Tiešās frēzēšanas metodes salīdzinājumā ar sekundāro frēzēšanu Šveices virpās

Tiešās apstrādes instrumenti salīdzinājumā ar sekundāro frēzēšanu Šveices virpās: CNC precīzās virpošanas optimizēšana

PFT, Šenžena

Kopsavilkums: Šveices tipa virpas panāk sarežģītas detaļu ģeometrijas, izmantojot vai nu tiešos instrumentus (integrētus rotējošus instrumentus), vai sekundāro frēzēšanu (pēcvirpošanas frēzēšanas operācijas). Šajā analīzē tiek salīdzināti abu metožu cikla laiki, precizitāte un ekspluatācijas izmaksas, pamatojoties uz kontrolētiem apstrādes izmēģinājumiem. Rezultāti liecina, ka tiešo instrumentu izmantošana samazina vidējo cikla laiku par 27% un uzlabo pozīcijas toleranci par 15% tādām detaļām kā šķērsgriezumi un plakanie caurumi, lai gan sākotnējās investīcijas instrumentos ir par 40% lielākas. Sekundārā frēzēšana uzrāda zemākas izmaksas uz vienu detaļu apjomiem, kas mazāki par 500 vienībām. Pētījums noslēdzas ar atlases kritērijiem, kuru pamatā ir detaļas sarežģītība, partijas lielums un pielaides prasības.

1 Ievads

Šveices virpas dominē augstas precizitātes, mazu detaļu ražošanā. Izšķirošs lēmums ir jāizvēlas starpdzīvu instrumentu(frēzēšana/urbšana uz mašīnas) unsekundārā frēzēšana(speciālas pēcapstrādes operācijas). Nozares dati liecina, ka 68 % ražotāju prioritāti piešķir sarežģītu komponentu iestatījumu samazināšanai (Smith,Žurnāls Manuf. Sci., 2023). Šī analīze kvantificē veiktspējas kompromisus, izmantojot empīriskus apstrādes datus.

2 Metodoloģija

2.1 Testa dizains

• Sagataves: 316L nerūsējošā tērauda vārpstas (Ø8 mm x 40 mm) ar 2x Ø2 mm šķērsgriezumiem + 1x 3 mm plakanu caurumu.

• Mašīnas:

  • Tiešās griešanas instrumenti:Tsugami SS327 (Y ass)

  • Otrreizējā frēzēšana:Hardinge Conquest ST + HA5C indeksētājs

• Izsekojamie rādītāji: cikla laiks (sekundes), virsmas raupjums (Ra µm), urbuma pozīcijas pielaide (±mm).

2.2 Datu vākšana

Tika apstrādātas trīs partijas (n = 150 detaļas katrai metodei). Ar Mitutoyo CMM tika mērīti kritiskie raksturlielumi. Izmaksu analīzē tika iekļauts instrumentu nodilums, darbaspēks un iekārtas nolietojums.

3 rezultāti

3.1 Veiktspējas salīdzinājums

*1. attēls: Reaģēta griezējinstrumentu izmantošana samazina cikla laiku, bet palielina katras detaļas apstrādes izmaksas.*

3.2 Izmaksu un ieguvumu analīze

• Rentabilitātes robeža: Tiešo instrumentu izmantošana kļūst rentabla, ja to cena ir aptuveni 550 vienības (2. attēls).

• Precizitātes ietekme: Tiešās fiksācijas instrumenti novērš atkārtotas nostiprināšanas kļūdas, samazinot Cpk variācijas par 22 %.

4 Diskusija

Cikla laika samazināšana: integrētās darbības ar darbinstrumentiem novērš detaļu apstrādes kavēšanos. Tomēr vārpstas jaudas ierobežojumi ierobežo smago frēzēšanu.
Izmaksu ierobežojumi: Otrreizējās frēzēšanas zemākās instrumentu izmaksas ir piemērotas prototipiem, bet uzkrāj apstrādes darbu.
Praktiska nozīme: Medicīnas/kosmosa komponentiem ar ±0,015 mm pielaidēm optimāla ir piedziņas instrumentu izmantošana, neskatoties uz lielākiem sākotnējiem ieguldījumiem.

5 Secinājums

Šveices virpu gaitas frēzēšana nodrošina izcilu ātrumu un precizitāti sarežģītu, vidēja un liela apjoma detaļu (>500 vienības) apstrādei. Vienkāršākām ģeometrijām vai nelielām partijām joprojām ir iespējams izmantot sekundāro frēzēšanu. Turpmākajos pētījumos vajadzētu izpētīt dinamisko trajektoriju optimizāciju gaitas frēzēšanai.