Баланс инструмента при высокоскоростной обработке

Высокоскоростная обработка (HSM) имеет множество преимуществ, но для того, чтобы снизить затраты на резку и максимизировать преимущества высокоскоростной обработки, необходимо преодолеть множество трудностей в реальном производстве. При высокоскоростной обработке, когда скорость резания увеличивается, сила резания уменьшается. Используя эту функцию, можно обрабатывать детали с меньшими размерными допусками и шероховатостью поверхности, увеличивая скорость шпинделя.

Хотя четкого определения высокоскоростной обработки не существует, в некоторых испытаниях скорость шпинделя может достигать 500 000 об/мин, а в реальном производстве она может достигать 100 000 об/мин. Поскольку, когда скорость шпинделя превышает 8000 об/мин, вращающиеся части должны быть сбалансированы, поэтому высокоскоростную обработку можно определить как скорость не менее 8000 об/мин. Когда скорость шпинделя ниже 8000 об/мин, только когда распределение массы инструмента очень несбалансировано, центробежная сила будет оказывать неблагоприятное влияние на обработку.

Поскольку количество станков со скоростью вращения шпинделя выше 8000 об/мин продолжает увеличиваться, баланс комбинированных инструментов становится чрезвычайно важным, включая инструменты и держатели инструментов. Когда теоретическая центральная ось вращающегося инструмента не концентрична фактической оси вращения, произойдет дисбаланс.

Существует множество проблем, которые следует учитывать при принятии решения о балансировке инструмента, и в обычных обстоятельствах многие пользователи склонны игнорировать эти проблемы. Одной из наиболее острых проблем является повреждение подшипников шпинделя станка из-за дисбаланса инструмента при высокоскоростной обработке. Несбалансированный инструмент создаст дополнительную нагрузку на шпиндель, что приведет к преждевременному износу и выходу из строя подшипника шпинделя. Это приводит не только к напрасным затратам на ремонт и замену подшипников шпинделя, но и к потерям производственного времени из-за простоев. Руководство: (Преимущества высокоскоростного фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ начинают проявляться)

Несбалансированный инструмент снижает производительность и срок службы инструмента, а также вызывает вибрацию, что ухудшает качество обрабатываемой поверхности.

Режущие инструменты и патроны (особенно хвостовики с конусом 7:24) имеют множество потенциальных факторов дисбаланса. Когда скорость шпинделя увеличивается, центробежная сила заставит отверстие шпинделя немного расшириться, а конический хвостовик оправки не сможет расширяться вместе со шпинделем, что уменьшит площадь контакта между оправкой и шпинделем, тем самым уменьшив твердость. связи.

Некоторые факторы дисбаланса можно исправить, изменив конструкцию и тщательно выбрав держатель инструмента и инструмент. Это означает, что симметричная конструкция позволяет в определенной степени избежать дисбаланса. Однако для регулируемых державок с подвижными частями и асимметричных державок требуется система регулировки баланса инструмента. Когда собранный инструмент используется для высокоскоростной обработки, следует уделять пристальное внимание конструктивным факторам державки инструмента с коническим хвостовиком, коэффициентам регулировки баланса, а также выбору точности и симметрии инструмента.

Допуск на размер конуса державки с коническим хвостовиком оказывает большое влияние на производительность высокоскоростных обрабатывающих инструментов. Класс точности конуса обычно соответствует международному стандарту ISO1947. Допуск на конус используется для проверки допуска отверстия для блокировки шпинделя и конусности стержня инструмента, который влияет на баланс и биение стержня инструмента. Класс допуска конусности шпинделя станка обычно составляет AT2, но AT3 лучше.

Помимо допуска на конус, при сборке инструмента необходимо учитывать и другие факторы. Каждый допуск будет суммироваться, вызывая эксцентриситет инструмента. К этим факторам относятся круговое биение инструмента, длина системы держателей инструмента и симметрия других деталей (таких как патроны, стопорные кольца и т. д.).

При высокоскоростной обработке мы должны знать о факторах, вызывающих дисбаланс, и о мерах по его уменьшению. Наиболее влиятельным из них является держатель инструмента. При высокоскоростной обработке в первую очередь следует использовать сбалансированную державку или регулируемую сбалансированную державку. Сбалансированная конструкция держателя инструмента предназначена для обеспечения баланса держателя инструмента, но она не может компенсировать дисбаланс, вызванный другими деталями в процессе сборки. В настоящее время предполагается, что дисбаланс, вызванный другими деталями, незначителен, но в реальном производстве он часто неосуществим. Поэтому мы рекомендуем измерить дисбаланс при использовании этого держателя инструмента и, насколько это возможно, убедиться, что он находится в пределах диапазона, разрешенного стандартом.

Помимо гарантии на конструкцию, регулируемый балансировочный держатель инструмента также может компенсировать дисбаланс, вызванный другими деталями в процессе сборки. Производители применили множество методов балансировки держателей инструментов, например, с помощью винтов, стальных шариков, регулировочных колец и регулировочных блоков.

Способность державки инструмента с регулируемой балансировкой компенсировать дисбаланс ограничена. В некоторых случаях несбалансированная масса слишком велика, чтобы восстановить баланс инструмента, в результате чего станок не может работать с заданной скоростью. Необходимо снизить скорость станка и собрать инструмент заново.

Другие факторы, ограничивающие высокоскоростную обработку, включают материал заготовки, вылет заготовки, приспособление, профиль инструмента, глубину резания и т. д.

Процесс балансировки может улучшить распределение массы инструмента и держателя инструмента, так что при их вращении создается наименьшая несбалансированная центробежная сила. Однако процесс балансирования не может включать в себя все несбалансированные факторы.

Любая степень дисбаланса массы вызовет вибрацию. Держатель инструмента и его установка, конструкция станка и т. д. повлияет на характеристики вибрации.

ISO 1940/1 и ANSI 2.191989 — стандарты, определяющие степень сбалансированности. Оба стандарта имеют практическую основу и применяют систему уровня G для установления требований к балансу. Например, степень баланса G2,5 означает, что скорость окружной вибрации не превышает 2,5 мм/с. Эти уровни продолжают повышаться с появлением высококачественных станков, инструментов и державок. Если заданный баланс не может быть достигнут, следует уменьшить скорость шпинделя.

Другие новости отрасли обработки штамповки металлов: