Precīza CNC apstrādeSlaidas vārpstas: kā mēs kontrolējam novirzi (nekļūstot trakam)
Būsim godīgi. Ja pajautāsiet kādam mūsu darbnīcas meistaram, kuru daļu viņš visvairāk ienīst skriešanā, viņš neteiks, ka ir sarežģīts 5-ass aerokosmiskais lāpstiņritenis. Tie, iespējams, norādīs uz vienkārša izskata slaidu kātu.
Pagājušajā mēnesī klients atnesa īstu šausmu šovu no daļas. Mēs izmantojām 316L nerūsējošā tērauda vārpstu. Tas vairāk izskatījās pēc spageti, nevis pēc mehāniski apstrādātas sastāvdaļas. Tā garuma-un-diametra (L/D) attiecība bija 35:1.
Kad jūsu L/D attiecība pārsniedz 10 vai 12, stingrības trūkums nozīmē, ka metāls uzvedas kā mitra nūdele. Ja jūsu piegādātājam trūkst pareizo prasmju, jūs varat iegūt konusveida detaļas, raupju apdari un gabalus, kas pēc apstrādes izliecas. Mēs esam redzējuši, ka pircēji nāk pie mums un lūdz palīdzību. Viņu pēdējais zemo{5}}izmaksu piegādātājs nosūtīja 2000 šahtu, kas izskatījās pēc banāniem.
Šeit ir skaidrs ieskats par to, kas mums darbojas veikalā. Tas palīdz samazināt novirzi, vibrāciju un termisko izplešanos, apstrādājot slaidas detaļas. Nekādu mācību grāmatu teoriju-tikai reāli veikala-grīdu labojumi.
Kāpēc slaidās vārpstas tik bieži sabojājas? Fizika aiz galvassāpēm?
Tas viss ir atkarīgs no fizikas. Velkot karbīda griezējinstrumentu gar garu, neatbalstītu metāla gabalu, jūs vienlaikus saskaraties ar trim lielām problēmām.
1. Radiālā novirze ("priekšgala" efekts)
Griešanas laikā griezējinstruments rada aksiālu spēku, kas pārvietojas pa sagataves garumu. Tas arī rada radiālo spēku, kas iespiežas detaļas sānos. Tā kā vārpsta ir plāna un gara, tai trūkst staru stingrības, lai izturētu šo radiālo spiedienu. Tas burtiski noliecas no instrumenta.
Rezultāts? Instruments griež mazāk materiāla vārpstas vidū nekā galos. Tā rezultātā tiek iegūta mucas vai "bungas" forma-bieza vidū, plānas galos. Fizika uzvar katru reizi, ja jūs to neatbalstāt pareizi.
2. Kliedzošā pļāpāšana (harmoniskā vibrācija)
Ja kādu laiku esat pavadījis mašīnu darbnīcā, jūs zināt šo skaņu. augsta-toņa čīkstēšana, kas nozīmē, ka jūsu rīks atlec no materiāla, nevis sagriež to.
Slikta stingrība izraisa augstas{0}}frekvences harmoniskas vibrācijas. Šī pļāpāšana sabojā jūsu virsmas apdari un atstāj neglītas tīģera-svītras pēdas. Tas var arī dažu minūšu laikā sašķelt jūsu dārgos karbīda ieliktņus.
3. Termiskā izplešanās (klusais slepkava)
Metāli aug, kad tie kļūst karsti. Garas vārpstas griešana rada milzīgu berzes un siltuma daudzumu.
Piemēram, 500 mm garš alumīnijs var viegli izaugt par vairākām tūkstošdaļām collas, tikai pieskaroties siltam. Ja stingrais patrona un stingrs astes statnis nofiksē šo vārpstu, papildu garums vairs nav kur iet. Tam ir jāpiesprādzējas un jānoliecas uz āru.
Labākais risinājums: Šveices{0}}tipa CNC apstrāde
Ja mēs izmantojam plānu vārpstu, kuras diametrs ir mazāks par 32 mm (apmēram 1,25 collas), L/D attiecība var būt augsta. Tādā gadījumā mēs neizmantojam standarta CNC virpas. Mēs pārceļam darbu tieši uz mūsu Šveices{4}}CNC iekārtām (piemēram, mūsu Citizens vai Tsugamis).
Es būšu ar jums godīgs:Šveices mehāniskā apstrāde ir labākais apkrāpšanas kods slaidām vārpstām.
Kāpēc? Tas viss ir par Guide Bushing.
Atšķirībā no parastās virpas, kur apstrādājamā detaļa stiepjas no patronas, Šveices mašīna darbojas pretēji. Ļoti precīza vadotnes bukse izvada neapstrādātu stieņu materiālu cauri. Griešanas instruments atrodas nekustīgi, tieši blakus šai buksei-parasti tikai milimetru vai divu attālumā. Materiāls izslīd, un rīks to sagriež, kad tas parādās.
Tā kā instruments griež tieši blakus atbalstam,L/D attiecība griezuma punktā ir tuvu nullei. Deformācija pilnībā pazūd. Pļāpāšana ir beigta.
Izmantojot Šveices{0}}tipa apstrādi, mēs saglabājam stingras diametra pielaides ±0,005 mm (0,0002 collas) un Ra 0,4.
Mēs to darām daļām, kuras daudzi citi veikali atsakās piedāvāt. Turklāt vienā iestatījumā mēs varam frēzēt plakanos, urbt šķērs{1}}caurumus un pieskarties vītnēm, kas ievērojami novērš kļūdas.
Tradicionālie virpas uzgaļi (ja šveicietim sagatave ir pārāk liela)
Šveices mašīnas ir neticamas, taču tās sasniedz maksimumu noteiktos diametros. Ja klients nosūta mums pielāgotu sūkņa vārpstu, kuras diametrs ir 50 mm un garums ir 800 mm, tas neietilps Šveices virpā. Mums jāpaļaujas uz tradicionāloCNC virpošanacentriem.
Lūk, kā mēs neļaujam lieliem, slaidiem kātiem pārvērsties banānos:
1. Vienmērīgie stāvokļi pret sekotāju atpūtu
Jums ir jāatbalsta griezuma vidusdaļa.
· Operators nosaka aVienmērīga atpūtauz mašīnas gultni. Tas notur vienu noteiktu vietu uz vārpstas, kamēr instruments griež citur. Lieliski piemērots garas vārpstas gala urbšanai, bet nav ideāls gariem pagriezieniem.
· A Sekotājs Atpūtapieskrūvē tieši instrumentu ratiņiem. Tas pārvietojas kopā ar griezējinstrumentu, pastāvīgi atbalstot vārpstu tieši pretī griešanas spēkiem. Tas ir efektīvi, taču, lai iestatītu sekotāju atbalsta rullīšus tā, lai tie nesaskrāpētu jauno griezuma virsmu, ir nepieciešams eksperts mašīnists.
2. Apgrieztā padeves pagriešana (spriegošanas triks)
Parasti jūs sākat griezt no astes gala un padodat instrumentu patronas virzienā. Tas liek plānā vārpstai saspiest. Slikta ideja.
Tā vietā mēs ieprogrammējam mašīnu tā, lai tā sāktu darboties patronas tuvumā un grieztu atpakaļ virzienā uz astes galu. Tādējādi vārpsta tiek nospriegota. Padomājiet par to tāpat kā pievelciet ģitāras stīgu-, tā dabiski vēlas palikt perfekti taisna.
3. Dvīņu-torņa pagriešana
Ja darbu veicam ar dubulto{0}}torņa CNC virpu, mēs izmantojam saspiešanas virpošanu. Mēs programmējam augšējo un apakšējo instrumentu, lai tajā pašā laikā grieztos viens pret otru.
