Фрези за високи скорости на подаване

• В динамичната съвременна металообработка високите резултати до голяма степен се определят от скоростта и производителността
  
  
• Фрезовите инструменти за високоскоростно подаване се утвърждават като ключово средство за бърза и рентабилна изработка на сложни детайли
  
  
• Методът позволява значително намаляване на времетраенето на обработващите цикли и по-дълъг живот на инструмента

В динамичната съвременна металообработка високите резултати до голяма степен се определят от скоростта и производителността. Почти няма цех или предприятие, които да не са ориентирани към завоюването на по-голям пазарен дял. За целта компаниите от бранша активно се стремят да произвеждат по-голям брой изделия за по-малко време. В този контекст фрезовите инструменти за високоскоростно подаване (Fast Feed – FFM/High Feed Milling HFM) се утвърждават като ключово средство за бърза и рентабилна обработка на сложни повърхнини и детайли. Методът позволява значително намаляване на продължителността на работните цикли, по-дълъг живот на инструмента и по-добро качество на повърхностите, като едновременно с това осигурява и по-ниска себестойност на изработката.

Специфики на метода

Фрезовата обработка с високи скорости на подаване е набираща популярност стратегия, която комбинира по-малка дълбочина на рязане и по-малък ъгъл на подвеждане на инструмента с по-голям обем премахнат материал за всеки зъб. По този начин се постига по-бързо отнемане на метал в сравнение с традиционното фрезоване, а в процеса се използват специално проектирани фрези от т. нар. FF или HFM тип. Чрез тях големите сили на рязане се насочват в осево направление към шпиндела на машината, което подобрява стабилността и намалява вибрациите. По-малкият ъгъл на заход спомага и за по-доброто разпределение на силите – водещ фактор за минимизиране на износването. Всичко това допринася за по-пълноценно използване на капацитета на инструмента. Образуваните чрез фрезоване с високи темпове на подаване стружки са по-тънки и лесни за отвеждане, а благодарение на този ефект се свежда до минимум натрупването на топлина, което от своя страна е ключов приоритет при рязането на по-труднообработваеми материали като титан и неръждаема стомана.

Други императиви в модерната металообработка са ефективността и прецизността. В етапа на груба обработка се оформя основната геометрия на детайла чрез отнемане на по-голям обем материал и се оставя надбавка за довършителна обработка, при която се постигат крайните размерни допуски. Ето защо повишаването на точността и производителността в тази фаза е ключово за редуцирането на общите разходи за изработка на единица продукция. Грубата обработка продължава да е основен фактор за разходна оптимизация дори в контекста на усъвършенствани производствени методи, които позволяват изработка на детайли в много близка до финалната им геометрия като прецизно коване, отливане, шприцване и т. н.

Особености на FF фрези-те и фактори за избор

Фрезите за високи скорости на подаване са водещ инструмент за обработка с високи темпове на отнемане на материал. Геометрията на фрезата е специално проектирана за ефективно и целенасочено изтъняване на стружките. За целта се прилагат два основни подхода. Първият изисква режещият ръб на фрезата да е под формата на дъга от по-голяма окръжност. Вторият е базиран на използването на един или два прави режещи ръба, които се явяват хорди на дъгата. И в двата случая малкият ъгъл на режещия ръб (обикновено в диапазона 9 – 17°) отговаря на изискванията по отношение на изтъняването на стружките и общите сили на рязане. При твърдосплавните цилиндрични фрези (за челно и странично фрезоване) и сменяемите фрезови глави проектирането на геометрията налага специфична форма на режещия ръб, докато при решенията със сменяеми вложки сходен резултат се постига чрез подходящо позициониране на вложка дори с относително прост профил.
HFM фрезите са създадени за работа при високи скорости на подаване с цел съкращаване по времетраене на циклите на обработка и повишаване на производителността.

Тези ползи се постигат без компромис с качеството на крайните повърхности, живота на инструмента или сервизния период на машината. Методът е особено подходящ за грубо обработване на детайли в приложения, в които основна цел е отнемането на максимално количество материал за минимално време. На пазара се предлагат FF фрезови инструменти, специализирани за обработката на различни типове материали, включително конвенционални и неръждаеми стомани, чугун, високотемпературни суперсплави и титан. Тази сравнителна универсалност ги превръща във все по-търсена възможност в различни сектори, включително в авиокосмическата индустрия, автомобилостроенето и производството на инструментална екипировка за машиностроителния отрасъл. Чрез съчетание от усъвършенствани материали, износоустойчиви покрития и оптимизирани геометрии фрезите за големи темпове на подаване осигуряват дълъг експлоатационен живот, дори при взискателни работни условия.

При селектирането на най-подходящ инструмент за конкретно приложение предприятията е важно да се съобразят с типа метали, които ще обработват, както и с конструкцията и особеностите на наличните фрезови машини. Важно е да се гарантира съвместимост между инструмента и машината, както и приложимост на HF метода към комбинацията с оглед на скоростта и темповете за отнемане на материал.

Моделите фрези с четири режещи ръба и едностранни вложки са проектирани за ефективна обработка на материали, които традиционно представляват предизвикателство. В резултат от използването им се постигат удължен живот на инструменталната екипировка, по-висока надеждност и по-ниски разходи на ръб чрез по-бързо отнемане на метал в сравнение с конвенционалното фрезоване.

Предимства на специализираните инструменти

Сред преимуществата на специализираните инструменти за фрезоване с висока скорост на подаване са по-кратките работни цикли и по-бързите процеси на механична обработка. Това е вследствие на тяхната висока здравина и устойчива структура, които позволяват извънредна издръжливост дори при високи натоварвания. Тези типове фрези са ориентирани към прецизно и стабилно рязане с минимално износване и максимално високо качество на завършения продукт. За бързата им популяризация спомага широката им пригодност и почти универсална гъвкавост по отношение на материалите и приложенията. Фрезите в тази категория могат да се справят еднакво добре със свободно рязане на аустенитни неръждаеми стомани и обработка на суперсплави на основата на кобалт и никел. Те постигат високи скорости на подаване на всеки зъб в целия диапазон на дълбочината на рязане, като лесно контролират стружкообразуването, за да осигурят бързина и надеждност.

Иновативният дизайн на тези инструменти е базиран на съчетание от подобрени геометрии и покрития – с фокус не само върху издръжливостта, но и върху екологосъобразността. Те повишават производителността и улесняват отвеждането на стружките, същевременно намалявайки триенето и загряването, което допълнително допринася за дълговечността им.

HFM фрезите са все по-предпочитани от предприятия в бранша с различен мащаб, тъй като се характеризират с висока разходна ефективност. Вариантите с четири режещи ръба са относително бюджетно решение, което гарантира отлични резултати при отнемането на материал. Сериите в сегмента обхващат модели с различни размери, геометрии и класове, подходящи за челно, копирно, спираловидно фрезоване (ramping – под наклон), издълбаване на джобове и кухини, директно потапяне (plunging – без странично навлизане) и други стандартни и специализирани операции. Положителният едностранен ъгъл на заход гарантира постоянен наклон при навлизане на фрезата в заготовката до постигане на максимална дълбочина на рязане.

В обобщение, фрезоването с високи скорости на подаване помага на металообработващите цехове да отключат по-голям потенциал при съществуващото оборудване, като постигат до три пъти по-голяма бързина на обработка в сравнение с конвенционално фрезоване и стандартни инструменти. С HFM фрези и подходящи машини компаниите могат да реализират високоефективна груба обработка с по-кратки времена на цикъл и да удължат експлоатацията на инструменталната си екипировка, за да подобрят конкурентоспособността си на пазара.

Приложения

Както беше споменато по-горе, методът се отличава с висока успеваемост при рязането на труднообработваеми метали, като температурно устойчиви сплави, неръждаема стомана и титан. Той демонстрира прецизност и стабилност и при сложни геометрии. В допълнение, HFM фрезоването все по-масово се счита за устойчива технология, която цялостно допринася за подобряване на екологичния отпечатък на предприятията. Чрез високоавтоматизирана фрезова обработка с високи скорости на подаване значително се намаляват нежеланите престои, като същевременно се свежда до минимум необходимостта от намеса на оператора. По-интензивната, но и точна груба обработка на практика означава по-малко смени на инструмента, по-малко загуби на материал и по-нисък риск от грешки и брак. Същевременно по-бързите и координирани процеси пестят енергия, усилия и разходи, което при повишаване на обема на производството отчетливо мултиплицира ползите по отношение на устойчивостта.

Немалко компании, убедени в предимствата на конвенционалното фрезоване, но и добре запознати с плюсовете на високите темпове на подаване, залагат на хибридна стратегия, включваща оптимална комбинация от двата метода. HFM инструментите се грижат за основната груба обработка с максимална производителност, докато стандартната фрезова екипировка е ангажирана с гладкия финиш на детайлите.