5 Faktoren für hoch

Die Sandvik Coromant CoroMill Plura HFS-Schaftfräser wurden für Stahl- und Edelstahlanwendungen entwickelt, können aber auch die Produktivität bei schwer zerspanbaren Materialien wie hitzebeständigen Superlegierungen und Titan steigern. Sandvik Coromant

Die Materialentfernungsrate (MRR) misst, wie viel Metall in einem bestimmten Zeitraum von einem Bauteil entfernt wird. Bei Fräsbearbeitungen kann sie berechnet werden, indem die radiale Schnitttiefe (RDOC) mit der axialen Schnitttiefe (ADOC) und der Vorschubgeschwindigkeit multipliziert wird. Eine erhöhte MRR – auch nur geringfügig – kann für jede Werkstatt, die mehr Komponenten in kurzer Zeit produzieren möchte, erhebliche Effizienzsteigerungen mit sich bringen. Durch die Erhöhung der MRR können Werkstätten die Zykluszeit verkürzen und die Werkzeuglebensdauer verlängern, wodurch die Kosten pro Teil effektiv gesenkt und die Gewinnmargen maximiert werden.

Hocheffizientes Fräsen (HEM) ist eine Schruppstrategie, die dazu beitragen kann, die MRR einer Maschine zu erhöhen, da sie einen niedrigeren RDOC und einen höheren ADOC kombiniert, was für einen gleichmäßigen Verschleiß an der Schneidkante sorgt, weniger Wärme erzeugt und eine höhere Geschwindigkeit ermöglicht .

HEM unterscheidet sich vom herkömmlichen Fräsen in zweierlei Hinsicht. Es ermöglicht einen kontrollierten oder gleichmäßigen Eingriffswinkel und eine radiale Spanverdünnung.

„Traditionelles oder maschinelles Fräsen nutzt den gesamten Durchmesser des Werkzeugs“, sagte Brian MacNeil, Spezialist für Fräsprodukte und -anwendungen bei Sandvik Coromant, Mississauga, Ontario. „Das bedeutet, dass es einen erheblichen Werkzeugeingriff gibt, der oft die Schnitttiefe begrenzt. Bei einem Vollhartmetall-Schaftfräser oder Wendeschneidplattenfräser wird nie die gesamte Länge des Hartmetalls genutzt, was sehr teuer ist. Andererseits HEM oder hoch.“ Beim Vorschubseitenfräsen (HFSM) wird die gesamte Länge des Werkzeugs bei sehr geringem Eingriff genutzt. Dies ermöglicht die Nutzung des gesamten Hartmetalls sowie eine radiale Spanverdünnung.“

Durch die Reduzierung des Eingriffs wird die Wärme aus dem Prozess abgeleitet, was ein Hochgeschwindigkeitsschneiden ermöglicht. Bei hitzebeständigen Materialien trägt es dazu bei, die Werkzeuglebensdauer zu verlängern, da das Werkzeug weniger Hitze ausgesetzt ist.

„HEM ist in der Regel produktiver und erfordert weniger Strom als die altmodischen Werkzeugwege“, sagte MacNeil.

Hier sind fünf Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass HEM für Ihr Geschäft geeignet ist.

„HEM hat definitiv seinen Platz, aber es ist wichtig zu verstehen, wie es funktionieren wird“, sagte Jake Rutherford, F&E-Ingenieur, Kyocera SGS Precision Tools, Cuyahoga Falls, Ohio. „Es gibt keine Einheitslösung für jedes Problem. Man muss die Anwendung als Ganzes betrachten, um sicherzustellen, dass es sich um die beste und effizienteste Option handelt.“

Eine Möglichkeit herauszufinden, ob HEM für die Anwendung sinnvoll ist, sind Tests. Viele Hersteller von Schneidwerkzeugen führen intern Tests durch, um den Kunden zu helfen, den Prozess zu verstehen und genau zu sehen, wie er in der Werkstatt funktionieren würde.

