требует таких первичных капитальных затрат, каких требует термоусадочное оборудование. В то же время они признают, что продолжительность смены инструмента при использовании эффективного термоусадочного оборудования, например модели Seco, составляет три секунды против двух минут для цангового патрона и экономия времени может окупить затраты на термоусадочное оборудование.

Держатель EPB 5672 имеет хромированное покрытие, препятствующее окислению, высокое качество шлифования поверхности конуса и стопорный винт с конусной передней частью для подачи охлаждающего агента.

ДЕРЖАТЕЛИ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ

В последнее время появились держатели для резьбонарезания, не только увеличивающие срок службы метчиков, но и обеспечивающие улучшение качества резьбы. Обычно считается, что для аккуратного нарезания резьбы достаточно вставить метчик в цанговый патрон на новом станке, но со временем все равно в шарико-винтовых передачах появится осевой люфт и качество резьбы ухудшится. Для жесткого нарезания резьбы необходимо, чтобы подача на один оборот метчика точно соответствовала шагу.

Движение в прямом направлении не представляет особых трудностей, проблема заключается в том, как заставить метчик перемещаться по тому же пути при его обратном движении из отверстия. Среди причин, вызывающих нарушение синхронизации, следующие:

  • инерционность рабочих органов станка;
  • рассогласованность вращения и линейного перемещения шпинделя;
  • рассогласованность перемещений при переключении движения инструмента на обратное направление, необходимое для его вывода из обрабатываемого отверстия;
  • факторы, вносимые характеристиками резьбоформирующего инструмента.

Ошибки синхронизации при нарезании с помощью жестких патронов вызывают высокие осевые нагрузки, отрицательно влияющие на стойкость инструмента из-за неравномерности распределения повышенных сил трения по рабочим поверхностям инструмента. В конечном итоге это приводит к затиранию резьбы, образованию наклепа и формированию резьбы с отклонениями за пределы допуска.

Резьбонарезной патрон Mega Synchro

Рис. 7. Резьбонарезной патрон Mega Synchro

На рынке держателей для резьбонарезания в последние годы развернулась серьезная конкуренция, характеризующаяся большим количеством предложений и новых конструкций. Компания BIG Kaiser пополнила свою серию держателей Mega Synchro моделью MGT36 на стороне крупных устройств и моделью MGT3 со стороны компактных патронов. Многие пользователи отметили существенное увеличение срока службы инструментов.

Компания Emuge (г. Вест Бойлстон, шт. Массачусетс, США), занимающая лидирующее положение среди разработчиков технологий резьбонарезания и первая предложившая держатели для нарезания резьбы типа SSY, сообщила, что она имеет широчайший набор держателей и продолжает расширять ассортимент.

В 2012 г. фирма Emuge представила новые модульные держатели метчиков MQL Softsynchro для станков с синхронизированными шпинделями. Новая модульная система Softsynchro MQL позволяет, при той же конструкции основы патрона, применять минимальную подачу смазывающего вещества или подачу СОТС с использованием устройств для держателей HSK. Модульные держатели MQL Softsynchro фирмы Emuge могут быть собраны пользователем из стандартных компонентов с учетом размеров метчика, конфигурации системы подачи смазки и планируемой работы.

Модульный патрон Softsynchro MQL для резьбонарезных инструментов

Рис. 8. Модульный патрон Softsynchro MQL для резьбонарезных инструментов

Новая модульная система типа MQL состоит из систем подачи смазки и подачи воздуха, находящихся под одинаковым давлением, и цангового адаптера, проходящего через весь корпус патрона. При использовании этой системы давление в сопле подачи смазки в патрон и на выходе окружающей его воздушной системы одинаково, что предотвращает утечку смазки внутри патрона MQL.

Модульный держатель также может оснащаться нагруженной трубкой в форме пружины, которая часто используется в системах подачи минимального количества смазки.

Модульные системы для держателей больших диаметров обеспечивают подачу смазки под давлением до 50 атм. в держателях Softsynchro MQL высокого давления. Эти держатели также имеют дополнительную опцию, в виде регулировочного винта, позволяющего настраивать патрон под длину метчика.

В рассматриваемых устройствах используется новый механизм Heli-Coil, сконструированный для снижения силы, возникающей при затяжке гайки цанги. При затяжке гайки цанги с метчиком, зафиксированным регулировочным винтом, обычно существует некоторое перемещение, которое может вызвать повреждение метчика или регулировочного винта.

Осевое смещение цанги может достигать 0,08–0,3 мм под действием сил 800–5000 Н. Механизм Heli-Coil компенсирует это осевое перемещение, устраняя нежелательное смещение как метчика, так и регулировочного винта. Механизм Heli-Coil помогает защитить детали устройства, особенно твердосплавные метчики, от смещения после установки длины и последующей затяжки гайки цанги. Корпуса новых модульных держателей предлагаются в исполнении KSN1 ER20 и KSN3 ER32.

В последние годы компания Emuge пополнила серию резьбовых патронов Softsynchro моделями KSN5 и KSN6, которые, как считается, являются самыми крупными среди промышленных изделий. Специалисты компании пояснили, что патроны этих моделей предназначены для нефтедобывающей, энергетической и ветроэнергетической отраслей промышлености, а также для производства крупных дизельных, локомотивных и судовых двигателей.

Серия KSN5 разработана для метчиков от М16 до М56, серия ANSI – дюймовых метчиков до 45 мм. Серия KSN6 покрывает размерный диапазон от M24 до M76 и будет приспособлена для дюймовых метчиков с адаптерами (25,4–63,5 мм).

ДЕРЖАТЕЛИ ДЛЯ МЕТЧИКОВ НЕБОЛЬШОГО РАЗМЕРА

В этот же период Компания Rego-Fix (г. Индианаполис, шт. Индианаполис, США) модернизирует свою серию прецизионных держателей инструментов, добавляя в серию малых инструментов особо тонкие инструментальные оправки типа powRgrip press-fit system, slimnose powRgrip или PG6.

Система REGO-FIX powRgrip позволяет зажимать режущий инструмент с высокой точностью.

Принцип работы держателя REGO-FIX powRgrip (а) и гидравлический пресс powRgrip (б)

Рис. 9. Принцип работы держателя REGO-FIX powRgrip (а) и гидравлический пресс powRgrip (б)

Инструмент и цанга зажимаются в оправке с очень большой силой посредством гидравлического пресса powRgrip (рис. 9). Для извлечения инструмента цикл сжатия изменяет свое направление. Выпущенная в 2013 г. оправка PG6 специально разработана для нужд аэрокосмической, автомобильной, медицинской и часовой отраслей промышленности. Внешний диаметр оправки равен 10 мм, а диаметр зажимаемых инструментов может изменяться от 0,2 до 3175 мм. Благодаря тонкой конструкции, оправка создает меньше помех для перемещения инструмента и облегчает обработку глубоких полостей, повышая производительность обработки. Оправка предназначена для фрезерования и сверления отверстий на легких режимах. При использовании оправки PG6 совместно с держателями HSK 40 E улучшаются показатели по полному замеренному радиальному биению, поглощению вибраций инструмента и его стойкости.

Вместе с держателем PG6 компания REGO-FIX представила патрон secuRgrip, предназначенный для выполнения наиболее востребованных операций. Специалисты компании утверждают, что новый патрон может использовать любой производитель, использующий в своем производстве режущие инструменты под патрон Weldon. Новый патрон не требует патентованных режущих инструментов. При создании патрона разработчики опирались на известные стандарты, модернизируя их. Зажатие инструмента в новом патроне намного сильнее и надежнее, чем при использовании таких способов, как термическая посадка.

Патрон secuRgrip фирмы Rego-Fix

Рис. 10. Патрон secuRgrip фирмы Rego-Fix

Следует отметить, что термоусадочные патроны обеспечивают точность по биению на уровне 3 мкм, они часто не могут поддерживать необходимое зажатие. Держатели secuRgrip и все оправки серии PG сохраняют точность и силу зажатия в течение 5-летнего гарантийного срока, или 20 тыс. рабочих циклов.

Компания Rego-Fix добилась хороших показателей зажатия инструмента, применив в патронах secuRgrip запирание режущего инструмента в цанге с помощью резьбового вкладыша (рис. 10).

Кроме этого, так же как во всех держателях серии PG, соединение деталей в патроне способствует поглощению вибраций, поскольку разные конструктивные элементы выполнены из разных марок стали, что приводит к улучшению частотных характеристик и устранению автоколебаний. После запрессовывания инструмента на патрон навинчивают фиксирующую гайку для дополнительного запирания цанги. В этом устройстве нечему двигаться, поэтому первым может сломаться только сам инструмент, и это единственная поломка, которая, по словам разработчиков, может произойти.

Обзор подготовлен редакцией по материалам:

  • www.directindustry.com/prod/big-kaiserprecision-tooling-inc/anti-vibration-boringbars-19356–1097145.html
  • http://metal.nestormedia.com/index.pl?act=PRODUCT&id=264
  • http://станкомир.рф/metallooborudovanie/ instrumentprinad/zazhiminstrumenta/frezerniezazhimi/
  • www.iscar.ca/npa. aspx/CountryId/5
  • www.informdom.com/metall/article_5915/ISCAR_intellektualnaia_mehanicheskaia_ obrabotka_rezaniem.html
  • www.kaisertooling.com/getFile/files/documents/KAISER_Flyer_SmartDamper_low.pdf
  • www.bigkaiser.com/smart-damper.php
  • www.ito-news.ru/archive/2013/1301ito30seco.pdf
  • http://mip.zavod-vtuz.ru/en/sandvikcoromant/70-katalog-coropak-13–1-novyeinstrumenty/5059-str-182-rukovodstvo-emugefranken-2010-tekhnologiya-rezboobrazovaniyabystrosmennye-rezbovye-patrony-smekhanizmom-kontrolya-voznikayushchikhusilij-imeet-kompensatsiyu-dliny-na-szhatie-irastyazhenie-din-69090-pdf-page-183-guide-emuge-franken-imk-baza-zn
  • ftp://82.193.157.199/REGO-FIX/powRgrip/PG_Katalog_Rus.pdf

Главный механик №4 2014



Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 07.04.2014 11:25
 

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.


Защитный код
Обновить