Jak zredukować ugięcie narzędzia w obróbce CNC

Odchylenie narzędzia jest jednym z powszechnych wyzwań w obróbce CNC. Powoduje ono drgania maszyny, niszczy wykończenie powierzchni obrabianych części i niszczy dokładność wymiarową. Ogólnie rzecz biorąc, narzędzie jest mocno umieszczone w uchwycie, ale podczas pracy, siła reakcji materiału często przekracza siłę operacyjną narzędzia, co może popchnąć lub odchylić narzędzie w nieoczekiwanym kierunku.

Aby produkować części z precyzją, dokładnością i wysokiej jakości wykończeniem powierzchni, ważne jest, aby zminimalizować deformację narzędzia. Gdy siła skrawania przekracza sztywność narzędzia, występuje ugięcie narzędzia, powodując jego wygięcie. Podczas pracy, narzędzie może nie odczuwać zginania, ale musi to być udowodnione w teście końcowym. Części wykonane narzędziami z ugięciem mogą się odkształcać, przekraczać tolerancje, być podatne na zmiany lub wykazywać "pęknięte" wykończenie powierzchni.

Dlatego też, jeśli wystąpi ugięcie narzędzia, może to spowodować pewne błędy w procesie obróbki CNC. Dlatego konieczne jest, aby w pełni zrozumieć, co to jest przekrzywienie narzędzia, jakie są jego przyczyny i strategie, aby go zmniejszyć. Ten artykuł omawia wszystkie te czynniki w celu zminimalizowania pochylenia narzędzia.

Czym jest odchylenie narzędzia?

Odkształcenie narzędzia to tylko nazwa. Jest to odchylenie narzędzia od zamierzonego wyrównania. Narzędzie skrawające obróbki CNC jest ściśle zamocowane w uchwycie. Oznacza to, że jeden koniec narzędzia pozostaje wewnątrz uchwytu, podczas gdy drugi koniec roboczy narzędzia jest wolny lub wspornikowy. Ponieważ w obróbce CNC narzędzie zawsze wywiera siłę na przedmiot obrabiany, więc materiał przedmiotu obrabianego również stanowi opór. Na narzędzia CNC oddziałują różne siły robocze wraz z oporem. Dlatego, jeśli sztywność narzędzia nie może wytrzymać siły zewnętrznej, narzędzie odchyli się od ustawionego wyrównania.

Odchylenie narzędzia z pewnością spowoduje następujące błędy w obróbce CNC.

Katastrofalne uszkodzenie narzędzi lub artefaktów

wyczerpanie cyklu życia narzędzia

Błąd wielkości

Chropowata powierzchnia lub potencjalne uszkodzenie powierzchni.

Strategie zapobiegania lub redukcji odchylenia narzędzia

Chociaż nie można w 100% uniknąć odchylenia narzędzia, można je zmniejszyć stosując pewne strategie i sposoby postępowania. Obrabiacze CNC mogą stosować następujące sprawdzone strategie, aby zredukować odchylenie narzędzia podczas pracy.

Minimalizuj długość przedłużenia:

Odległość pomiędzy punktem sprzęgła narzędzia CNC a końcówką roboczą narzędzia nazywana jest długością wysuwu. Ponieważ narzędzie jest zainstalowane jako belka wspornikowa, zawsze podlega naprężeniom zginającym i zewnętrznym siłom pionowym i poziomym. Zgodnie z teorią naprężeń dla belek wspornikowych, im krótsza długość wysięgu, tym mniejszy wpływ naprężeń zginających. W oparciu o samą koncepcję, minimalizacja długości wysięgu narzędzia pomaga zmniejszyć ugięcie narzędzia. Czynniki te powinny być wyważone z uwzględnieniem szczegółów geometrii przedmiotu obrabianego i wymagań dotyczących obróbki.

Zwiększenie wytrzymałości rdzenia narzędzia:

Wytrzymałość rdzenia narzędzia zależy od jego długości rowka i zasięgu. Różnica pomiędzy długością rowka a wysunięciem definiuje sztywność rdzenia. Dlatego przy obróbce CNC z równomiernym promieniowaniem, narzędzia z długimi rowkami mają dobrą wydajność. Jeśli średnica rdzenia jest grubsza, więcej ścian materiału zostanie dostarczonych w celu absorpcji naprężeń ścinających, więc wytrzymałość i sztywność rdzenia ostatecznie wzrośnie.

Zwiększ sztywność narzędzia:

W kategorii sztywności narzędzia występuje wiele efektów, w tym stan narzędzia, materiał narzędzia oraz rozmiar i kształt narzędzia - liczba ostrzy, średnica rdzenia i średnica uchwytu narzędzia. Jeśli narzędzie jest zużyte i tępe, wydajność cięcia zostanie zmniejszona i będzie wymagana większa siła, aby uzyskać takie samo cięcie i wykończenie jak w przypadku ostrego narzędzia. Dlatego też występuje większe odchylenie narzędzia. Wysokiej jakości narzędzia wykonane z mocniejszych materiałów mogą zredukować odchylenie narzędzia. Narzędzia o większych średnicach, a w szczególności o większych średnicach rdzenia, są twardsze. Dlatego też należy stosować największe narzędzia, na jakie pozwala geometria przedmiotu obrabianego.

Nie zawsze jest możliwe użycie większych lub krótszych narzędzi. Niektóre operacje wymagają użycia narzędzi o dużych odległościach lub długich rowkach. W takich przypadkach narzędzie powinno być dopasowane do danej operacji. Przy obróbce głębokiej, wymagającej najmniejszej powierzchni skrawania, bardziej odpowiednie są narzędzia o dużych odległościach, większych średnicach i twardszych uchwytach. Z drugiej strony, obróbka ścian bez szwów wymaga narzędzi z długimi rowkami.

Podsumowując, optymalizacja wyboru narzędzia i geometrii ustawienia w celu zminimalizowania długości niepodpartej i zmaksymalizowania sztywności narzędzia może zredukować ugięcie narzędzia, poprawiając tym samym jakość części i redukując koszty narzędzi.

Są to strategie mające na celu zmniejszenie ugięcia narzędzia podczas obróbki CNC. Jednakże, wysokiej jakości maszyny CNC, wysokiej jakości narzędzia i doświadczeni operatorzy mogą ostatecznie pomóc zredukować ugięcie narzędzia.