Viens rīks veic aptuveno gājienu, otrs nedaudz pavelk līdz finišam. Radiālie stumšanas spēki pilnībā izslēdz viens otru. Vārpsta pat nezina, ka kāds to stumj.
4. Atsperes-tiešraides centri un astes balsta spiediens
Lai cīnītos pret iepriekš minēto termisko izplešanos, mēs nekad neizmantojam cietu centru. Mēs izmantojam dzīvus centrus ar iekšējo atsperi astes daļā.
Vārpstai sakarstot un augot smagas rupjmaiņas laikā, atspere aizņem papildu garumu. Tas uztur nemainīgu turēšanas spiedienu un neļauj detaļai izliekties.
Arī hidrauliskā aizmugures spiediena samazināšana ir ļoti svarīga. Pārāk liels spiediens uz 10 mm vārpstu to saliek. Tas var notikt, pirms instruments tam pat pieskaras.
Instrumentu ģeometrijas noslēpumi: kādus ieliktņus mēs patiesībā pērkam
Jums var būt labākā mašīna pasaulē, bet, ja jūs uzsitīsit uz slaidu vārpstu ar nepareizu karbīda ieliktni, jums būs slikti. Lūk, kā izskatās mūsu instrumentu gultiņa šiem darbiem:
· Tiny Nose Radii: standarta ieliktņiem bieži ir 0,8 mm vai 0,4 mm priekšgala rādiuss. Slaidām vārpstām mēs to samazinām līdz 0,2 mm (0,008 collas) vai pat 0,1 mm. Lielāks rādiuss darbojas kā sniega tīrītājs, radot milzīgu radiālo spiedienu, kas atstumj daļu. Ass, mazs rādiuss darbojas kā skalpelis, samazinot griešanas spēkus.
·Augsti pozitīvi grābekļa leņķi: mēs izņemam smagos, negatīvos{0}}grābekļa rupjās ieliktņus. Mēs izmantojam augsti-pozitīvus-asus alumīnija-griešanas ieliktņus, dažreiz pat uz tērauda, lai tīri nogrieztu materiālu. Tas palīdz novērst asarošanu.
· Stikla tīrītāja ieliktņi (The Finish Hack): parasti niecīgs deguna rādiuss rada sliktuvirsmas apdare. Ja vien nepalēnināsit padeves ātrumu līdz pārmeklēšanai.
Lai to labotu, mēs izmantojam ieliktņus "Wiper". Tiem ir sekundāra plakana mala, kas darbojas kā špakteļlāpstiņa, izlīdzinot padeves pēdas. Tas ļauj mums darboties nelielā rādiusā zemam spiedienam, vienlaikus iegūstot pulētu apdari ar pienācīgu ātrumu.
Materiāla izvēles rokasgrāmata slaidām vārpstām
Katrs metāls uzvedas savādāk, kad jūs to izstiepjat un mēģināt to sagriezt. Ja esat inženieris, kurš izvēlas materiālu, vispirms izlasiet šo:
· 304/316 nerūsējošais tērauds:Murgs, ja netiek pareizi apstrādāts. Tas darbojas-ātri sacietē. Ja jūsu instruments berzē, nevis iegriež, virsma kļūst stikls-cieta, un daļa nekavējoties noliecas. Nepieciešami īpaši asi instrumenti un applūst dzesēšanas šķidrums.
· 17-4 PH nerūsējošais tērauds:Patiesībā daudz labāk nekā 300. sērija gariem vārpstiem. Atlaidinātā stāvoklī tas tiek apstrādāts skaisti un paliek pārsteidzoši taisns.
· Titāns (5. klase):Tas ir sveķains un slikti vada siltumu. Siltums paliek griešanas zonā, kas nozīmē, ka instruments sadedzina, un vārpsta stumjas prom. Nepieciešams ārkārtīgi zems griešanas ātrums un augsta -spiediena dzesēšanas šķidruma spridzināšana tieši pie griešanas malas.
· Auksti -velmēts tērauds (piemēram, 1018 CR):Visizplatītākā lamatas. Aukstā velmēšana nodrošina stieņa ārējo apvalku ar milzīgu iekšējo spriegumu. Kad mēs apstrādājam ārējo apvalku, spriegums atbrīvojas nevienmērīgi, un vārpsta deformējas, tiklīdz tā atstāj mašīnu. Vienmēr norādiet Hot-Rolled vai Stres{4}}Atbrīvots materiāls gariem vārpstiem!
Ātra DFM labvēlība, ko jautāt inženieriem
Projektēšanas inženieriem, kas lasa šo: mums patīk izgatavot jūsu komponentus. Ja norādāt garu, tievu vārpstu, ņemiet vērā šos vienkāršos Design for Manufacturability (DFM) padomus. Tie padarīs detaļu ievērojami lētāku un ātrāku, lai mēs to varētu apstrādāt jūsu vietā.
1.Atbrīvojiet vidu:Patrona un centrs stingri notur jūsu vārpstas galus. Uz tiem ir viegli noturēt stingras pielaides.
Vidus ir vieta, kur daļa vēlas paklanīties. Ja vidējā daļa neder pret gultni, skriemeli vai blīvi, lūdzu, izmantojiet mazāku pielaidi. Piemēram, izmantojiet ±0,1 mm, nevis ±0,01 mm. Tas mums ietaupa stundas, kad cīnāmies ar mašīnu, kas ietaupa jūsu naudu.
2.Skatieties atslēgas ceļus:Dziļas, garas atslēgas rievas frēzēšana gar garu vārpstu atbrīvo iekšējo spriegumu. Tas var deformēties uzreiz, kad tas sasniedzfrēzēšanas centrs. Ja jums ir nepieciešams garš atslēgas izgriezums, izveidojiet divus simetriskus atslēgu izgriezumus, pa vienam katrā pusē, lai līdzsvarotu spriedzes mazināšanu.
Vai plānojiet maksāt par papildu iztaisnošanu un{0}}spriedzi mazinošām termiskām procedūrām.
3.Izvairieties no pavedieniem mirušajā centrā:Viena{0}}punkta vītne rada lielu sānu spiedienu uz detaļu. Centieties turēt vītņotās sekcijas tuvu vārpstas galiem, kur ir visaugstākā stingrība.
Reāls-Pasaules gadījuma pētījums: medicīniskās ierīces projekta saglabāšana
Ieviesīsim visu šo teoriju realitātē.
· Daļa:Endoskopiskā instrumenta vārpsta.
· Materiāls:316L nerūsējošais tērauds.
· Specifikācijas: 4 mm diametrs, 150 mm garums (L/D attiecība 37,5:1!).
· Problēma:Klienta iepriekšējais piegādātājs nodeva metāllūžņos gandrīz 40% detaļu. Viņi nevarēja izpildīt stingro 0,02 mm taisnuma norādi. Pļāpāšanas pēdas izraisīja detaļu bioloģiskās tīrīšanas validācijas neveiksmi.
· Mūsu labojums:Mēs nekavējoties nodevām šo darbu mūsu 5 asu Citizen Swiss virpai. Lai pēdējā griezuma laikā apturētu nelielu harmonisku vibrāciju uz gala, mēs noregulējām 2000 PSI dzesēšanas šķidruma līnijas.
Mēs tos mērķējām uz precīzu griešanas zonu. Tas samazināja termisko augšanu. Mēs arī mainījām uz pielāgotu -augstu zemējumu-pozitīvo grābekļa tīrītāju ieliktni.
· Rezultāts:Mēs nosūtījām 2000 gabalu partiju nedēļu vēlāk. Mūsu optiskā CMM pārbaužu ziņojumi uzrādīja nulles konusu. Klienta montāžas līnijas ienesīgums bija 100%.
Secinājums
Pēc gadiem Dazao veikala stāvā es varu jums pateikt vienu lietu. Apstrādājot garu, plānu vārpstu, jūs ātri pazemosit, ja necienīsit fiziku.
Jūs vienkārši nevarat iegrūst neapstrādāta, auksti velmēta{0}}tērauda gabalu standarta virpā, nospiest zaļo pogu un lūgt, lai tas iznāktu taisni. Tas vienkārši nedarbojas. Fizika uzvarēs šajā cīņā katru reizi.
Dazao mēs patiešām esam izveidojuši milzīgu daļu savas reputācijas, veicot šos murgainos darbus. Mēs to darām, agresīvi pārvaldot katru mazāko mainīgo. Neatkarīgi no tā, vai mana komanda veic jūsu darbu ar mūsu augstākās klases Šveices{2}} iekārtām, lai novērstu novirzes, mēs nepaļaujamies uz veiksmi.
Neatkarīgi no tā, vai mēs sastādam numuru ar dubulto{0}}torni, mēs nepaļaujamies uz veiksmi.
Vai arī nomainām instrumentus pret žileti-asu 0,1 mm rādiusa ieliktni, lai apturētu pļāpāšanu.
Mēs nekad neļaujam rezultātiem būt veiksmei. Mēs zinām, kā metāls vēlas kustēties, un mēs to apturam, pirms tas to dara.
Bet paskatieties, es zinu, cik nomākta var būt šo detaļu projektēšana un iegāde. Es katru nedēļu runāju ar-pagurušiem inženieriem un pircējiem. Viņu piegādātājs tikko nosūtīja vēl vienu saliektu vārpstu partiju.
Tāpēc es redzu vienus un tos pašus specifiskus,{0}}iepriecinošus jautājumus, kas parādās atkal un atkal. Tātad, pirms noklikšķināt, iedziļināsimies reālajās atbildēs uz visbiežāk sastopamajām galvassāpēm, ko es redzu.
Veikala grīdas bieži uzdotie jautājumi: atbildes uz sarežģītajiem jautājumiem
1. jautājums: Kāpēc mana slaidā vārpsta deformējas pēc tam, kad to noņemu no mašīnas, pat ja es izmantoju astes stieni un patronā tas ir ideāli mērīts?
A1:Iekšējais stress. Tas ir slepkava.
Ja griežat auksti{0}}velmētu tēraudu, tērauda dzirnavas aiztur spriegumus ārējā slānī. Kad jūs nogriežat šo ādu, stress atbrīvosies. Brīdī, kad atvienojat patronu, daļa noliecas jūsu rokā.
Labot:Pārtrauciet izmantot auksti{0}}velmēto materiālu garajām daļām. Izmantojiet karsti-velmētus, rūdītus vai iegādājieties materiālus ar iepriekš-noslodzes-noņemšanu.
2. jautājums: kā apturēt šo šausminošo pļāpāšanu, pagriežot tieši vārpstas vidu?
A2:Pļāpāšana nozīmē, ka jūsu radiālais instrumenta spiediens pārspēj vārpstas stingrību. Vispirms samaziniet ieliktņa priekšgala rādiusu līdz 0,1 mm. Neliels rādiuss krasi pazemina radiālo spiedienu.
Otrkārt, pārliecinieties, vai jūsu instruments atrodas tieši centra augstumā (vai pat matiņu virs centra, lai pagrieztu ārpusi). Ja tas neizdodas, izmēģiniet “Segmentētā pagriešana”.
Iegremdējiet un sagrieziet vārpstu īsās,{0}}dziļuma daļās. Virzieties uz patronu. Neveiciet garas, seklas pārejas pa visu daļu.
Q3: Mana vienmērīgā atpūta atstāj nepatīkamas trases pēdas un gūstot punktus virspusē. Kā to labot?
A3:Iespējams, ka šķembas aizķeras zem standarta metāla rullīšiem, vai arī spiedes spiediens šķiet pārāk augsts.
Labot:Vispirms mēģiniet pagriezt gludu, nedaudz pārāk lielu sliežu ceļu. Pēc tam aptiniet šo vietu ar misiņa starplikas slāni. Pēc tam ievietojiet veltņus. Lai iegūtu īpaši smalku apdari, nomainiet tērauda rullīšus pret pielāgotiem bronzas vai teflona (PTFE) uzgaļiem.
4. jautājums: vai Šveices apstrāde vienmēr ir risinājums slaidām vārpstām?
A4:Nē. Šveices mašīnas ir neticamas, taču tām ir divi trūkumi: izmērs un iestatīšanas laiks.
To maksimālais garums ir no 32 līdz 38 mm. Vadošās bukses un instrumentu iestatīšana šveicietim ir sarežģīta un laikietilpīga{3}}.
Ja jums ir nepieciešams tikai neliels prototips, kas sastāv no trim daļām, Šveices mašīnas iestatīšana ir pārmērīga. Tas maksā laiku un naudu.
Tā vietā izmantojiet pieredzējušu tradicionālo mašīnistu. Ļaujiet viņiem darbināt standarta virpu ar stabilu balstu.
5. jautājums. Vai programmēšanas triki vien var novērst novirzi, ja man nav vienmērīgas atpūtas vai Šveices?
A5:Zināmā mērā jā. Papildus iepriekš minētajam apgrieztās-padeves trikam G-kodā varat izmantot SSV (Spindle Speed Variation — vārpstas ātruma variācijas). Ieprogrammējot vārpstu griešanas laikā paātrināt un palēnināt par aptuveni 10-15%, jūs izjaucat rezonansi, kas izraisa pļāpāšanu. Tas izklausās dīvaini, kad mašīna darbojas, taču tā darbojas kā maģija.
6. jautājums. Kā izurbt centrālo caurumu mazā 3 mm vārpstā, to uzreiz nesaliekot ar urbi?
A6:Jūs nevarat vienkārši iebāzt centrālo urbi mazā, brīvi{0}}karājošā stieplē. Jums tas ir perfekti jāatbalsta. Ja neizmantojat Šveices mašīnu, jums būs nepieciešama pielāgota sadalīta misiņa bukse.
Ievietojiet to vārpstā, lai uzgalis būtu pilnībā stingrs, kamēr pamanāt centrālo caurumu. Bez vadotnes urbis vienkārši nobīdīs detaļu malā un salūzīs.
7. jautājums. Vai dzesēšanas šķidrumam ir tik liela nozīme garām vārpstām, vai arī tas ir tikai instrumenta kalpošanas laiks?
A7:Tas ir pilnībā svarīgi izmēru stabilitātei. 500 mm nerūsējošā tērauda gabals viegli palielināsies par 0,1 mm, tiklīdz tas kļūst silts. Ja jūs to nofiksējat starp centriem, šis pieaugums liek tai noliekties uz sāniem.
Instrumenta galam ir nepieciešams augsts{0}}spiediens, liela{1}}applūduma dzesēšanas šķidrums. Tādējādi vārpstas serde ir pilnībā sasalusi visa griezuma laikā.
Q8: Vai varat slīpēt slaidas vārpstas, lai pēc pagriešanas noturētu stingras pielaides?
A8:Jā, un tas ir ļoti ieteicams. Bezcentra slīpēšana ir mūsu-sekundārā darbība slaidām vārpstām. Jo regulēšanas ritenis un darba asmens atbalsta daļu visā tās garumā.
Daļa nelocīsies, ejot cauri slīpripām. kā mēs iegūstam spoguļattēlu-piemēram, apdari un mikronu-līmeņa precizitāti, neradot jaunus stresus.
