Стандартные твердосплавные инструменты для снятия заусенцев и профилирования, которые разрабатывает Seco, применяются для обработки невращающихся компонентов и часто оснащены режущими кромками 45˚ и 60˚

Стандартные твердосплавные инструменты для снятия заусенцев и профилирования, которые разрабатывает Seco, применяются для обработки невращающихся компонентов и часто оснащены режущими кромками 45˚ и 60˚

При обработке различных заготовок производители применяют токарную отработку, фрезерование и сверление. Однако в результате этих процессов могут образовываться заусенцы и нежелательные острые кромки элементов. Подобное состояние кромки может привести к поломке детали в процессе эксплуатации в результате нарушения структуры и снижения прочности детали; кроме того, такая деталь может представлять опасность при обращении. Из-за этих негативных последствий заусенцы или острые кромки нередко становятся причиной брака.

Традиционно производители снимали заусенцы и острые кромки с помощью ручных шлифовальных машин и других ручных методов. Такие методы занимают много времени и требуют снятия детали с металлорежущего станка и повторной установки для снятия заусенцев и обработки фаски. Даже если эти операции выполняют опытные специалисты, такая обработка недостаточно стабильна от детали к детали. 

Эффективной заменой процессу снятия заусенцев вручную является механизированное профилирование кромок (МПК). МПК позволяет устранять недопустимое состояние кромок при помощи специализированного инструмента и того же оборудования, на котором производилась обработка элементов детали. Процесс МПК обладает многочисленными преимуществами. Он позволяет точно определить и запрограммировать окончательные параметры кромок посредством системы CAM станка, обеспечивая максимальную повторяемость результатов. Общее время изготовления детали сокращается, так как нет необходимости снимать деталь со станка и повторно ее устанавливать, при этом устраняется наложение допусков, как и другие несоответствия, возникающие от одной настройки к другой. С учетом этой тенденции современные производители режущих инструментов продолжают разрабатывать новые производительные инструменты, повышающие преимущества процесса МПК. 

Основной объект МПК

Учитывая все более строгие требования, применяемые в аэрокосмической промышленности к точности и стабильности параметров деталей, МПК используется в первую очередь для обработки компонентов реактивных самолетов. 

Компоненты авиационных турбинных двигателей, как правило, классифицируются на вращающиеся и невращающиеся. Для профилирования кромок невращающихся деталей двигателя, таких как кожухи и корпуса, обычно используется стандартный инструмент для снятия фасок и обработки острых кромок, устанавливаемый на оборудование, на котором выполнялась обработка детали. 

К ответственным вращающимся деталям, таким как вентилятор или диски компрессора, конечные пользователи предъявляют более высокие требования, подразумевающие полное устранение дефектов поверхности. Как правило, состояние кромки должно проходить лабораторное утверждение и сертификацию. Для снятия заусенцев на этих деталях производители инструментов разработали специализированный высокоточный инструмент МПК с высокой повторяемостью. 

Разработка инструментов МПК

К стандартным инструментам для снятия заусенцев и профилирования, используемым для невращающихся компонентов, относятся твердосплавные концевые фрезы с покрытием для снятия фаски с режущими кромками 45˚ и 60˚, а также инструменты со сменными пластинами для снятия фаски с углом 45˚ и 60˚. 

Для наиболее ответственных применений производители поставляют инструменты, разработанные специально для профилирования кромок и снятия заусенцев только на входе или выходе из отверстия. Некоторые инструменты позволяют снимать заусенцы как на входной, так и на выходной стороне. 

Такие специализированные инструменты часто обладают сложной геометрией резания. Наиболее высокотехнологичные отличаются конструкцией кромок, позволяющей снимать закругленную фаску по кромке отверстия с предварительно снятым углом на входе и выходе, чтобы избежать образования вторичных заусенцев.

Разработка специализированного инструмента не ограничивается режущими кромками. Исследования в области профилирования заусенцев и кромок на входе отверстия или на верхней стороне компонента выявили, что наибольшая эффективность достигается при сочетании правостороннего резания с правосторонней спиралью, так как благодаря ей из отверстия удаляется материал резки. С другой стороны, для выходных заусенцев на нижней стороне детали наиболее подходящим методом является правостороннее резание в сочетании с левосторонней спиралью, опять-таки поскольку такая конфигурация позволяет удалять стружку из компонента.

Другие исследования показали, что инструменты МПК, предназначенные для снятия заусенцев в верхней части или на входе отверстия, отличаются более долгим сроком службы, чем инструменты для снятия заусенцев с нижней или выходной стороны сквозного отверстия. Это обусловлено тем, что инструмент для снятия заусенцев, конструкция которого позволяет достичь выхода отверстия через деталь, будет длиннее и меньше в диаметре, чем инструмент, работающий только с одной стороны отверстия. Инструмент большей длины и меньшего диаметра менее устойчив и более подвержен вибрации, что становится причиной выкрашивания и поломки твердосплавного инструмента. В результате большинство производителей предпочитает использовать отдельные инструменты для снятия заусенцев входных или выходных кромок отверстия, а не универсальный инструмент для обеих операций. 

Инструмент для профилирования кромок и снятия заусенцев

Производители инструмента, например, Seco, проектируют специализированные инструменты для профилирования кромок и снятия заусенцев только на входе или выходе отверстий в ответственных компонентах

Кроме того, инструменты большей длины и меньшего диаметра требуют более тщательного подбора параметров резания. Короткий прочный инструмент способен работать быстрее и без вибрации или других негативных факторов. Геометрия и характеристики детали также имеют значение. При стабильных условиях плавного и непрерывного резания могут применяться более агрессивные параметры резания. С другой стороны, наличие элементов детали, например, технологических отверстий, препятствующих проходу при МПК, вынуждает использовать умеренные параметры, максимально снижающие износ инструмента и предотвращающие преждевременную поломку оборудования.

Часть текущих разработок для МПК включает в себя инструменты, объединяющие процесс обработки элементов со снятием заусенцев. К примеру, режущая кромка инструмента для МПК будет располагаться в верхней части концевой фрезы, что обеспечит одновременную обработку диаметра отверстия и снятие заусенцев входных кромок.

Трудности обработки материалов

Многие материалы, используемые в аэрокосмической промышленности, представляют дополнительные сложности с точки зрения обрабатываемости, когда речь идет о снятии заусенцев и обработке фаски острых кромок. Сплавы на основе никеля, используемые для производства компонентов двигателя, отличаются прочностью и низкой проводимостью тепла. Режущий инструмент поглощает тепло, выделяемое в процессе резания, что ускоряет износ инструмента. 

Исходя из этого, при определении металлургии и геометрии инструмента производители стремятся добиться баланса между остротой кромок и их прочностью. Прочный твердосплавный материал основы способен успешно выдерживать тепловой и абразивный износ, однако ударная прочность основы, содержащей кобальт или другие легирующие материалы, увеличивающие ее прочность, будет недостаточной. Аналогичным образом, чрезмерно острая режущая кромка может быть более подвержена разрушению по сравнению с хонингованной или иначе скругленной кромкой. Производители инструментов также обеспечивают точность исполнения переднего угла и угла наклона винтовой линии и тщательно подбирают покрытие инструментов, чтобы добиться лучших результатов при обработке того или иного материала заготовки. 

Размер инструмента

Для обработки больших отверстий и кромок производители инструментов могут разрабатывать оборудование любых размеров, для которых поставщики готовы предоставить достаточно крупную заготовку. Ограничения существуют для малых размеров. В настоящее время наименьший радиус шлифования составляет 0,2 мм с пропорционально малым углом на входе и выходе. 

Специализированные инструменты МПК отличаются особыми радиусами, фасками, углами и сочетаниями этих характеристик. Инструменты обычно обладают квадратными режущими кромками. Однако для профилирования элементов деталей, контуры которых ограничивают доступ для инструмента МПК с квадратной кромкой, также доступны сферические инструменты и инструменты с утолщением. Применяемые на станках для пятикоординатной обработки, такие инструменты способны сканировать линию детали сложного профиля и создавать радиус кромок с длинным контуром. 

МПК в процессе эксплуатации 

Для повышения точности и стабильности обработки, а также чтобы не тратить время на перестановку детали с одного станка на другой, производители обычно выполняют МПК в процессе обработки элементов детали. 

Как правило, снятие заусенцев происходит после завершения всех операций обработки. Программа CAM задает инструменту МПК последовательность снятия заусенцев всех отверстий и обработки кромки. ico400Некоторые инструменты МПК могут использоваться для снятия заусенцев с различных отверстий, а другие инструменты для профилирования могут использоваться для обработки трех или четырех точек или элементов, например, дна отверстия или зубчатого контура.

Чтобы обеспечить правильность позиционирования и баланс профилирования кромок, перед началом операции МПК необходимо определить или измерить обрабатываемое отверстие или элемент. При строгих допусках детали расположение ее поверхности определяется точно, и измерение в процессе обработки может не потребоваться. Однако если даны общие допуски, необходимо проводить измерение после начальной обработки, чтобы определить расположение профилируемой кромки или элемента.

Кроме того, необходимо выполнить измерение самого инструмента и правильно его расположить, чтобы обеспечить надлежащее профилирование детали. Поскольку радиус инструментов мал и измерять его непрактично, в программе CAM указывается длина инструмента. Оператор может указать длину инструмента дистанционно на станке с устройством предварительной настройки или непосредственно на станке с помощью лазерного или контактного датчика. Скорость подачи рассчитывается относительно измеренных размеров элементов детали и инструмента. Для наиболее высокотехнологичных специализированных инструментов для снятия заусенцев производитель выполняет 100 % измерения с допуском 40 микрон для профиля инструмента, включая биение. 

Операция МПК

Поскольку теперь операция МПК считается чистовой, для нее используется программа CAM заготовки, которая задает инструменту последовательность снятия заусенцев и обработки острых кромок. Зачастую некоторые инструменты МПК могут применяться на трех или четырех различных точках одной и той же детали

Операция снятия заусенцев и обработки фаски считается чистовым проходом, где основное внимание уделяется качеству. Производительность важна всегда, однако с точки зрения обработки аэрокосмических компонентов, стоимость которых достигает сотни тысяч евро, максимальное повышение производственной мощности инструмента может иметь отрицательные и дорогостоящие последствия. Стабильность, надежность и сокращение количества бракованных деталей являются первоочередными задачами. 

Заключение

Детали с некондиционными острыми кромками и заусенцами все чаще считаются дорогостоящим браком. Этот принцип широко применяется в аэрокосмической промышленности, и начинает распространяться в отношении некоторых критически важных областях применения в медицинской, энергетической и других отраслях. Производителям требуется стабильный, документируемый и экономичный метод снятия заусенцев с компонентов и профилирования кромок деталей. Механическое профилирование кромок (МПК) удовлетворяет этот спрос, заменяя ручные операции, которые, вне зависимости от уровня квалификации персонала, могут не обеспечивать стабильность обработки от детали к детали и являются дорогостоящими с точки зрения трудозатрат, расходов на установку и эксплуатации детали. Некоторые конечные пользователи уже отказались от снятия заусенцев вручную, так как результаты этой операции нельзя задокументировать и провести сертификацию на их основании. 

Наиболее эффективный и экономичный процесс МПК представляет собой сочетание инженерных разработок и опыта применения. Производители деталей, предлагающие такие комплексные решения, помогут оптимизировать производственный процесс в аэрокосмической промышленности (как и аналогичные процессы в других критически важных отраслях) и осваивать новые уровни качества и производительности. 

МПК в действии

Механизированное профилирование кромок дает производителям преимущества в различных применениях. 

В одном случае производитель выполнял обработку компонента из нержавеющей стали 303 на двухшпиндельном станке. По мере увеличения объема обработки и размера партии возрастала и необходимость повышения производительности. Операции были несогласованными и отнимали много времени – 90 % обработки выполнялось на главном шпинделе, после чего требовалось вручную снимать заусенцы на нижней части детали, что приводило к необходимости дополнительной установки детали. Применение производителем специализированного твердосплавного инструмента МПК на вспомогательном шпинделе станка позволило выполнять профилирование обеих сторон отверстий под болт фланца детали одновременно. Время обработки между двумя шпинделями было оптимизировано, а длительность цикла значительно снизилась. Применение инструмента МПК также позволило избежать снятия заусенцев вручную, дополнительной установки детали и связанных с этим временных затрат.

В другом случае выбор стоял между снятием плоской фаски с кромки и радиальной обработкой (скруглением) кромки. Для некоторых деталей не указаны конкретные требования к обработке кромки одним из двух типов инструментов. Тем не менее, один из производителей обнаружил, что при выполнении радиальной обработки вместо фаски срок службы детали увеличивался в три раза по сравнению с деталью со снятой фаской. Кажущаяся небольшая разница в выборе инструмента значительно увеличила качество деталей. 

И, наконец, производственные операции в аэрокосмической отрасли, выполняемые на диске вентилятора TiAl-4V, представляют собой пример применения инструмента МПК для контурной обработки. Для обработки диска производитель использовал твердосплавный фасонный инструмент, закрепленный в держателе с эксцентриковым зажимом. На некоторых участках диска и по радиусу паза шероховатость поверхности была недостаточной, эта проблема проявлялась в различной степени и с различной частотой. Производитель применил 10-зубую твердосплавную фрезу с утолщением с покрытием (диаметром 10 мм) для центрального резания с 30˚ правосторонней спиралью. Инструмент устранил проблемы с шероховатостью поверхности и выполнил чистовую обработку обеих сторон диска значительно быстрее.

Источник новости – пресс-релиз от
ООО «Секо Тулс», г.  Москва

Авторы:
Тен ван Астен, специалист по маркетингу, Seco Tools
Ян Виллем ван Иперен, специалист по фрезерованию, Seco Tools

Читайте другие пресс-релизы о новинках фрезерного инструмента и узнайте секреты обработки резанием в рубрике «Фрезерная обработка» здесь собрано много уникальных материалов и новостей по теме.

Скачать каталоги инструмента Seco и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Seco Tools, каталоги инструмента Секо



Понравилась статья? Поделитесь: