Meer winstgevende toolpaths

Adaptief frezen. Dynamische beweging. hyperMILL. Winst frezen. VoluMill. Golfvorm bewerking. Als u een van de gelukkige mensen bent die onderdelen voor de kost bewerkt, is de kans ongeveer 50-50 dat u een van deze of een vergelijkbare krachtige programmeertechnologie gebruikt om chipverdunning, continue betrokkenheid, hoge axiale en gereedschapsbanen met lage radiale snijdiepte voor de bewerkingscentra van uw winkel.

We gaan niet in op de voordelen van het ene CAM-systeem versus het andere, omdat ze allemaal verdomd goed zijn - veel beter zelfs dan wat zelfs tien jaar geleden beschikbaar was (zoals geldt voor bijna alles in de verspanende industrie). Dat gezegd hebbende, geef ze een kans en elke CAM-provider zal een handvol functies opsommen die hun software het beste maken, met gebruiksgemak, hogere productiviteit en nauwkeurigheid van het gereedschapspad als een van de voordelen. Welke is goed? Het antwoord is vrij eenvoudig:het hangt ervan af.

Geen argument hier

Nogmaals, we zullen vandaag niet proberen het argument te beslechten. Alleen zorgvuldig geconstrueerde testritten of misschien jarenlang dagelijks gebruik zullen een einde maken aan deze vaak verhitte discussie, en zelfs dan kan uw kilometerstand variëren. Een belangrijkere vraag is deze:pas je de technologie op de juiste manier toe? Biedt het door u gekozen CAM-pakket de grootst mogelijke voordelen voor de gebruikers, of wordt het tegengehouden door een slechte selectie van snijgereedschap, slappe werkstukvasthouding, vermoeide gereedschapshouders of zelfs de bewerkingsmachine zelf?

Er zijn een aantal zeer goede redenen om erachter te komen. John Giraldo, lucht- en ruimtevaartingenieur bij Sandvik Coromant Co., Fair Lawn, N.J., zei dat een Tier II-luchtvaartfabrikant met wie hij werkte onlangs de productiviteit van de bewerking met 198 procent verhoogde op een Waspaloy LPT-component (lagedrukturbine) nadat hij een zeer efficiënt gereedschapspad had aangenomen strategie met behulp van een van Sandvik Coromant's Plura HFS vingerfrezen. En een Tier IV motorsportleverancier gebruikte een vergelijkbare benadering om de standtijd te verdubbelen en de doorvoer te verdrievoudigen bij het bewerken van titanium wielnaven.

"Er is een groeiende vraag in de lucht- en ruimtevaartindustrie naar zijfrezen met hoge voeding in legeringen op basis van titanium en nikkel", zei hij. "Traditionele gereedschapsbanen presteren niet goed in deze moeilijk te bewerken materialen, daarom is het nodig om nieuwe programmeerstrategieën te ontwikkelen die niet alleen de efficiëntie en productiviteit behouden, maar ook de negatieve effecten op gereedschapsslijtage verminderen."

Het zijn echter meer dan vliegtuig- en ruimteschipfabrikanten die op zoek zijn naar nieuwe en effectievere toolpaths. Giraldo merkte op dat de auto-industrie haar leveranciers voortdurend onder druk zet om de productiekosten te verlagen, een push die doorsijpelt naar leveranciers van snijgereedschappen en CAD/CAM-aanbieders. En hoewel leveranciers de uitdaging grotendeels zijn aangegaan, is het voor werkplaatsen vaak moeilijk om deze geavanceerde bewerkingstechnologieën aan te passen aan oudere apparatuur, laat staan ​​om de tijd te vinden om nieuwe processen te testen en te valideren.

De synergieën verkennen

Jay Ball, Noord-Amerikaanse productmanager voor massief frezen bij Seco Tools LLC, Troy, Michigan, was het daarmee eens. Hij zei dat minstens de helft van alle winkels trouw blijft aan hun beproefde, nu decennia oude programmeermethodes, ofwel omdat ze nog niet geloven in de hedendaagse programmeertechnieken, ofwel omdat hun apparatuur simpelweg niet in staat is om de aanzienlijk hogere voedingssnelheden die nodig zijn om ze te implementeren.

“Het is echt jammer als je een telefoontje krijgt van iemand die een tijdschriftartikel heeft gelezen of een video heeft bekeken over hoogrenderende bewerking en ze enthousiast zijn om het te proberen, maar dan kom je in de winkel en ontdek je dat hun CNC-apparatuur verouderd is , hun gereedschapshouders zijn tien jaar oud en je weet dat er weinig kans is om een ​​van deze strategieën effectief toe te passen,” zei hij. "Erger nog, misschien probeer je het toch en is de klant teleurgesteld, en zullen ze het niet nog een keer proberen als ze een nieuwe machine hebben."

De co-afhankelijke relatie met het gereedschapspad, het snijgereedschap, de gereedschapshouder en het bewerkingscentrum is er een die velen in de industrie over het hoofd zien, hoewel iedereen die voor dit artikel is geïnterviewd het erover eens is dat het heel reëel is. Desondanks is de druk hoog om nieuwe, effectieve toolpaths te ontwikkelen. Ball zei dat "vrijwel elke CAM-aanbieder" tegenwoordig een vorm van hoogrenderende bewerking in zijn aanbod heeft en dat ze niet zonder kunnen concurreren, waardoor het voor Seco Tools en zijn concurrenten noodzakelijk is om even goed presterende snijgereedschappen te ontwikkelen.

Voor Ball komt dit in de vorm van fluittellingen die veel verder gaan dan de traditionele frezen met vier fluiten, met versies met vijf, zes, zeven of negen groeven die direct beschikbaar zijn. High-speed, high-feed, high-efficiency en high-performance frezen ontworpen en geoptimaliseerd voor geavanceerde freesstrategieën komen ook steeds vaker voor, vaak met variabele spoed, variabele helixontwerpen om de chatter-producerende harmonischen te verminderen die kunnen optreden bij het doorsnijden staal en superlegeringen met honderden inches per minuut.

Opschalen

Ondanks de suggestie van Ball dat een helaas groot percentage winkels nog niet op de high-efficiency bandwagon moet springen, bevestigde hij dat deze strategieën steeds populairder worden naarmate machinisten en programmeurs vertrouwd raken met het concept en hoe ze het kunnen toepassen. "Steeds meer mensen worden elke dag blootgesteld aan de technologie, en als ze eenmaal inzien dat een cyclustijdvermindering van 40 procent of meer vrij normaal is, zul je zien dat nog meer van hen aan boord gaan."

Iemand die er alles van weet, is Ben Mund, senior marktanalist voor Mastercam-ontwikkelaar CNC Software Inc., Tolland, Connecticut. Hij zei dat de eerder genoemde Dynamic Motion-technologie in Mastercam blijft groeien in populariteit en mogelijkheden, eraan toevoegend dat "we een breed scala aan nieuwe toolpaths samen met verfijningen van bestaande toolpaths in het afgelopen jaar, allemaal gericht op het verhogen van de metaalverwijderingssnelheid of het verbeteren van onze blending- en verhardingscapaciteiten.”

Mund merkte op dat productiviteitsverhogingen altijd beschikbaar zijn, ongeacht de leeftijd van een machine en de stijl van de snijplotter die wordt gebruikt, en hij verklaarde dat Dynamic Motion bijna universeel toepasbaar is. "Het zal niet haperen omdat je een goedkoper snijgereedschap of goedkopere CNC-machines gebruikt, maar de voordelen zullen zeker naar beneden schalen naarmate de opstelling minder dan optimaal wordt."

Over een vat

Hij wees er snel op dat, hoewel zijn bewering waar is bij het gebruik van dynamisch frezen voor voorbewerken, 2D-bewerkingen en 3D-semi-nabewerkingen, Mastercam's "versnelde nabewerking" een geheel andere situatie is. In dat scenario vereisen de gereedschapsbanen doorgaans een specifieke freesgeometrie om de gewenste resultaten te bereiken.

Een voorbeeld hiervan is tonsnijden, ook wel cirkelsegmentgereedschap genoemd. Mund merkte op dat Mastercam agressief heeft samengewerkt met fabrikanten van snijgereedschappen om deze en andere "gevormde frezen" te definiëren en te testen voor gebruik in matrijzenbouw, medische bewerkingen en afwerkingstoepassingen in de lucht- en ruimtevaart. Deze tools geven gebruikers de mogelijkheid om "zeer nauwkeurige afwerkingen in kortere tijd" te produceren dan traditionele oppervlaktemethoden.

Hij legde uit dat dit opendeurbeleid geldt voor alle softwareproducten van Mastercam. "We hebben bijvoorbeeld een paar jaar geleden ook samengewerkt met een toonaangevende leverancier van snijgereedschappen bij het ontwikkelen van onze Dynamic Motion toolpath-engine", zei hij. "We hadden problemen met de spaanbeheersing en kwamen snel op diepte tijdens interne tests, dus we stelden voor dat ze wat aanpassingen zouden maken aan hun freesgeometrie."

Het bleek dat de leverancier van snijgereedschap uiteindelijk een hogesnelheidspunt aan zijn chattervrije lijn vingerfrezen toevoegde. Mund en zijn team hebben ook een paar dingen geleerd, die ze sindsdien hebben opgenomen in Mastercam-functies. "Dit zijn beide geweldige voorbeelden van de synergieën die bestaan ​​tussen hardware- en softwareleveranciers, waarbij elke deelnemer een veel beter product krijgt", aldus Mund.

Het grote heen en weer

Thomas Raun, nationaal productmanager voor frezen bij Iscar Metals Inc., Arlington, Texas, is ook een groot voorstander van partnerschappen tussen bedrijven die complementaire producten maken.
"Er moet voortdurend heen en weer worden gegaan", zei hij. “Soms zijn het de mogelijkheden van hun software die onze ontwikkeling als fabrikant van snijgereedschap stimuleren, en soms is het andersom. Hoe dan ook, we staan ​​volledig open voor samenwerking met zowel CAM-ontwikkelaars als machinebouwers als dit betekent dat we de productiviteit voor onze klanten moeten verbeteren.”

Zoals Seco's Ball al zei, zei Raun dat een van de recentere ontwikkelingen in de geometrie van snijgereedschappen - meer groeven - rechtstreeks voortkwam uit de lichte radiale aangrijping en hoge voedingen van trochoïdaal frezen. Iscar heeft dit idee nog een stap verder gebracht door volhardmetalen vingerfrezen aan te bieden met één groef voor elke millimeter diameter, gereedschappen die op de klassieke "kip-of-ei"-manier meestal alleen effectief zijn bij trochoïdaal frezen.

"Natuurlijk, als je eenmaal die eerste stap hebt gezet in hoogrenderend frezen, is het volgende waar je naar op zoek bent een grotere axiale aangrijping, om de metaalverwijdering te maximaliseren," zei hij. "Hierdoor zien we vingerfrezen met snijlengtes van vier tot zes keer de diameter - deze gereedschappen waren eerder beschikbaar, maar waren voornamelijk voor nichetoepassingen. Nu zijn ze vrij algemeen. De uitdaging hier is echter dat de chips enkele centimeters lang kunnen zijn; ze stapelen zich heel snel op en zijn moeilijk te verwijderen uit de bewerkingszone, dus moesten we vingerfrezen ontwikkelen met gekerfde groeven, die spanen in hanteerbare stukken splitsen.”

Iscar werkt ook op andere manieren samen met softwareontwikkelaars. Raun wees op de oprichting jaren geleden van bibliotheken met gereedschapsgeometrieën en snijparameters voor opname in een verscheidenheid aan populaire CAM-pakketten. Hierdoor zijn belangrijke applicatiegegevens een paar muisklikken verwijderd, zei hij, en omdat het niet langer nodig is om deze waarden handmatig in te voeren, wordt het proces van gereedschapsselectie en het bepalen van de voeding en snelheid in wezen "gepokt".

Desondanks stelde Raun voor deze waarden met een korreltje zout te nemen. "Programmeurs begrijpen over het algemeen de hogere voedingssnelheden die nodig zijn voor zeer efficiënt frezen, maar hebben de neiging om het potentieel voor hogere oppervlaktesnelheden over het hoofd te zien," zei hij. “Een goede vuistregel is om de aanbevolen snijsnelheid te verdubbelen bij een overstap van 10 procent en zelfs te verdrievoudigen bij 5 procent. Dat hangt natuurlijk af van de bewerkingsmachine, omdat veel van hen niet echt de voedingen kunnen bereiken die nodig zijn om de juiste spaandikte te behouden bij deze hogere spilsnelheden, vooral bij kleinere onderdelen en complexe geometrieën. In deze situatie zul je het gereedschap ondervoeden, wat leidt tot wrijving en voortijdige slijtage.”

Gek worden

Als het gaat om het kopen van gereedschapsmachines die uitsluitend zijn gebaseerd op hun voedingssnelheden en ijlgangsnelheden, loont het om verder te kijken dan de spreadsheet, volgens Wade Anderson, productspecialistmanager voor Okuma America Corp., Charlotte, N.C. Hij zei dat Raun van Iscar absoluut gelijk heeft over voedingssnelheden, en daarom drijft het hem "absoluut gek" wanneer kopers van werktuigmachines hun aankoopbeslissingen uitsluitend baseren op een grafiek die waarden vergelijkt zoals maximale voedingssnelheid en ijlgangsnelheden. "Je kunt onder geen enkele omstandigheid bewijzen welke werktuigmachine het beste is door naar een spreadsheet te kijken," zei hij.

Toegegeven, het vergelijken van apparatuurspecificaties is een essentiële stap in het evaluatieproces van bewerkingsmachines, maar pas als de chips beginnen te vliegen, kan de moed van een machine echt worden getest. Dit is alleen mogelijk door realistische proefsneden, bij voorkeur met uw materiaal, hoewel niet noodzakelijk met uw snijgereedschappen en gereedschapspaden. Tenzij uw winkel volledig op de hoogte is van de zeer efficiënte freescurve, zal elke machinedemo waarschijnlijk (en hopelijk) programmeermethoden, gereedschapshouder en snijgereedschap introduceren waarmee uw winkel misschien niet bekend is - technologieën die absoluut noodzakelijk zijn als u ' opnieuw om succesvol te zijn.

Je kunt het zien als een driehoek, legde Anderson uit, met de machinebouwer, het CAM-systeem en de snijgereedschappen als drie even belangrijke componenten. "Natuurlijk zijn er andere variabelen zoals werkstukopspanning en snijvloeistoffen die de bewerkingsvergelijking binnenkomen, maar het zijn deze drie die de neiging hebben om innovaties op gang te brengen die de anderen dan moeten najagen en uiteindelijk overtreffen", zei hij.

Voor elke toepassing waarbij hoge voedingssnelheden, spaanverdunning en trochoïdale freesstrategieën worden gebruikt, beveelt Anderson een bewerkingscentrum aan met een superieur spindelontwerp met conus- en vlakverbinding met twee contacten, een machinestructuur met de juiste massa- en spaanafvoerkarakteristieken die nodig zijn voor hoge metaalverwijderingssnelheden en een besturing die extreme verwerkingssnelheden kan ondersteunen.

Dit laatste deel herhaalt waar Raun eerder op gezinspeeld heeft, dat het feit dat u een bepaalde voedingssnelheid programmeert, niet betekent dat de bewerkingsmachine dit ooit zal bereiken. "Voor Okuma is het belangrijk dat we een platform bieden dat in staat is om alle innovaties aan te kunnen die de leveranciers van CAM en snijgereedschappen op de markt brengen", aldus Anderson. "Dit betekent een machinebesturing en servosystemen die in staat zijn om de enorme hoeveelheden gegevens te verwerken die gepaard gaan met dynamische bewegingsbesturing, en geavanceerde acc/dec en jerk-curves waarmee de machine zijn maximale potentieel kan bereiken."

Er is ook een lange levensduur om te overwegen. Het is één ding om een ​​dynamische demonstratie van frezen met hoge snelheid te zien; het is iets heel anders om dit soort werk in de loop van meerdere jaren te doen. Anderson zei:"Als de machine niet genoeg massa heeft, of de spindelverbinding niet correct is, of de besturing het niet kan bijhouden, zullen de resultaten niet optimaal zijn. Alle variabelen moeten in balans zijn om het potentieel van de nieuwste technologieën volledig te realiseren, en dit voor de lange termijn.”

Hallo oude vriend

Het hebben van de juiste bewerkingsmachine opent ook de deur naar snijgereedschappen die ooit alleen geschikt werden geacht voor speciale toepassingen. Martin Dillaman, manager applicatie-engineering en projectmanager bij Greenleaf Corp., Saegertown, Pennsylvania, zei dat keramiek in deze categorie valt.

"Vorige week hadden we het erover hoe werktuigmachines in de afgelopen vijf tot tien jaar eindelijk keramische snijgereedschappen hebben ingehaald", zei hij. “Dankzij hogere spiltoerentallen en grotere machinestijfheid kunnen we deze gereedschappen effectiever toepassen dan in het verleden. Dus niet alleen kunnen meer winkels nu onze producten gebruiken, we hebben ook de mogelijkheid voor verdere ontwikkeling.”

Dillaman wees op verschillende van deze ontwikkelingen, waarvan er vele voortkwamen uit het werk van Greenleaf met zijn klanten en hun CAM-providers. Deze omvatten fasegehard keramiek dat de schokken die gepaard gaan met freesbewerkingen beter kan absorberen, indexeerbare frezen met hoge afschuiving, een lijn van Excelerator-vingerfrezen met fijne spoed die later dit jaar wordt uitgebracht, en zelfs een uitstapje naar hardmetalen snijgereedschappen met de Hushcut van het bedrijf. chatter-reducerende geometrieën.

"We zien zeker een toename van het aantal klanten dat overstapt op hoogwaardige freesstrategieën en we werken eraan om hen op elke mogelijke manier te ondersteunen", zei hij. “We gaan met hun programmeurs en machinisten om de tafel zitten om hen te helpen de beste bewerkingsaanpak te ontwikkelen voor welk materiaal ze ook snijden en welke software ze ook gebruiken, zelfs als dat betekent dat we onze engineeringafdeling om een ​​oplossing op maat moeten vragen. Veel winkels doen tegenwoordig hun uiterste best en het is onze taak om ze het grootst mogelijke succes te geven.”