Háhraðavinnsla (HSM) er mikilvæg tækni sem er mikið notuð í nútíma mölunartækni. Með því að beita HSM mölunartækni er ekki aðeins hægt að mala ýmis mjúk og hörð efni, heldur einnig að ná framúrskarandi nákvæmni vinnustykkisins. Þessi grein lýsir HSM kröfum fyrir verkfæri og haldara.
1. Kröfur HSM um skurðarverkfæri
1. Rúmfræði
Titringur verkfæra hefur bein áhrif á yfirborðsgæði sem fæst með vinnslu. Þess vegna er afar mikilvægt að viðhalda jöfnum skurðkrafti á verkfærinu meðan á HSM frágangi stendur til að forðast titring verkfæra.
Áhrif aðliggjandi rúmfræðilegra eiginleika verkfærisins á skurðarkraftinn:
• Góð sammiðja auðveldar jafna álagsdreifingu á skurðbrúninni
• Meiri skörun skurðbrúnarinnar fyrir samræmda eiginleika skurðkraftsins (stærra helixhorn og fjöldi flagna)
• Stutt skurðarlengd fyrir betri stífni (þvermál skafts minnkar aðeins miðað við bratta vélveggi)
• Besta kjarnaþversniðsástandið með lágmarksspennustyrk við skurðinn
Hægt er að vinna úr hástyrk efni með HSM, sem þýðir að mótstaðan gegn aflögun eykst með hörku efnisins sem á að vinna. Aukið álag á skurðbrúnina krefst stöðugrar hönnunar á skurðbrúninni. Hins vegar mun meiri núningshiti myndast á lausu svæði yfirborðs vinnustykkisins við háan skurðhraða, sem þýðir að úthreinsunarhorn verkfærisins verður að minnka. Þess vegna er aðeins hægt að auka stöðugleika skurðbrúnarinnar með því að minnka skáhornið. Í þeim tilfellum þar sem efnið er mjög hart og verkfæraefnið er brothætt getur það jafnvel leitt til neikvæðs hallahorns.
Nákvæmlega passandi radíur eru slípaðir á oddinn á blaðinu til að koma í veg fyrir rauðhita eða brot á brúninni að hluta þegar það hitnar skyndilega.
Ef þess er krafist að lögunarnákvæmni vinnustykkisins sé mjög mikil, hefur radíus kúluhluta frágangsverkfærsins sem notað er bein áhrif á lögunarnákvæmni vinnustykkisins sem á að vinna. Þess vegna, sem grunnskilyrði, er mjög mikilvægt að nota verkfæri með mjög þétt radíusvik (á míkronsviðinu) við frágang á mjög viðkvæmum hlutum.
2. Efni og húðun
Verkfæraefnið verður að vera harðara en efnið sem á að vinna. Því meiri sem munurinn á hörku er á milli vinnuhlutans og verkfæraefnisins, því minna slit á verkfærum og því lengri endingartími verkfæra. Vegna mikils staðbundins hitastigs er einnig nauðsynlegt að tryggja að verkfæraefnið sé ónæmt fyrir oxun.
Miklar sveiflur í varmaálagi og þörf fyrir oxunarviðnám verkfæraefnisins leiða til þess að á endanum þarf húðun á fínkorna wolframkarbíð verkfærahluta.
Reynt og prófað húðunarkerfi eins og TiN, TiCN og TiAlCN ná fljótt takmörkunum sínum í HSM vinnslu. Þess vegna hafa fjölþátta húðunarkerfi verið þróuð, byggð á nítríðum með hátt álinnihald, ásamt öðrum frumefnum eins og yttríum, vanadíum eða tantal. Einnig er hægt að ná meiri afköstum með því að nota nanólagsbyggingar, CBN og PKD.
2. Kröfur HSM til verkfærahaldara
Vegna mikils snúningshraða sem krafist er í HSM vinnslu er best að nota HSK-A og HSK-E verkfærahaldarkerfin. Þar sem verkfærahaldarflansinn er festur á snældahausinn hefur verkfærahaldarinn skilgreindan vélrænan stuðning í Z-átt, þannig að á meiri hraða er hann ekki dreginn inn í snælduna vegna aukinna miðflóttakrafta.
Grundvallarvillur gætu þegar hafa átt sér stað í undirbúningsferli ferlisins, sem gerir minni titring og örugga ferlistýringu ómögulega. Til að ná stöðugri HSM vinnslu er nauðsynlegt að jafnvægi og athuga röðun verkfæra og verkfærahaldara eftir þörfum. Einnig verður að huga að snúningshraðamörkum sem tengjast ójafnvægi massa.
Illa jafnvægi eða rangt stillt snúningsverkfærakerfi mun leiða til:
• mjög léleg yfirborðsgæði
• mjög lítill líftími verkfæra
• Lélegur vinnslustöðugleiki og öryggi
• Hugsanlegar skemmdir á fræspindli
Ójafnvægið og frávikið frá hinni fullkomnu sammiðju sem stafar af skyndilegum breytingum á ferlinu má sjá mjög greinilega á skýringarmyndinni hér að neðan:
Ekkert frávik miðað við fullkomna sammiðju: minni fræðilegur grófleiki
Frávik frá fullkominni sammiðju: meiri fræðilegur grófleiki
Jafnvægismassi hefur mikilvæg áhrif á kraftmikla afköst alls snúningskerfisins.
Ójafnvægi jafngildir því að hafa sérvitring á snúningi. Þessi sérvitringi líkami getur framkallað miðflóttakraft sem eykst fjórðungslega með snúningshraðanum. Þetta þýðir að sama ójafnvægi veldur 441 sinnum meiri miðflóttakrafti á snælda við 42,000 snúninga á mínútu en á spindli við 2,000 snúninga á mínútu (212=441). Þess vegna hefur ójafnvægi á fyrirkomulagi verkfærahaldara í háhraðavinnslu sérstaklega áberandi slæmar afleiðingar.
Með því að nota verkfæraklemmutækni í HSM geturðu notað verkfærahaldara með:
• Collets og
• Minnkunartæki
Ekki er mælt með öðrum kerfum eins og Weldon tengjum þar sem þau hafa verulegan galla í HSM vinnslu.
Vegna góðra dempunareiginleika spennuhaldara sem gefa góðan árangur á grófu ferlinu, ásamt afoxunarsamskeytum er hægt að ná mjög mikilli stífni og endurtekningarhæfni. Þetta er nauðsynlegt til að fá fullkomið yfirborð vinnustykkisins. Með því að nota lækkar geturðu náð mjög nákvæmri sammiðju (minna en 0.003 mm frávik) og hátt flutningstog.
Hönnunarbygging ýmissa afoxunartækjahaldara: flutningsvægið fer eftir hönnunarbyggingu klemmubúnaðarins; mismunandi hönnunarmannvirki, þau geta verið mjög mismunandi.
