3 Pitanje High Speed Cutting

8/17/2019 3 Pitanje High Speed Cutting

1/40

High speed cutting

VBO


2/40

• Povjest visokobrzinske obrade

• Ideja

•

Upotreba• Strojevi

• Alati

• Sile• Odvojene čestice

Sadržaj


3/40

UVOD

Visokobrzinska obrada ( HSM) je jedna on suvremenih tehnologija, koja u

odnosu na konvencionalne metode, omogućava povećanje efikasnosti

,točnosti i kvalitete obrade materijala, a samim time smanjuje vrijeme i

troškove proizvodnje.

Prvu definiciju visokobrzinske obrade dao je još 1931. god. Carl Salomon

On je zaključio da se na brzinama 5-10 puta većim nego kod konvencionalne

obrade temperatura nastala kod rezanja počinje smanjivati.


4/40

Što je visokobrzinska obrada ?

Prema definiciji, brzine kod visokobrzinske obrade su mnogo veće nego kod

konvencionalne obrade.

Naravno, pojam visoke brzine je relativan. No,kao smjernica se uzimaju ovi

iznosi brzina rezanja :

- VISOKE BRZINE: 600-1800 m/min- JAKO VISOKE BRZINE: 1800 – 18 000 m/min

- EKTRA VISOKE BRZINE: više od 18 000 m/min


5/40

HIGH SPEED

CUTTINGHSC

Roughing process f in ish ing processlow qual i ty high qual i ty

HSC

Standing at cros s roads

Consumption of power

Conventional cutting: 0.2 do 0.4 W/rpm

HSC: 0.004 W/rpm


6/40

Povijest HSC

• 1930-ih godina Njemački istraživač Salomon patentira HSC

• Pretpostavka je bila da se povećanjem brzine rezanja smanjuje

temperatura

•

Zbog tehnoloških razloga odustaje od svojih ideja

• 1980 godine u Japanu počinje intenzivno istraživanje ovog

područja


7/40

Ideja


8/40

Ishodi primjene HSC:

•porast količine skinutog materijala

•smanjenje sile rezanja•Poboljšane kvalitete površine

•Polagani ulazak alata u izradak


9/40 Slika 2. Brzine rezanja kod obrade različitih materijala


10/40

Kriteriji prema kojima se definiraju prijelazi između konvencionalnih i

visokobrzinskih obrada su :

• apsolutna vrijednost brzine rezanja

• broj okretaja glavnog vretena

•

DN broj• dinamičko ponašanje

• materijal obratka


11/40

DN broj predstavlja umnožak promjera vretena u mm i broja okretaja u okr/min.

- DN broj je kod visokobrzinske obrade najčešće između 500 000 i 2 000 000.

Definicija koja se često koristi je vezana uz dinamiku glavnog vretena.

Prema ovoj definiciji, podjela brzina rezanja ovisi o frekvenciji osnovnog moda

osciliranja.

To se predstavlja kartom stabilnosti stroja.


12/40

Slika 3. Karta stabilnosti stroja


13/40

Upotreba


14/40

HSC se može koristiti za rezanje materijala u granici vrijednosti tvrdoća

46-63 HRC.

Moguće je alat za kovanje i duboko vučenje izraditi u gotovo konačni oblik.

Na primjer, obrada čelika za kovački alat (ukovanj) tvrdoće 54 HRC, sa

upotrebom HSC je 88 minuta, a izradom na konvencionalnom stroju

iznosi 17 sati (dosta vremena se gubi na završnu obradu)


15/40

Kao rezultat brojnih istraživanja na strategiju visokobrzinskog glodanje,

„down miling“ je metoda izbora.

Tijekom „up miling“ glodanja, gdje se tokom odvajanja materijala u„kliznoj fazi-lamele“ odvijene čestice lijepe na alat, povećano je

trošenje alata, a ponekad se zna i pojaviti otkrhnuti komadića alata u

zahvatu.

Druga značajka visokobrzinskog glodanja je nagla promjena smjeraglodala koje je ponekad potrebno. Za obradu velikim posmacima,

potrebno je uzeti u obzir karakteristiku ubrzanja i usporavanja i

"gledati naprijed" CNC funkciju.


16/40


17/40

Strojevi


18/40

STROJEVI ZA VISOKOBRZINSKU OBRADU

Zahtjevi strojeva za visokobrzinsku obradu :

Brzina glavnog vretena 22 kW

Posmak 40-60 m/min

utomatsko podešavanje putanje alata

Visoka termička stabilnost i krutost vretena

Hlađenje zrakom kroz vreteno

Napredne CNC funkcije


19/40

Najvažniji element alatnih strojeva je glavno vreteno.

Za strojeve za visokobrzinsku obradu razvijen je čitav nizkonstrukcija vretena.

Slika 5. Primjeri vretena za visokobrzinsku obradu


20/40

Među posmičnim pogonima, elektromehanički servo linearni motori su

dominantni, ali i linearni izravni pogona, koji omogućuje mnogo veće

posmake (> 100 m/min) i ubrzanja u vrijednosti od 2 do 3 g (20-30 m/s2), ovaj

podatak je potvrđen eksperimentima.

Za male i srednje veličine HSC strojeva, okviri strojeva su u prosječnoj većoj mjeri mineralnog lijeva, čiji je prigušenje 6 do 10 puta veći nego kod sivog

lijeva, a čija toplinska vodljivost je 25 puta manja nego za čelik

Za velike strojeve, velika krutost mora se postići pomoću odgovarajućeg

zavarene čelične konstrukcije.

U tom domenu, inovativnog dizajna na usporednim kinematskim

mehanizmima sa non-kartezijanskiim konceptima osi superiorniji su

(Hexapoda, stativi), kako u pogledu strukturne krutosti tako i toplinske

stabilnosti


21/40


22/40

S obzirom na raspodjelu osi, tri glavne osi X, Y i Z, kao u pravilu desne ruke,

dimenzionirani su kao linearne kartezijanske osi.

Osim ovih, kružna i okretna os se koriste za prijelaz sa 3 – na 5-osno glodanje u

različitim varijantama.

Non-kartezijanski koncept osi (npr. Hexapoda) osobito su pogodni za 5-osno

glodanje zbog odgovarajuće kontrole, te ekstremno velikih posmaka (> 100 m/min)

i ubrzanja do vrijednosti 3 g.


23/40

Visokobrzinske obrade

• visokobrzinska obrada (HSC- high speed cutting)

je obrada sa velikim brzinama rezanja (> 1000

m/min)

• usporedba konvencionalne obrade sa HSC,pokazuje smanjenje cijene i vremena izrade za

više od 50% u korist HSC

•temperature izratka su jako niske, budući da se ido 95% proizvedene topline odvede sa

odvojenom česticom


24/40

Visokobrzinske obrade

• najjednostavnija i najveća prednost kod primjene HSC je

povećanje produktivnosti.

• povećanjem brzine rezanja poboljšava se kvaliteta

obradene površine, odnosno smanjuje hrapavost

obradene površine.

• kod HSC smanjuju se sile rezanja, pa se olakšava proces

rezanja.

•manje sile uzrokuju manje deformacije obratka, pa jemoguca preciznija obrada i obrada tankostjenih profila.

• veliki problem VBO je veliki pad postojanosti oštrice

alata


25/40

Alati

dva pitanja su ključna:- neravnoteža alata,

- prihvatljive centrifugalne sile.


26/40

ALATI ZA VISOKOBRZINSKU OBRADU

U praksi se uglavnom mogu pronaći alati iz sljedećih

materijala:

Tehnička keramika

- Kubični bor – nitrid (CBN)

- Oksidna keramika

- Whisker

- Tvrdi metali

- Keramičke prevlake

Polikristalni dijamant PCD)


27/40

Zahtjevi za materijale za alate:

- velika temperaturna otpornost

- tvrdoća

- žilavost

• Cerment, keramika, CBN, dijamant

• Hlađenje – plinski ili tekući medij (hladan zrak,

dušik)


28/40

Preporuke kod primjene HSC (prema istraživanjima

Ohio State University, Columbus, USA)

• odaberite simetričnu konstrukciju alata. Obratite

pozornost na prihvat. Bilo bi dobro početi s HSK

prihvatom.• presjek odvojene čestice držati konstantnim, što je

vrlo važno za stabilnost procesa rezanja. Isti presjek

čestice znači jednoliko opterećenje i naprezanje, pa

se sprečava pojava vibracija. Uzeti u obzir kodplaniranja putanje alata.


29/40

-Glodala finozrnatih cementiranih karbida,

obloženih TiAlN.

-Ovo glodalo ima spiralu sa usponom od 30° iima 2 ili 4 rezna ruba.

- Ova glodala se obično koriste u rasponu od 2

do 20 mm


30/40

• primjenjujte višeslojne prevlake. Pri obradi čelika

treba koristiti prevlake TiN, TiCN, i dati prednost PVD

postupku nad CVD postupkom prevlačenja. Ovakva

kombinacija daje veću postojanost i bolji prijenostopline.


31/40

• kod obrade otvrdnutih čelika koristite alate s

ravnom prednjom površinom.

Neka istraživanja su pokazala da je kod

primjene HSC za obradu ovakvih materijala

lomač odvojene čestice nepotreban. Reljefna

geometrija prednje površine kojom se

pomaže lom čestice, kod HSC može oslabiti

reznu oštricu i povećati trošenje na prednjoj

površini alata.


32/40

• za odvođenje čestica preporuča se korištenjezraka pod visokim tlakom.Preporuča se obrada

bez SHIP-a kad god je to moguće. Kod obradevisokim brzinama SHIP i tako vrlo teško možedoprijeti u zonu rezanja, pa je kod HSCprvenstvena zadaća SHIP-a odvođenje odvojenih

čestica i podmazivanje. To se vrlo dobro možepostići kombinacijom stlačenog zraka i ulja ("uljnamagla"), što omogućuje dobro odvođenje

odvojenih čestica, vrši funkciju podmazivanja, auzrokuje značajno manji toplinski šok za alat negouobičajeni SHIP.


33/40

Sile rezanja i trošenje


34/40

Odvojena čestica


35/40


36/40

shearing angle HSC

shearing angle

conventional

area of high

temperatures

chip

face

tool

flank

area

workpiece


37/40

+

-

v c =400 m /m in v c =1500 m /min

+ -

CHIPS

HSC

Chip formation

CONVENTIONAL


38/40

HSC glodanje• HSC glodanje – glodanje sa velikim brzinama rezanja,

koje se razlikuju prema vrsti materijala obratka

• Brzine rezanja su od 50 m/min (legure nikla) do 5000

m/min (vlaknima ojačani materijali)


39/40

HSC glodanje čelika i legura

• Pri povećani brzini rezanja povećava se i

centrifugalna sila, koja povećava brzinu

odvojene čestice i smanjuje kontaktnu toplinu

preko odvojene čestice

• Utjecaj povećane brzine rezanja je pozitivan,

ali moramo paziti da povećana toplina ne

prelazi otpornost materijala alata


40/40

Hvala na pažnji!

Documents

3 Pitanje High Speed Cutting