Матрица производительности червячных фрез

Рис. 1. Матрица производительности червячных фрез

В средне- и крупносерийном производстве зубчатых колес червячные фрезы из быстрорежущей стали и твердых сплавов, как и прежде, являются передовым и наиболее экономичным решением. Это единственный тип инструмента, который позволяет обеспечивать требуемое качество зубчатых колес на постоянном уровне при минимальных затратах на единицу продукции.

Некоторые специалисты считают, что единственно верный выбор в данном случае – это составные червячные фрезы с полнопрофильными твердосплавными пластинами. Однако это не совсем так. Требования к качеству зуборезных операций и однородности профиля при использовании червячных фрез более высоки по сравнению с такими видами обработки, как сверление, точение или фрезерование.

Производительность червячных фрез оценивается по трем основным критериям:

  • воспроизводимое качество инструмента (надежность технологического процесса);
  • производительность, определяемая главным образом параметрами резания (малое время обработки и продолжительный срок службы инструмента);
  • себестоимость единицы продукции (зубчатого колеса).

На матрице производительности (рис. 1) показан рабочий диапазон цельных и составных червячных фрез по модулям. Цельные червячные фрезы из быстрорежущей и порошковой быстрорежущей стали охватывают диапазон приблизительно до 45 модуля. Как показывает практика, они обеспечивают высокое качество обработки. Однако параметры резания в данном случае будут ниже по сравнению с параметрами цельных инструментов из других режущих материалов.

Новые червячные фрезы LMT Fette SpeedCore в диапазоне до 16 модуля отличаются более высокими параметрами, что позволяет сократить время обработки. Червячные фрезы SpeedCore выполнены из инновационного режущего материала, который по своим характеристикам занимает место между порошковой быстрорежущей сталью и твердым сплавом. Его особая характеристика – высокая красностойкость, создающая условия для работы на высоких скоростях. В сочетании с новейшим покрытием Nanosphere 2.0 данный материал позволяет резко увеличить производительность, в значительной степени сокращая временные затраты на обработку и себестоимость продукции.

Червячная фреза VHM с рабочим диапазоном приблизительно до 7 модуля занимает самое высокое место в матрице производительности. Однако высокая производительность может быть достигнута только в том случае, если зуборезный станок обладает достаточной мощностью резания и прочностью конструкции.

Зубчатое колесо после чистовой обработки червячной фрезой SpeedCore

Рис. 2. Зубчатое колесо после чистовой обработки червячной фрезой SpeedCore

Зубчатые колеса с большими модулями в более высоком диапазоне производительности обрабатываются составными зуборезными инструментами с многогранными режущими пластинами.

Цельные червячные фрезы – гарантия качества

Цельные червячные фрезы в более низком диапазоне производительности раскрывают весь свой потенциал при использовании в массовом производстве, например, автомобилестроении. В этом случае они соответствуют всем вышеупомянутым требованиям. Сфера применения составных инструментов несколько иная: они используются для модулей свыше 7 на мелко- и среднесерийном производстве.

Ключевое преимущество цельных червячных фрез – высокая точность инструмента, что прямым образом сказывается на качестве продукции. Цельные фрезы не имеют составных частей, и профиль зубчатого колеса вырезается с высокой точностью по всей длине режущей кромки. При этом отсутствует необходимость в расчете суммарных допусков посадочных мест, пластин и соответствующих разъемных соединений. Таким образом, цельные червячные фрезы позволяют выполнять чистовую обработку с классом точности AAA или даже AAAA, в то время как рабочий диапазон составных червячных фрез с полнопрофильными пластинами ограничен лишь черновой обработкой (класс B).

После операции резания зубчатые колеса обычно шлифуются. Но даже черновые работы должны выполняться на высоком уровне. В процессе черновой обработки осуществляется фрезерование основания зуба, после чего необходимо отшлифовать только боковые поверхности. Цельные червячные фрезы идеально подходят для этой операции и могут быть приспособлены под требования заказчика.