„Wir können je nach angestrebtem Ziel verschiedene Arten von Werkzeugwegen und -strategien testen“, sagte Jacob (Pete) Rak, Anwendungsingenieur bei Kyocera SGS Precision Tools. „Das Endergebnis ist, was ist Ihr Ziel? Wenn die Zykluszeit ein Problem darstellt, was häufig der Fall ist, dann ist HEM eine gute Strategie. Wenn nicht, lohnt es sich möglicherweise nicht, in alles zu investieren, was dafür erforderlich ist.“

Der siebenschneidige Hochleistungs-Schaftfräser SGS H-Carb von Kyocera ist auf tiefe axiale Trochoiden- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsanwendungen spezialisiert. Das spezielle Kern- und Nutdesign verbessert die Steifigkeit und den Spanfluss und reduziert gleichzeitig die Durchbiegung. Kyocera SGS Präzisionswerkzeuge

Wenn Geschäfte zum ersten Mal HEM einsetzen, kann ein Geschwindigkeitstest dabei helfen, ein besseres Gefühl für den Prozess zu bekommen. Mit einem speziellen Werkzeug und Programm kann der Test dabei helfen, die Grenzen der Maschine und den Punkt zu bestimmen, an dem sie Vibrationen verursachen könnte.

„Es ist sehr wichtig, die Grenzen der Maschine zu kennen und zu testen, bevor man mit der Anwendung dieser Strategien beginnt“, sagte MacNeil. „Die Geschäfte wollen einfach einspringen und sich nicht darum kümmern, aber eine Vorplanung kann entscheidend für den Erfolg sein, insbesondere bei Notabläufen.“

HEM ist größtenteils ein besonderer Werkzeugwegtyp und basiert auf einem trochoiden Frässtil. Es ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausstieg aus dem Schnitt. Ein herkömmlicher Werkzeugweg bietet einen standardmäßigeren Übergang in das Material, der tendenziell abrupter und härter für das Werkzeug ist. Ein HEM-Werkzeugweg ist gradueller und kann mehr Nuten im Werkzeug nutzen, da dadurch eine Überlastung der Nuten mit Material vermieden wird.

„Die richtige CAM-Software ist eines der ersten Dinge, die für den Erfolg von HEM erforderlich sind“, sagte MacNeil. „Die meisten Systeme sind mittlerweile in der Lage, diese konstanten Eingriffs-Werkzeugwege zu erzeugen. Einige Betriebe, die nicht über diese Technologie verfügen, müssten sie kaufen. Aber man muss unbedingt über eine CAM-Software verfügen, die einen ständigen Eingriff anwenden kann, denn wenn man anfängt, sie zu überlasten, ist das mit Sicherheit der Fall.“ Abschnitte tendieren dazu, Vibrationen hervorzurufen, die Hartmetall abplatzen lassen und eine schlechte Oberflächengüte auf dem Werkstück hinterlassen können.“

Wenn die CAM-Software beispielsweise angewiesen wurde, 8 Prozent des Werkzeugdurchmessers zu verwenden, ist es wichtig, dass dieser immer bei 8 Prozent bleibt. Dadurch wird verhindert, dass das Werkzeug ständig aus dem Schnitt aus- und wieder eindringt. Es ist eine Software erforderlich, die das Tool aktiv hält.

„Viele CAM-Software verfügt mittlerweile über eine Art integrierten HEM-Werkzeugweg“, sagte Rutherford. „Es ist nur eine Frage der Auswahl. Wenn Sie diesen Werkzeugweg wählen, muss es nicht unbedingt ein Werkzeug mit höherer Spanzahl sein, aber um die Spannutenlänge und Vorschubgeschwindigkeiten zu nutzen, ist ein Werkzeug mit höherer Spanzahl oft die beste Option.“ um von den Vorteilen zu profitieren.

Eine Herausforderung bei HEM besteht darin, dass einige Betriebe versuchen, Hochvorschub-Seitenfräsen mit extremen Vorschüben auf Maschinen durchzuführen, die dazu nicht in der Lage sind.

„Wenn die Computersteuerung nicht den gesamten Code lesen kann, neigt sie dazu, sich zu verzetteln und zu pausieren“, sagte MacNeil. „Dieser Prozess erfordert kontinuierliche Schneidbewegungen – sobald Sie das Werkzeug bewegen, möchten Sie, dass es nach Möglichkeit nie anhält. Wenn die Steuerung nicht mithalten kann, werden Sie Probleme in Ihrem Werkstück und Absplitterungen am Werkzeug feststellen , und den ganzen Sinn des Prozesses zunichte machen.“

Die Werkzeugmaschine muss über ausreichende Vorausschaufähigkeiten verfügen; Ohne dies wird es herumspringen oder von einer Stelle springen, ein paar Codezeilen lesen und dann zur nächsten springen.

„Dies wird das Werkzeug viel stärker belasten und jegliche Zykluszeitgewinne zunichte machen“, sagte Rutherford. „Sie können 500 IPM programmieren, aber wenn Ihre Maschine nicht so viele Codezeilen lesen kann oder nicht in der Lage ist, diese Geschwindigkeit in dem kurzen Abstand zwischen den Codezeilen zu erreichen, wird sie dazu nicht in der Lage sein.“ Erreichen Sie die vollen 500 IPM. Bevor Sie in HEM einsteigen, stellen Sie sicher, dass die Maschine über alle erforderlichen Fähigkeiten verfügt, um die Arbeit zu erledigen.“

Einige Vollhartmetall-Schaftfräser, wie der CoroMill Plura Gannet von Sandvik Coromant, verfügen über speziell entwickelte Geometrien zum Herausschneiden von Material in tiefen, schmalen Schlitzen. Sandvik Coromant

Je höher das Zeitspanvolumen, desto wichtiger wird die Werkzeughaltung.

„Wenn Sie das Werkzeug nicht richtig festhalten oder kostengünstige Werkzeughalter wie ER-Spannzangen verwenden, können die spiralförmigen und axialen Schnittkräfte die Werkzeuge tatsächlich direkt aus dem Halter saugen“, sagte MacNeil. „Wählen Sie etwas wie ein hydraulisches Spannfutter oder einen Wärmeschrumpf-Werkzeughalter, aber Weldon-Halter sind immer noch sehr effektiv. Bei hydraulischen Spannfuttern und Schrumpfschläuchen erhalten Sie jedoch einen sehr geringen Rundlauffehler am Werkzeug selbst, wenn Sie jedoch zulassen, dass das Werkzeug anfängt zu wandern Dies führt zu einer schlechten Oberflächengüte. Im Wesentlichen würde dies dazu führen, dass nur die Hälfte der Spannuten des Werkzeugs genutzt wird, wenn es aus- und nach oben läuft. Dadurch verdoppelt sich die Spanlast.“

Es ist wichtig, Tests durchzuführen, um sicherzustellen, dass der Werkzeughalter einen genauen und präzisen Rundlauf liefert – einen, der niedrig ist. HEM reagiert besonders empfindlich auf hohe Unrundheit. Aufgrund der Kombination aus einer höheren Anzahl an Nuten und einer längeren Schnittlänge betont dieser Prozess etwaige Unrundheiten am Ende der Nut.

„Im Wesentlichen würde dies bedeuten, dass eine Flöte viel mehr Arbeit leistet als eine andere Flöte“, sagte Rutherford. „Es gibt viel weniger Spielraum für Fehler als bei einem drei- oder vierschneidigen Schaftfräser, der eine höhere Spanlast benötigt, und der geringere Spanraum reduziert diese Fehlertoleranz noch weiter.“

Die für HEM erstellten Werkzeugwege sind nur wirksam, wenn das richtige Werkzeug verwendet wird. Ohne ein für HEM entwickeltes Tool können die erwarteten Vorteile möglicherweise nicht realisiert werden.

„Um den Prozess wirklich zu optimieren, nehmen Sie tiefe Schnitte mit einer langen Spannutenlänge vor“, sagte Rak. „Im Allgemeinen sind die Spannuten länger als bei Standardwerkzeugen. Ein Spanbrecher hilft auch dabei, lange Späne aufzubrechen, sodass diese leichter aus der Schnittzone abgeführt werden können. Ein Werkzeug mit hoher Spannutenzahl ist steifer, was für tiefe Schnitte wichtig ist.“ und Nutzung des HEM-Werkzeugwegs für hohe Abtragsraten.“

Die meisten Werkzeughersteller verfügen über Schneidwerkzeuge, die speziell für diese Anwendung entwickelt wurden und im Allgemeinen im Bereich von 4 bis 5xD liegen und tendenziell konische Kerne haben. Ein Kern mit einem einzigen Durchmesser bis zum Boden ist tendenziell schwächer als ein sich verjüngender Kern und bietet nicht die gleiche Fähigkeit zur Spanabfuhr.

„Werkzeuge mit unterschiedlichen Nutspiralen sind eine weitere Möglichkeit, einen reibungslosen Schnitt zu gewährleisten“, sagte Mac-Neil. „Bei einem Werkzeug mit vier Schneiden würden die erste und dritte Nut einen Winkel von 37 Grad haben, während die zweite und vierte Nut einen Winkel von 40 Grad hätten. Unterschiedliche Helixe erzeugen eine leichte Pause von einer Nut zur nächsten, und diese Lücke verhindert oft die Bildung von Harmonischen.“ Entwicklung. Werkzeuge mit zylindrischen Flächen und Merkmalen hinter der Schneidkante helfen, den Schnitt bei so hohen Zerspanungsraten zu stabilisieren.“

Michael Bitner, Leiter Produkt und Anwendungen, Fräsen, Dapra Milling Solutions, Bloomfield, Connecticut, erörtert, wie Rampen mit hohem Vorschub dazu beitragen können, die Materialentfernungsraten zu erhöhen.

