ข้อกำหนดสำหรับการกัดความเร็วสูงบนเครื่องมือและตัวจับยึดเครื่องมือมีอะไรบ้าง

การตัดเฉือนความเร็วสูง (HSM) เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีการกัดสมัยใหม่ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการกัด HSM ไม่เพียงแต่สามารถกัดวัสดุที่อ่อนและแข็งต่างๆ เท่านั้น แต่ยังได้ความแม่นยำของชิ้นงานที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย บทความนี้อธิบายข้อกำหนด HSM สำหรับเครื่องมือและตัวจับยึด

1. ข้อกำหนด HSM สำหรับเครื่องมือตัด

1. เรขาคณิต

การสั่นของเครื่องมือส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพพื้นผิวที่ได้จากการตัดเฉือน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องรักษาแรงตัดที่สม่ำเสมอบนเครื่องมือในระหว่างการเก็บผิวละเอียด HSM เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนของเครื่องมือ

อิทธิพลของลักษณะทางเรขาคณิตที่อยู่ติดกันของเครื่องมือที่มีต่อแรงตัด:

• ศูนย์กลางที่ดีช่วยให้กระจายโหลดได้ทั่วถึงบนคมตัด

• คมตัดเหลื่อมกันมากขึ้นเพื่อลักษณะแรงตัดที่สม่ำเสมอ (มุมเกลียวที่ใหญ่ขึ้นและจำนวนร่องฟัน)

• ความยาวในการตัดสั้นเพื่อความแข็งแกร่งที่ดีขึ้น (เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาลดลงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับผนังเครื่องจักรที่สูงชัน)

• สภาพหน้าตัดแกนที่ดีที่สุดโดยมีความเข้มข้นของความเค้นต่ำสุดที่รอยบาก

วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงสามารถดำเนินการได้โดยใช้ HSM ซึ่งหมายความว่าความต้านทานต่อการเสียรูปจะเพิ่มขึ้นตามความแข็งของวัสดุที่จะดำเนินการ ภาระที่เพิ่มขึ้นบนคมตัดจำเป็นต้องมีการออกแบบรูปทรงคมตัดที่มั่นคง อย่างไรก็ตาม ความร้อนจากแรงเสียดทานจะมากขึ้นในพื้นที่ว่างของพื้นผิวชิ้นงานภายใต้ความเร็วตัดสูง ซึ่งหมายความว่ามุมหลบของเครื่องมือจะต้องลดลง ดังนั้น การเพิ่มความมั่นคงของคมตัดทำได้โดยการลดมุมเอียงเท่านั้น ในกรณีที่วัสดุแข็งมากและวัสดุเครื่องมือเปราะ อาจส่งผลให้มุมเอียงเป็นลบได้

รัศมีที่เหมาะสมอย่างแม่นยำอยู่ที่ปลายใบมีดเพื่อหลีกเลี่ยงสภาวะร้อนแดงหรือการแตกหักของขอบบางส่วนเมื่อได้รับความร้อนอย่างกะทันหัน

หากความแม่นยำของรูปร่างของชิ้นงานจำเป็นต้องสูงมาก รัศมีของส่วนลูกของเครื่องมือเก็บผิวละเอียดที่ใช้จะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของรูปร่างของชิ้นงานที่จะดำเนินการ ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องใช้เครื่องมือที่มีค่าความคลาดเคลื่อนรัศมีแคบมาก (ในช่วงไมครอน) ในระหว่างการเก็บผิวละเอียดของชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อนมาก

2. วัสดุและการเคลือบ

วัสดุเครื่องมือต้องแข็งกว่าวัสดุที่จะตัดเฉือน ยิ่งความแตกต่างของความแข็งระหว่างวัสดุชิ้นงานและวัสดุเครื่องมือมากเท่าใด การสึกหรอของเครื่องมือก็จะน้อยลงและอายุการใช้งานของเครื่องมือก็จะยาวนานขึ้นเท่านั้น เนื่องจากอุณหภูมิในพื้นที่สูง จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุเครื่องมือทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน

ความผันผวนอย่างมากของโหลดทางความร้อนและความต้องการในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันของวัสดุเครื่องมือนำไปสู่ความจำเป็นในที่สุดสำหรับการเคลือบบนตัวเครื่องมือทังสเตนคาร์ไบด์เนื้อละเอียด

ระบบการเคลือบที่ผ่านการทดลองและทดสอบ เช่น TiN, TiCN และ TiAlCN มาถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็วในการประมวลผล HSM ดังนั้น ระบบการเคลือบแบบหลายองค์ประกอบจึงได้รับการพัฒนาโดยใช้ไนไตรด์ที่มีปริมาณอะลูมิเนียมสูง ร่วมกับองค์ประกอบอื่นๆ เช่น อิตเทรียม วาเนเดียม หรือแทนทาลัม นอกจากนี้ยังสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้โดยใช้โครงสร้างชั้นนาโน, CBN และ PKD

2. ข้อกำหนดของ HSM สำหรับตัวจับยึดเครื่องมือ

เนื่องจากต้องใช้ความเร็วแกนสูงในการตัดเฉือน HSM จึงควรใช้ระบบตัวจับยึดเครื่องมือ HSK-A และ HSK-E เนื่องจากหน้าแปลนตัวจับยึดเครื่องมือติดตั้งอยู่บนหัวสปินเดิล ตัวจับยึดเครื่องมือจึงมีการรองรับเชิงกลที่กำหนดไว้ในทิศทาง Z ดังนั้นที่ความเร็วสูงกว่า ตัวจับยึดเครื่องมือจะไม่ถูกลากเข้าไปในแกนหมุนเนื่องจากแรงหนีศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้น

ข้อผิดพลาดพื้นฐานอาจเกิดขึ้นแล้วในขั้นตอนการเตรียมกระบวนการ ทำให้การสั่นสะเทือนน้อยลงและการควบคุมกระบวนการที่ปลอดภัยเป็นไปไม่ได้ เพื่อให้ได้การตัดเฉือน HSM ที่เสถียร จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับสมดุลและตรวจสอบการจัดตำแหน่งของเครื่องมือและชุดตัวจับยึดเครื่องมือตามที่กำหนด ต้องพิจารณาขีดจำกัดความเร็วในการหมุนที่เกี่ยวข้องกับมวลที่ไม่สมดุลด้วย

ระบบเครื่องมือโรตารีที่ไม่สมดุลหรือไม่ตรงแนวจะส่งผลให้:

• คุณภาพพื้นผิวต่ำมาก

• อายุการใช้งานเครื่องมือต่ำมาก

• ความเสถียรและความปลอดภัยในกระบวนการทำงานต่ำ

• อาจทำให้แกนหมุนกัดเสียหายได้

ความไม่สมดุลและการเบี่ยงเบนจากจุดศูนย์กลางในอุดมคติที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในกระบวนการสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนในแผนภาพด้านล่าง:

ไม่มีการเบี่ยงเบนเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางที่สมบูรณ์แบบ: ความหยาบทางทฤษฎีที่น้อยกว่า

การเบี่ยงเบนจากจุดศูนย์กลางที่สมบูรณ์แบบ: ความหยาบทางทฤษฎีที่มากขึ้น

มวลที่สมดุลมีอิทธิพลสำคัญต่อประสิทธิภาพไดนามิกของระบบการหมุนทั้งหมด

ความไม่สมดุลนั้นเทียบเท่ากับการหมุนวัตถุประหลาด ร่างกายประหลาดนี้สามารถทำให้เกิดแรงเหวี่ยงซึ่งเพิ่มขึ้นเป็นกำลังสองด้วยความเร็วการหมุน ซึ่งหมายความว่าความไม่สมดุลเดียวกันทำให้เกิดแรงเหวี่ยง 441 เท่าบนสปินเดิลที่ 42,000 รอบต่อนาที เหมือนกับบนสปินเดิลที่ 2,000 รอบต่อนาที (212=441) ดังนั้น ความไม่สมดุลของการจัดวางตัวจับยึดเครื่องมือในการตัดเฉือนความเร็วสูงจึงส่งผลเสียอย่างชัดเจน

เมื่อใช้เทคโนโลยีการจับยึดเครื่องมือใน HSM คุณสามารถใช้ตัวจับยึดเครื่องมือกับ:

• คอลเล็ตและ

• ตัวลด

ไม่แนะนำให้ใช้ระบบทางเลือก เช่น ตัวเชื่อมต่อ Weldon เนื่องจากมีข้อเสียอย่างมากในการประมวลผล HSM

เนื่องจากคุณสมบัติลดแรงสั่นสะท้านที่ดีของตัวจับยึดเครื่องมือคอลเลทซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ดีในระหว่างกระบวนการกัดหยาบ เมื่อรวมกับข้อต่อลดขนาดแล้ว จึงมีระดับความแข็งแกร่งและความสามารถในการทำซ้ำได้สูงมาก นี่เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้พื้นผิวชิ้นงานที่สมบูรณ์แบบ การใช้ตัวลดขนาดช่วยให้คุณได้จุดศูนย์กลางที่แม่นยำมาก (ส่วนเบี่ยงเบนน้อยกว่า 0.003 มม.) และแรงบิดในการถ่ายโอนสูง

โครงสร้างการออกแบบของตัวจับยึดเครื่องมือลดขนาดต่างๆ: แรงบิดในการส่งขึ้นอยู่กับโครงสร้างการออกแบบของอุปกรณ์จับยึด โครงสร้างการออกแบบที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันมาก