EN
Hverjar eru áskoranirnar við hönnun verkfærahalla fyrir hárhraða snúning?
Hraðvinnsla (HSM) - þar sem snúningsáhylur snýst við 10.000 U/min eða hraðar - krefst nákvæmni, stöðugleika og áreiðanleika frá öllum hlutum. Meðal þessara hluta hefur tæmihaldur lykilroli: hann lærir skerðartæki á snúningsáhyluna og tryggir nákvæmar skurði jafnvel við háan hraða. Hins vegar, hönnun Færiborgir fyrir hraðvinnslu fer með sér einstök körf og þar sem kraftarnir, virkur og hitastig sem eru í leik hliðast hefðbundnum hönnunum að marka. Skoðum þá lykilkörf sem verkfræðingar stást við þegar þeir búa til tæmihaldura fyrir HSM og af hverju hver einasti hluti er mikilvægur fyrir afköst.
1. Stjórna flýtiflæði til að koma í veg fyrir bilanir
Í háum hraða eru tæmishaldarar settir undir ótrúlega mikla flýtifrægðarafstæðu – þ.e. kraftinn sem verkar út á við vegna snúninganna. Þessi kraftur getur valdið myndbreytingum eða skemmdum á Færiborgir , sem þar af leiðandi getur minnkað getu þeirra til að hafa örugglega á tæmum.
- Útblögun og lausn : Flestar tæmishaldur eru gerðar úr málm, sem blæst upp undir áhrifum flýtifrægðarafstæðu. At 20,000 RPM getur jafnvel lítil útblögun breytt því og gert haldið víðara, sem minnkar festinguna á tæminni. Ef tæmið slíður, verða skurðirnir ónákvæmir og gæti tæmið jafnvel sprungið út – sem er öryggisáhætta. Til dæmis gæti kósíðborstaður sem er haldinn af slæmlega hönnuðum tæmishaldi hliðrað á meðan það er bottnað í háum hraða, sem skapar ójafna rönd í vinnsluefni.
- Kröfur um styrkleika efna : Til að vernda á móti myndbreytingu þarf að framleiða verkfærahluta fyrir HSM af háþéttum efnum eins og hita meðgerðarlegeru steypu eða títan. Þessi efni eru stíf og dugleg til að standa á móti flýtiforce án þess að hækkaða mikið. Þó eru þeir þyngri en venjuleg efni, sem getur valdið nýjum jafnvægisvandamálum (sjá vandamál 3).
- Lásunarháttur hönnun : Venjulegar tæknilegar áföng (eins og skrúfur) geta hætt að virka við háa hraða. Í staðinn nota verkfærahlutar fyrir HSM oft sýrða eða hitalásun: sýrðir hlutar nota sýraþrýsting til að ná í verkfærið jafnt, en hitahlutar hitast upp til að fara í sundur, svo þeir kólnaðu og læsa verkfærið á sínum stað. Bæði halda þeir jöfnum lásunarkrafti jafnvel undir flýtiforce.
Það er mikilvægt fyrir öryggi og nákvæmni við háhraða vinnslu að hanna verkfærahluti þannig að á móti flýtiforce.
2. Að lágmarka virkni og óstöðugleika
Háhraða snúningur getur valdið því að tólshaldi og tæki virfi eða skapi hljóðbylgjur, vandamál sem þekkt er sem „chatter“. Þetta virfi eyðilegur yfirborðsferð, minnkar notverðatíma tækja og getur jafnvel skaðað vélina ásinn.
- Hljóðbylgjuhætta : Sérhver tólshaldur hefur eigin tíðni - hraða sem hann virfur mest á. Ef vinnuhraðinn passar við þessa tíðni, þá verður hljóðbylgja og virfið er hækkað. Til dæmis gæti langur og grænn tólshaldur skapa hljóðbylgju við 15.000 UPM, sem valdi því að tækið hoppaði af vinnuborðinu í stað þess að skera jafnt.
- Stífleiki vs. þyngd : Stíflegri tólshaldarar taka betur fyrir virfi, en aukin stífleiki þýðir oft að þeir eru þyngri. Þyngri haldarar krefjast hinsvegar meira orku til að snúast og geta átt á ásnum. Verkfræðingar verða að jafna stífleika og þyngd, og nota oft léttvæga efni með háum stífleikastig eins og kolefnisblöndur til að bæta stífleikann án þess að bæta of mikilli þyngd.
- Virfijafnandi eiginleikar : Sumir tólshaldur innihalda dempiefni (eins og eldistópp eða sýfjandi efni) til að eyða þrumu. Þessi efni breyta þrumunarenergi í hit, sem minnkar skiptingu. Í háhraða beygjuferlum geta dempta tólshaldur leitt til speglaðs yfirborðs á metallhlutum, jafnvel við 20.000 U/min.
Stýring á þrumu er lykilatriði til að viðhalda nákvæmni í háhraða vinnslu, og þarf að hanna tólshaldur þannig að annað hvort sé unnið við hljómbland eða dempast áhrif þess.
3. Ná háhraða jafnvægi
Jafnvel minnst ójafnvægi í tólshöldur verður að miklum vanda við háan hraða. Ójafnvægishaldur getur valdið eyðilegum hringrunarafleiðingum, sem valda þrumu, slímun á vélhaus og slæmri nákvæmni.
- Jafnvægisstaðlar : Þar sem á átt er að uppfylla strangar jafnvægisflokka, er mælt í grömmum á millimetra (g/mm). Til dæmis gæti áhaldsþota sem er notuð við 30.000 U/m þurft að hafa jafnvægisflokka G2.5, sem þýðir að hámarksleyfilegt ójafnvægi er 2.5 g/mm. Þetta krefst nákvæmni í framleiðslu: hver einasti hluti (hluti, festing, skrúfur) verður jafnvel þyngd og áhaldsþotan verður stillt á jafnvægismáli.
- Vandamál við smíðanleg hönnun : Margir áhaldshaldarar nota smíðanlega hluti (t.d. víxlnandi koltar) til að passa við ýmsar tæki. Hins vegar getur skiptingin truflað jafnvægi, þar sem jafnvel smáar mismunandi þyngdir á hlutum geta haft áhrif á snúninginn. Hönnuður notar oft staðlaðar, fyrir-balanseraðar smíði til að lágmarka þetta hætta.
- Hitan á áhrif á jafnvægi : Vinnsla á háum hraða myndar hita sem getur valdið því að áhaldsþotarnir verði ójafnlega útnefndir og þar með tapað jafnvægi. Efni með lág hitastæðni (eins og Invar eða keramik) hjálpa en þau eru dýr og erfiðari að vinnsla.
Ef ekki er nákvæmlega í jafnvægi, mun svo stífur verkfærahaldi sem er ekki geta sinnt verkefnum sínum í hárhraða forritum.
4. Að meðhöndla hitauppbyggingu
Gnæðing á milli verkfærahalda, tækja og vinnubitanna - ásamt snúningi á hnúnum - myndar mikinn hita við hárhraða vinnslu. Yfirflóð af hita getur fyrirbrigðið haldið, minnkað festingarorku eða skaðað tækið.
- Hitaeðlileg efni : Verkfærahaldar verða að standa undir hitastig upp í 300°C (572°F) í sumum HSM forritum. Venjulegur stál getur blautnað við þessi hitastig, svo hönnuður notar hitabehandlaðar leger eða keramik. Keramikhaldarar, til dæmis, halda áfram að vera í sömu lögun og styrkleiki jafnvel við hár hita, og eru því fullkomnir fyrir þurra vinnslu (þar sem enginn kælir er notaður).
- Kæliflöt : Margar hraðvirkar tólshaldur hafa innbyggðar rör fyrir kælivök. Þessi rör leiða vökvi til vinnutólsins og minnka þar með gníð og flytja hita frá haldnum. Til dæmis, við hröð borningu kemur í veg fyrir að boran hitnæ í ofmæli með því að nota kælivök í gegnum haldinn – og varðveitir þannig lögun haldsins án þess að grjóthneta.
- Stýring á þarmlíffri : Hitinn veldur því að efni plástast, sem getur leyst upp festinguna á tælinu eða valdið því að haldurinn verði misjafnt stilltur í hlöðunni. Hönnuður leysir þetta með því að nota efni með lágan þarmliðnibreytingarstuðul (t.d. títanleger) eða með því að hanna lögun haldursins þannig að hún jafnar út plögunina.
Virk hitastjórnun tryggir að tólshaldurinn gæti viðhaldið nákvæmni og öryggi hans yfir langan tíma við hröðum notkun.
5. Tryggja samhæfni og nákvæmni í öllum kerfum
Hraðvirk vinnsla felur í sér ýmis konar tæli (síðubor, bor, rímar) og vélaskaut (HSK, CAT, BT tengi). Tólshaldurinn verður að passa nákvæmlega við þessi kerfi án þess að missa af afköstum.
- Viðmót staðlar : Vírviðmóta (eins og HSK-E eða CAT40) eru með strangar mælingar til að tryggja að tæmabilur passi nákvæmlega við vírviðmótann. Mismunur á 0,001 tommum getur valdið óstöðugleika í háum sviðum og fyrirvaldið nákvæmni. Hönnuður verður að fylgja þessum staðlum en einnig hámarka innri byggingu bilunar fyrir HSM.
- Samleitni á lengd tæma : Við háhraða vinnslu getur jafnvel lítil breyting á lengd tæma verið áhrifarík fyrir skurðdýpt. Tæmabilar verða að hafa samleitni í lengdarmörkun (oft ±0,0005 tommur). Þetta krefst nákvæmra framleiðslustýringar, eins og nákvæmra slípunar á tæmasetri bilunar.
- Fleiryfni vs. sérhæfing : Sumir tæmabilar eru hönnuðir fyrir ákveðin tæmi (t.d. sérstakan bilara fyrir 10mm slípimynt), sem tryggir fullkomna samsvörun en takmörkar sveigjanleika. Aðrir eru fleiryfðir og hægt að haga mörgum stærðum tæma, en geta farið fyrir minni nákvæmni. Að jafna fleiryfni og sérhæfingu er lykildæmi í hönnun.
Þar sem nákvæmni og samhæfni yfir kerfi eru tryggðar virka tólghaldarar án bil í hraðvinnslu kerfum og koma í veg fyrir kostnaðarsamir villur.
Algengar spurningar
Hverjar eru þær eiginleikakennslur semgreiða hraðvinnslu frá venjulegri vinnslu fyrir tólghaldara?
Hraðvinnsla (yfir 10.000 UPM) myndar ótrúlega mikla flýjikraft, virkni og hita - þrýsting sem venjulegir tólghaldarar eru ekki hönnuðir til að sinna. Hraðvinnslu tólghaldarar þurfa sterkari efni, betri jafnvægi og sérstaklega festingar til að lifa við þessar aðstæður.
Hver er besta aðferðin til að festa tólghaldara fyrir hraðvinnslu?
Hidró og hita festing eru mest áreiðanleg. Þeir setja jafna og samfellda kraft í kringum tólstokkinn og eru betri en tæmingar festingar (eins og stillistifta) í að standa undir flýjikraft.
Hversu mikilvægt er jafnvægi hjá tólghaldara fyrir hraðvinnslu?
Mjög mikilvægt. Við 30.000 UPM myndar minnst ójafnvægi massafyllt virkni sem getur skemmd tæki, vélhaus og vinnsluefni. Hraðvinnslu tólghaldarar verða að uppfylla strangar jafnvægis kröfur (G2.5 eða hærri).
Getur staðlaður tólthaldi verið breyttur fyrir háhraðanotkun?
Rari. Breytingar (eins og bætingu á bilunarefni eða festingarefni) rugla oft upp í jafnvægi eða gerðarheild. Öruggara er að nota tóltholda sem eru hönnuðir sérstaklega fyrir háan háhraða.
Hverjar efnategundir eru bestar fyrir tóltholda í háhraða?
Hitabeinuð brýnju (vegna styrks og verðs), títan (vegna léttvægis og jafnvægis) og keramik (vegna hitaþol) eru efstu valkostir. Hver sér afmarkaða notkun í mismunandi HSM forritum.
Hvernig áhrif hafa tóltholdar á tólaþol í háhraða vinnslu?
Staðfær og jafnvægilegur tólthaldi minnkar tólaþol með því að lækka virkni og tryggja jafnt skurðþrýsting. Slæmlega hönnuðir holdar valda ójöfnum sliti og geta skorta tólaþol um 50% eða meira.
Efnisyfirlit
- Hverjar eru áskoranirnar við hönnun verkfærahalla fyrir hárhraða snúning?
- 1. Stjórna flýtiflæði til að koma í veg fyrir bilanir
- 2. Að lágmarka virkni og óstöðugleika
- 3. Ná háhraða jafnvægi
- 4. Að meðhöndla hitauppbyggingu
- 5. Tryggja samhæfni og nákvæmni í öllum kerfum
-
Algengar spurningar
- Hverjar eru þær eiginleikakennslur semgreiða hraðvinnslu frá venjulegri vinnslu fyrir tólghaldara?
- Hver er besta aðferðin til að festa tólghaldara fyrir hraðvinnslu?
- Hversu mikilvægt er jafnvægi hjá tólghaldara fyrir hraðvinnslu?
- Getur staðlaður tólthaldi verið breyttur fyrir háhraðanotkun?
- Hverjar efnategundir eru bestar fyrir tóltholda í háhraða?
- Hvernig áhrif hafa tóltholdar á tólaþol í háhraða vinnslu?