Table of Contents

מאצ'ינג חומרים אקזוטיים וקשה - כגון ⁇ טיטניום, Inconel, zirconium, קרמיקה, ותרכובות פחמן-פיבר - הפך להיקף ליבה של יצרני מטענים גבוהים. בעוד חומרים אלה מציעים כוח טוב, עמידות קורוזיה, או יציבות תרמית, הם גם לדחוף את הגבולות של חיתוך כלים, דינמיקה מכונה, ובקרת la-type שוויצרי עם דרישות אלה, דורשות יותר, עיצוב יעיל יותר, רק של התנהגות רבה יותר, עיצובית, יותר ויותר.

מאמר זה חוקר את האתגרים העיקריים בהם נתקלו כאשר מאצ'ינג חומרים אקזוטיים על lathes שוויצרי ומציג פתרונות מפורטים, הנקראים ייצור.בין אם אתה מהנדס תהליכים, מתכנת CNC, או בעל חנות, תובנות הבאות יעזרו לך להפחית את ללבוש כלי, לשפר את פני השטח, לשמור על סובלנות הדוקה, ולהגביר את כליל ללא קידוד איכות.

הבנת הטבע של חומרים אקזוטיים וקשה

חומרים אקזוטיים מוגדרים בדרך כלל על ידי תכונות שהופכות אותם עמידים למבוך קונבנציונלי.הם לעתים קרובות משלבים קשיחות גבוהה עם קשיחות, מוליכות תרמית נמוכה, או תגובתיות כימית. עבור ליתות שוויצריות - אשר מצטיינים בייצור חלקים קטנים, מורכבים - תכונות חומריות אלה ליצור קבוצה ייחודית של קשיים שיש לטפל בכל שלב, מבחירת כלים ליישום מגניב.

משפחות נפוצות של חומרים אקזוטיים המכונות על לאספים שוויצריים

  • (ב) ,(ב) , Inconel 718, Hastelloy, Waspaloy): FLT:1 בשימוש בחלל אווירו והשתלות רפואיות עבור כוחם הגדל וההתנגדות קורוזית שלהם.הם עובדים קשה-קשהאן במהירות ומייצרים טמפרטורות קיצוניות.
  • (FLT:0) טיטניום ו ⁇ ו (Ti-6Al-4V, Ti-5553): veFLT 1 משקל אור עדיין חזק, עם מוליכות תרמית נמוכה שמובילה לריכוז חום בקצה חיתוך. טיטניום הוא גם תגובתי כימית עם חומרים רבים של כלי.
  • (בדוגמא: 17-4 PH, 303, 316L): FLT:1 בעוד אלה אינם "קיצוניים" במובן המחמיר ביותר, החניכיים שלהם, גרסאות ממושכות עבודה (כמו 304L) יכול להיות מאוד קשה על מכונות שוויצריות, במיוחד בחלקים דקים.
  • (ב) ⁇ :0Ceramics ו carbides (למשל, אלומיניום, zirconia, סיליקון carbide): ibph:1 קשה מאוד וגלוע, הדורש כלי יהלום ומתקנים קשיחים כדי למנוע צ'יפס או כישלון קטסטרופלי.
  • (ב) [15] , ⁇ (בשיתוף פחמן-פיבר) חיזקו פולימרים, ניילון מלא זכוכית): אנדרט 1 Abrasive to חיתוך הקצוות, נוטה לדהמה וסיבים מושכים, ולעתים קרובות לייצר אבק מזיק.
  • (ב) ⁇ (בלטינית:0) ⁇ (tungsten, molybdenum, tantalum): ibph 1 גבוה צפיפות, נקודת התכה גבוהה, ונטייה לרח או לתפוס על פני השטח של כלי.

כל חומר דורש גישה מותאמת.עם זאת, כמה אתגרים הם כמעט אוניברסליים על פני ספקטרום זה.הסעיפים הבאים לשבור את האתגרים הללו ולהציג פתרונות קונקרטיים.

אתגר 1: נספח כלי

חומרים אקזוטיים הם לעתים קרובות מאוד abrasive או להציג זיקה כימית חזקה עם כלי substrates. לדוגמה, אלמנטים של Inconel של carbide יכול להיות מרעיש קצה הכלי, המוביל to tching ו flank ללבוש. טיטניום מגיב עם קובלט כבלים וכלי carbide בטמפרטורות גבוהות, גרימת מכתש מהיר. Ceramics ומורכב הם פשוטו כמשמעו - כמו נזלת חול.

על להאת שוויצרית, שבו ניתן למדוד את זמני מחזור לחלקים קטנים תוך שניות, שינויים תכופים הם בלתי מתקבלים על הדעת. Tool Wear גם משפיע על גיאומטריה חלקית: כמו נקודות קצה חיתוך, ממדים סחף, מעבר פני השטח מתדרדרים, ומבנה בורר גדל.

פתרונות ל- Tool Wear

בחרו את החומר הנכון ו-Competing

(ב) ל- Superalloys ו- titanium, FLT:0micrograin carbideFalLT 1 עם ציפויים מתקדמים אל-טיN או TiAlN הוא בסיס בסיסי.הציפויים האלה מספקים יציבות תרמית ולהפחית את העברת החום ל- substrate.עבור מחוספס, ציפויים עם תוכן אלומיניום גבוה (למשל, AlCrN) יכולים להאריך את החיים כאשר מאצ'ין או מטבול (Credit) או יותר מ- 50DVerbide (מתאים יותר מ-Fide) הם יותר מ-Creditive) יותר מ- 50D2D).

השתמש ב- Tool Path אסטרטגיות ש- Distribute Wear

ליתות שוויצריות ליהנות מ-FLT:0 (op interpolationpherph:1) וחיתוך מתמיד של כוח גילוח או trochoidal Paths להפיץ את הבל על פני קצה חיתוך ולא להתרכז בו בנקודה אחת.זה יעיל במיוחד עבור פלדות אל-חלד קשיחות טיטניום שבו לא ללבוש על גבי קו העומק של החת הוא נפוץ.

אופטימיזציה של כלי הולדר ריידיות

Vibration מאיצה את כלי השימוש ב-FLT:0 פתור מחזיקי גילוח גילוח גילוח: 1 (נקרא לעתים קרובות "סגנון Z" על מכונות שוויצריות) כדי למזער את ההשתקפות דה-התכליתית עבור פעולות כלי חי, להבטיח כי מנגנון הדגימה של בעל הכלים הוא במצב מצוין. A0.00001" Runout יכול להפחית את החיים על ידי 50% על חומר אקזוטי.

אתגר 2: Intense Heat Generation and Poor Heat Dissipation

חומרים אקזוטיים רבים יש מוליכות תרמית נמוכה.כאשר אזור חיתוך חם, החום נשאר שבב ואת הכלי במקום להיסחף על ידי העבודה.לדוגמה, טיטניום פועל חום בערך 20 פעמים לאט יותר מאשר אלומיניום.זה מוביל לטמפרטורות מקומיות שיכולים לעלות על הנקודה הרכך של אפילו ציוני קרב מתקדם.

חום גורם כלי לדהום באופן מפלסטיק, מאיץ ללבוש כימי, ויוצר יתרון מובנה (BUE) בצד העבודה, התרחבות תרמית עלולה לגרום לאי יציבות ממדים, במיוחד בחלקים דקים אופייניים למנצ'ינג שוויצרי.

פתרונות לניהול חום

משלוח מהיר (HPC)

ליפות שוויצריות יש לעתים קרובות יכולת קרירה של thru-spindle. Using (FLT:01000-2000 psi CoolantcioFLT:1 מכוונת בדיוק על אזורי חיתוך השבבים, מפחית חיכוך, ומפנה חום.עבור superalloys, קריירות מבוסס שמן עם שפע גבוה מועדפים; עבור titanium, מים אטומים, משקעים עם תוספת קיצונית (לא צריך להיות ממשק טוב למקם היטב).

צמצום מהירות ולהגדיל את שיעורי האכלה

בעוד החוכמה המשותפת אומרת כי מהירות נמוכה יותר מפחיתה חום, כי לבד יכול לא מספיק. על מכונות שוויצריות, (FLT:0) אכילה מופחתת עבור שן FLT 1 יכול למעשה להפחית את האנרגיה החיתוך הספציפי ולהעביר את החום לתוך השבב. לדוגמה, כאשר מחוספסים את Inconel 718, להאכיל של 0.008-0.012 ipr (במהפכה) במהירות מופחתת של 80- 120 מטר מניבה לעתים קרובות יותר מ-180 חיים טוב יותר מ- 0.010.

שימוש באמצעות-Tool Coolant ו- MQL

תחנות טורקיות שוויצריות רבות יכולות להיות מצוידות באספקת קירור דרך מנוף עבור מקדח ומחזיקי הליכון.במג'ין טיטניום, FLT:0minimum כמות סיכה (MQL)FLT:1 החל באמצעות אוויר דחוס יכול להפחית זעזוע תרמי, אשר מועיל לקיצוץ כמו hex או מינוף פעולות.

אתגר 3: גילוי חומרי ועבודה קשה

חומרים אקזוטיים לעתים קרובות לעבוד-Harden במהירות - כלומר הקיצוץ הראשון יוצר שכבת משטח קשיחה שיש למכונה על ידי המעבר הבא.זה ידוע לשמצה פלדות אל-חלד (304, 316) וסגסוגת ניקל. עבודה-קשה מובילה לכוחות חיתוך גבוהים, כלי דה השתקפות, ושלמות פני השטח ירודה.

בנוסף, חלקים עם חתך דק - מקורם בחלקים של סיבוב שוויצרי כמו ברגים, סיכות, מחטים רפואיים - יכולים להתפוגג או לעוות עקב לחצים שאריות שפורסמו במהלך מאצ'ינג.

פתרונות לדהפורציה ועבודה Harding

צמצום החיתוך והשימוש בשארפ אדג'ס

כאשר מינוף חומרים מאתגרים עבודה, FLT:0maintain עומק עקבי של חיתוך קיצוץ 1 ב או מעל שכבת העבודה-הקשה - 0.010 באופן חסכוני" ל 0.015 ". להימנע מאור "לחקור" עובר כי הם רוכבים על העור המוקשה, גרימת פירוק מהיר של קצה.

שימוש אסטרטגי ב-Lethe Bushing Swiss Lathe Bushing

מכונות שוויצריות ייחודיות משום שמניות הבר נתמכות בסמוך לאזור החיתוך על ידי מדריך שיח:0 (ה-FLT:0) באופן דרמטי מפחיתות את הרטטFLT:1 ודה-השמדה, ומאפשרות ייצור של חלקי סלנדר עם יחסים באורך עד 30:1 עבור צינורות דקים, באמצעות מפוצצים:2 מדריכים מצופים LT3 או צוללת של דחוסים עם שטף יכול למנוע פירוק זנב.

מעורבות מזון מופרזת עבור Ceramics

כאשר שוויצרי הופך ריקי קרמיקה (למשל, zirconia עבור רכיבים רפואיים), השתמש ב- FLT:0 (interrupted אסטרטגיות חיתוך קרמיקה) 1 כגון peck פונה עם Z-axis oscillating להאכיל.זה שובר את השבב ומפחית עומסים מיידיים של השפעה.D עם אפס גרף נדרשים לעתים קרובות כדי למנוע שבבים את קצה העבודה.

אתגר 4: שילוב מורכב Geometries ו tolerances

חלקים רבים עשויים מחומרים אקזוטיים על ליתות שוויצריות מיועדים ליישומים קריטיים: מברגי עצמות, דלק אינזרקים, מזרזי אוויר ומרחב.הם לעתים קרובות תכונה עוויתות עמוקות, חוטים פנימיים, מגרשים דקים, תכונות אחוריות, פרופילים רב-דמטר. השילוב של חומר קשה וגיאומטריה מורכבת גורם תהליך עיצוב מאתגר.

פינוי צ'יפ הופך לבעיה בחורים עמוקים.הפרעות נתיב כלי יכולות להתרחש כאשר הספין-דל הראשי ו sub-spindle מנסים להעביר חלקים אחד לשני.

פתרונות Geometries מורכבים

שימוש ב-Y-Axis Capability

(הופנה מהדף Y-Axis Movement FLT:0) מילימטרים, מחוץ למרכז קידוח, ו- Y-axis התנועה FLT:1 יכול לבצע מילימטר שטוח, מסלולי מפתח, חריצים, וחורים מזוהים ללא פעולה שנייה.עבור חומרים קשים, זה קריטי לשימוש במהירויות של FLT:2rigid פלדה או מחזיקי רכב מזחלות 3:3 עם קולגה פחות מ-TIRD2, אם הם לא יכולים להשתמש במהירויות גבוהות יותר מ-Tkon.

תוכנית Chip-Breaking ו-Peck Cycles

(ב) ב-[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ב[[1924]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] ב[[1924]]]]]] ב[[1924]], [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]] [[1924

In-Process Probing and Wear Compensation

לאחר החלקים הראשונים הם מכונה, ללבוש כלי יתחיל להשפיע על סובלנות.שימוש:0probing מחזורי FLT:1 כדי למדוד קוטרים קריטיים ואורך בתוך המכונה, ולאחר מכן ליישם עדכונים מראש באמצעות בקרת CNC.רבים שוויצרי lathe בקרים (למשל, Fanuc 32i-B, Mitsubish M70) תמיכה בכלי אוטומטי ו-settings זה הוא בעיקר עבור חומרים לא צפויים.

מדוע לאתות שוויצריות הן הפלטפורמה האידיאלית לחומרים אקזוטיים

בעוד כלים רבים של מכונות יכולים לקצץ חומרים קשים, כמה תכונות עיצוב של ליתות מסוג שוויצרי להפוך אותם מתאימים במיוחד למשימה:

  • (ב) [ה]הבר מתקדם דרך שיח מוקשה, תומך במצוץ העבודה ממש בקצה החיתוך.זה מבטל את הצורך בזינבק ומפחית את הדה אפילו עם חלקים מזחלים.
  • (FLT:0) חזרה לעבוד עם סוב-סול: ⁇ 1) החומר יכול לעבור אל תת-הבסיס ללא טיפול אנושי, ומאפשרת מבוך מוחלט של הפנים האחוריות - קריטי עבור חלקים שיש לסיים במחזור אחד כדי לשמור על דחיסות.
  • (FLT:0) ל-Tool Clearance ו- Interference Prevention:cioFLT:1 כי הכלים מסודרים בתחנות מרובות באזור העבודה, יש פחות סיכון של התערבות כלי-ל-לא-ט בהשוואה ללה קונבנציונלית עם צריח.זה מאפשר יותר כלים להיות מוקדש לעבודה, צמצום זמן ההתקנה.
  • (FLT:0) מהירות שפינול ו Acceleration Rapid Acceleration:FLT 1:1 ליתות שוויצריות יכול להגיע 10,000-15,000 RPM או יותר, המאפשר כלים קטנים בקוטר לרוץ במהירות אופטימלית לחומרים אקזוטיים.

עם זאת, המכונה לבדה אינה מספיקה.הסעיפים הבאים מספקים אסטרטגיות ניתנות לפעולה לכל קטגוריה חומרית מרכזית.

חומרים אקזוטיים ספציפיים: גישות מותאמות

טיטניום (Ti-6Al-4V, Ti-5553)

(FLT:0) קיצוץ חוד החנית של ההרחבה (FLT:103) עם גרף חיובי לקידום השקיה ולא לקרוע.לחץ קולי צריך להיות לפחות 1500 psi מכוון בקצה הכלי. Carbide ציונים עם תוכן cobalt של 10-12% (כגון K-313 או micrograin לא ממונע) הם מועדים לסיומו.מהירות טיפוסית עבור Tibide-6V על 0.002 0.002 MH2 , כלומר, iF2 LT2 .

Inconel 718 וניקל סופרוליו

(ב) מהירויות נמוכות יותר (FLT:0) ,(SiAlon, silsker-reinforced alumina) ,FLT:1 עבור מחוספס במהירויות גבוהות יותר (600-800 sfm) אבל להיות מודע לכך שמחזורי קרמיקה הם מתפתלים ודורשים תצורה נוקשה של LT:2PVD-coatedbidebidedirdddirdirdddddirddd) עם שכבות של LT5=R.

Composites (CFRP, GFRP, Kevlar)

להימנע מתרגולי טוויסט קונבנציונליים כי הם גורמים ל-Damination. Use:0 (Cred-point) או plated drillsFLT:1 עם סליל איטי יותר עבור סיבוב, FLT:2PCD מכניסה 3LT 3 עם קצה חד וגיאומטריה שלילית עוזר להפחית את הסימפו-out.

פלדה ללא מרשם (Girade Stainless Steels (17-4 PH, 316L)

חומרים אלה הם סלחניים יחסית, אך אתגרים נוכחיים עם עבודה קשה. השתמש ב-FLT:0 חיובי גרף להוסיף עם שבב לשעברFLT 1 אשר מייצרת חזק, איור 6 צ'יפס להימנע מדירות - כל הפסקה בחתיכה יוצרת טבעת קשה.

אופטימיזציה של תהליכים ובחירת כלים

מעבר לטיפים ספציפיים לחומר, גישה שיטתית לעיצוב תהליכים יכולה להכפיל או משולשת חיי כלי ולעבור על להתות שוויצריות.

השתמש ב-Colt Chucks ו-ERP Best Practices

(ב) כלי אחזקה הוא לעתים קרובות החוליה החלשה ביותר במכונות שוויצריות, תחנות הכלים קומפקטיות ולעיתים מוגבלות ל-ER16 או ER25 ER25 התנגשויות. השתמש ב-FLT:0-precision , (ISO 15488-A)FLT:1 עם דיוק של 0.0005"TIR עבור מעבור מעבורת, השתמש במחזיקי LT2side-F3 עם מהירות גבוהה עם כלי 8000 תמיד.

יישום תחזוקה חיזוי עבור Spindle ומדריך בוש

ההנחיות נושאות את הבר וחייב להיות במצב מצוין אם הוא לובש, הבר יכול ליישר, המוביל לסימנים צ'אטים על החלק. להחליף את השיח כאשר הקוטר הפנימי שלו גדל על ידי יותר מ 0.0002 ". בדומה, הראשי וה sub-spindleFLT:0colletsFLT:1 צריך להיות שונה מעת לעת; התנגשות יכול להיות שונה באופן בלתי פוסק, אפילו סחף, וגורם שטף.

אופטימיזציה של Chip Evacuation

(החומרים האקזוטיים מייצרים לעתים קרובות שבבים מטושטשים, מתמשכים שיכולים לעטוף בכלים ולמדריך השיח' (FLT:0) מעבורת של חגורת פלדה מתפתלת 1 ומערכת מגניבה גבוהה וגבוהה.

מחיר וROI

חומרים אקזוטיים מאך יקר מטבעם.עלויות כלי עשוי להיות גבוה פי 3-10 מאשר פלדה או אלומיניום.מהירויות חיתוך הם איטי יותר, ולכן זמני מחזור ארוכים יותר.עם זאת, ליתות שוויצריות יכולות להוריד את העלויות האלה באמצעות רמה גבוהה של אוטומציה ויכולת לייצר חלקים שלמים בהגדרה אחת.עקרון המנחה הוא ל-FLT:0maximize שיעור ההסרה לכלי קצה FLT:1.

לדוגמה, אם כלי PCD עולה 200 $ אבל יכול לייצר 5000 חלקים במורכב לפני צורך החלפת, העלות של חלק היא $ 004. כלי carbide עולה 15 $ כי נמשך רק 200 חלקים יהיה $075 לכל חלק. ההשקעה הראשונית בתשלומים כלי פרימיום כאשר כרכים הם גבוהים.

בנוסף, (FLT:0) העלאת קצב החיתוך 1FLT משפרת באופן ישיר את הרווחיות.עם חומרים אקזוטיים, מלאי הגלם עצמו יכול לעלות 50–200 דולר לליטר. חלק אחד מגרד עשוי להסיט את החיסכון משילוב נמוך יותר במחיר.

דוגמה: ⁇ רפואית Screw מ- Ti-6Alt-4V ELI

בורג העצם טיפוסי (6 מ"מ קוטר, 40 מ"מ אורך) דורש שחיקה, צורת ראש, צלב-לוט, ונקודת חד.על להאת שוויצרית, התהליך עשוי לכלול:

  1. פנים, תרגיל מרכז, והופכים את הOD לממדי גלם.
  2. רול או נקודה בודדת את החוט (בהתאם לחומר).
  3. Mill the cross-slot באמצעות 0.8 מ"מ endmill בתחנת כלי חיים.
  4. חזרה- הפוך את פרופיל הראש עם תת-הסופן.
  5. חיתוך- off ו de-burr באמצעות כלי back-chamfer.

האתגר הקריטי הוא שמירה על דיוק פרופיל חוט ועל פני השטח להשלים בתוך הבורג.על ידי שימוש ב- 0PVD-coated carbide מילימטרים sveFLT:1 עם לחץ קריר של 1500 psi, יצרן מופחת בוררים על ידי 90% ולהגדיל את החיים מ-800 עד 3000 חלקים ל- 3000 חלקים לצריח הוחלף כל 10,000 חלקים.

מסקנה

מאך חומרים אקזוטיים וקשה על lathes שוויצרי הוא רחוק מן פשוט.שילוב של abrasive, עבודה קשה, וחומרים מאתגר תרמי דורש גישה שיטתית לכלי, קירור, תכנות ותחזוקה מכונה. עם זאת, ליתות מסוג שוויצרי מציע יתרונות ייחודיים - קשיחות, תמיכה של חלקים מזחלים ארוכים, יכולת רב-אקשי, אוטומציה, שהופכת אותם לפלטפורמת בחירה גבוהה של חומרים תובעניים אלה.

על ידי הבנת מצבי הכישלון הספציפיים (לחמניות טואלט, חום, עיוות) ויישום הפתרונות הממוקדים המתוארים במאמר זה, יצרנים יכולים להשיג ייצור אמין, חוזר ויעיל.ה המפתח הוא לעולם לא לטפל בחומרים אקזוטיים כעבודה "רע-news" אלא כהזדמנות להפגין מצוינות הנדסית ומשמעת תפעולית.

לקריאה נוספת על טכניקות ההלזה השוויצרית ועל כלי מתקדם, לשקול לחקור משאבים מ-FLT:0Modern Machine ShopveFLT:1,FLT:2Sandvik Coromant ידע חומרי בסיס 3FLT 3, ואת המאמר הנדסת כלי חיתוך 4 על הפיכת ⁇ sFal:5 אלה אשר לשלוט אתגרים אלה יהיה טוב מאוד להיות תחרותי בעולם.