CM:Was ist High-Feed-Ramping und wie funktioniert es?

Michael Bitner von Dapra Milling Solutions erläutert, wie Hochvorschubrampen dazu beitragen können, die Materialentfernungsraten zu erhöhen. Dapra-Fräslösungen

Bitter: Beim Hochvorschub-Ramping wird ein Hochvorschubfräser in einer konstanten Rampenbewegung programmiert, während eine Innen- oder Außenform profiliert wird. Im Allgemeinen hat der Fräser etwas mehr als die Hälfte der kleinsten Breite der zu bearbeitenden Innenöffnung oder ist größer als die Schnittbreite für eine Außenform, die konturgefräst werden soll. Durch die Ausführung einer konstanten Rampe beim Profilfräsen einer Tasche oder Kontur dringt das Werkzeug von oben in das Material ein und verlässt den Schnitt erst bei Erreichen der endgültigen Tiefe. Dadurch entfallen Ein- und Ausfahrbewegungen und der Werkzeugdruck bleibt konstant.

CM:Welche Voraussetzungen sind erforderlich, damit dies wirksam ist?

Bitter: Die CAM-Software muss in der Lage sein, im Vergleich zu einem herkömmlichen 2D-Konturfräsprogramm eine Rampenprofilroutine zu generieren. Die Rampentiefe kann typischerweise entweder durch eine Tiefe pro Durchgang um die Kontur oder durch die Angabe eines Rampenwinkels angegeben werden.

CM:Was sind die Vorteile und Herausforderungen des High-Feed-Ramping?

Bitter:Zu den Vorteilen gehören:

Zu den Herausforderungen gehören:

CM:Welche Best Practices sollten Geschäfte anwenden?

Bitter: Verwenden Sie für innere Hohlräume ein Werkzeug, das etwas mehr als halb so breit ist wie die engste Abmessung der zu bearbeitenden Öffnung. Bei Taschen, die zu groß sind, um sie in einem Durchgang zu bearbeiten, versetzen Sie das Profil, um eine kleinere Innentasche für die Bearbeitung zu erzeugen, und bewegen Sie sich dann nach außen, um die Außentasche zu bearbeiten.

Stellen Sie bei Außenkonturarbeiten einfach sicher, dass der Fräser größer als die größte Schnittbreite (WOC) ist, damit bei jedem Durchgang das gesamte Material entfernt wird.

Betreiben Sie den Fräser in beiden Fällen mit normalen Hochvorschubparametern und stellen Sie sicher, dass die Schnitttiefe beim Rampen innerhalb des Wendeplattenmaximums bleibt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich im Allgemeinen, eine Tiefe für die Rampe anzugeben, anstatt einen Rampenwinkel anzugeben.

CM:Welche Missverständnisse oder Fehler liegen dieser Technologie zugrunde?

Bitter: Wenn der Kunde diese Art der Programmierung noch nicht verwendet hat, achten Sie darauf, die konstante Rampe nicht mit einer Rampeneingabe zu verwechseln. Ein Rampeneinstieg führt einfach eine Rampe auf die programmierte Schnitttiefe durch und schließt den Durchgang auf dieser Z-Ebene ab. Bei einer korrekt programmierten Rampenroutine mit hohem Vorschub wird die Rampe vom Anfang bis zum Ende kontinuierlich ansteigen, mit Ausnahme eines flachen Durchgangs, sobald die endgültige Tiefe erreicht ist.

Der andere Hauptfehler besteht darin, die Menge an Luftvolumen zu unterschätzen, die zur ausreichenden Abfuhr der Späne erforderlich ist. Es entstehen extrem schnell Späne, und wenn nicht ausreichend Luftdruck (und mehrere Luftleitungen) bereitgestellt werden, kann dies zum Nachschneiden von Spänen oder zum Ansammeln von Spänen führen, was beides zum Bruch des Einsatzes oder zur Beschädigung des Werkzeugs führen kann. Mit hoher Produktivität gehen höhere Anforderungen an die Spanabfuhr einher.

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

Dapra Milling Solutions, www.dapra.com

Kyocera SGS Precision Tools, www.kyocera-sgstool.com

Sandvik Coromant, www.sandvik.coromant.com