Стоимость резания с помощью цельных червячных фрез

При повышении производительности затраты на производство снижаются. Однако, сравнивая цельные и составные червячные фрезы, это утверждение можно подвергнуть сомнению. Цельный инструмент позволяет выполнить больше впадин с более высоким эффективным числом зубьев. В результате общая производительность фрезы возрастает, даже если скорость резания при этом невысока. Данный эффект усиливается еще больше за счет использования фрезы с меньшим диаметром.

SpeedCore увеличивает производительность и снижает затраты

Рис. 3. SpeedCore увеличивает производительность и снижает затраты

Инструмент со сменными режущими пластинами может развивать очень высокую скорость. Однако при небольшом количестве режущих кромок его производительность может быть снижена.

Кроме того, цена на составные червячные фрезы достаточно высока.

Цельные червячные фрезы HM или SpeedCore работают практически на тех же скоростях резания, но с большей производительностью при максимальном количестве зубьев.

Сегодня производительность зуборезных операций, особенно в массовом производстве, измеряется не на основе результата фрезерования в рамках жизненного цикла одного инструмента, а в течение жизненного цикла всей системы. Это связано с тем, что в диапазоне малых модулей (до 7) рассчитать этот показатель невозможно, поскольку замена пластин осуществляется по завершении срока службы инструмента.

Выполнять перезаточку составного инструмента нецелесообразно, так как это напрямую скажется на себестоимости продукции.

В то же время цельные червячные фрезы могут подвергаться перезаточке до 15 раз, обеспечивая при этом стабильное качество. Это позволяет уменьшить стоимость жизненного цикла инструмента без ущерба для производительности.

LMT Tools имеет собственные сервисные центры для перезаточки инструмента во всех значимых отраслях. После повторной обработки червячные фрезы возвращаются к владельцу в рабочем состоянии и служат не хуже нового инструмента. Концепция жизненного цикла инструмента LMT Tool – это гарантия того, что у пользователя всегда под рукой будет находиться острый инструмент.

В следующем примере сравнивается рост производительности червячной фрезы из быстрорежущей стали с покрытием и фрезы SpeedCore, покрытой Nanosphere 2.0. Обрабатывались зубчатые колеса с модулем 9, материал – 18CrNiMo7-6 (рис. 2).

Стоимость представленных в продаже червячных фрез

Рис. 4. Стоимость представленных в продаже червячных фрез

В данном случае перезаточка червячных фрез осуществлялась несколько раз. По сравнению с инструментом из быстрорежущей стали, ключевым преимуществом SpeedCore стало повышение производительности на 56 %. Это позволило снизить себестоимость продукции на 26 % (рис. 3).

Следует отметить, что производительность червячных фрез с многогранными режущими пластинами для модулей свыше 7 занимает в рейтинге верхнее положение. Работа полнопрофильных пластин не может быть оценена с экономической точки зрения.

Наконец, важную роль играет стоимость готовой детали. И она гораздо ниже, чем в случае составных инструментов (рис. 4), что, среди прочего, обусловлено высоким качеством изготовления в сочетании с умеренной стоимостью перезаточки.

Резание с помощью червячной фрезы требует опыта

Невозможно полностью раскрыть весь потенциал червячных фрез при отсутствии у оператора необходимых знаний в области технологии производства. Механизмы зубонарезания достаточно сложны.

Вот уже почти 100 лет группа LMT Tools в целом и компания LMT Fette Werkzeugtechnik в частности специализируются в области разработки и производства зуборезного инструмента высочайшего класса производительности. Основой инноваций и высоких показателей эффективности по-прежнему остаются экспертные знания многочисленных специалистов Инженерного центра, применяемые в тесном сотрудничестве с клиентами, машиностроительными предприятиями и университетами.

Источник: перевод статьи
UNRIVALED IN MASS PRODUCTION: SPEEDCORE AND VHM HOBS,

LMT-tools, отделение нарезания зубчатых колес



Понравилась статья? Поделитесь: