Frezentechnieken om het metaalverwijderingspercentage te verbeteren

Experts delen tactieken waarmee machinisten nieuwe gereedschappen en technieken kunnen gebruiken om de verspaningssnelheid (MRR) te verhogen.

Winkels die geïnteresseerd zijn in het maximaliseren van de verspaningssnelheid (MRR) bij freesbewerkingen, kunnen kiezen uit een aantal gereedschappen en technieken die de bank niet kapot maken en die geen onaanvaardbare opofferingen vereisen in standtijd of bewerkingskwaliteit.

Een recent geïntroduceerde materiaalinnovatie is gericht op het verhogen van snelheden en voedingssnelheden tijdens het frezen van legeringen op hoge temperatuur, een groep van zeer sterke materialen waaronder titanium, Inconel en PH roestvrij staal. Deze nieuwe freessoort, KCSM40, verbetert de thermische weerstand van snijgereedschappen die worden gebruikt om legeringen voor hoge temperaturen te bewerken, volgens Kennametal uit Latrobe, Pennsylvania, dat het hardmetalen wisselplaatmateriaal heeft ontwikkeld.

Introductie van Ti-6Al-4V freesmachine

Gebruikers van wisselplaten gemaakt van KCSM40 bewerken nu Ti-6Al-4V met 160 oppervlaktevoet per minuut, terwijl ze in het verleden misschien slechts 140 SFM hadden bereikt, terwijl ze ook een langere standtijd hebben, zegt Scott Etling, directeur van Kennametal Global Product Management voor indexeerbaar frezen.

Etling wijst erop dat snijlichamen verschillende "dichtheden" hebben op basis van het aantal inzetstukken in de snijplotter. Een frees met een diameter van 4 inch kan bijvoorbeeld 8, 12 of 15 tanden hebben, terwijl een frees met een diameter van 15 tanden als een zeer hoge dichtheid wordt beschouwd.

"Als je een frees met 15 tanden kunt gebruiken, verbeter je je productiviteit omdat je meer tanden in de snede hebt", zegt hij.

Hoe meer tanden in de frees, hoe meer spilkracht er nodig is, dus sommige freesmachines hebben mogelijk niet het vermogen dat nodig is voor een frees met een hogere dichtheid. En zelfs als ze dat wel doen, is de freesbevestiging misschien niet stijf genoeg om de verhoogde kracht die deze frezen produceren aan te kunnen.

"We vertellen iedereen om ervoor te zorgen dat ze hun spil begrijpen, hun snijkrachtberekeningen uitvoeren en vervolgens met de snijmachine met de hoogste dichtheid gaan die ze kunnen", zegt Etling.

Eigenaars van starre machines die zijn uitgerust met een spindel met lage snelheid, kunnen een "spiraalvormige" frees gebruiken, zoals de nieuwe Harvi Ultra 8X van Kennametal, die is ontworpen om een ​​langere standtijd te bieden dan traditionele frezen bij een hoge MMR. Spiraalvormige frezen hebben meerdere rijen wisselplaten.

Een spiraalvormige snijder met een diameter van 3 inch zou bijvoorbeeld vijf rijen kunnen hebben die elk zijn uitgerust met 11 inzetstukken. "Met 55 wisselplaten met radiale aangrijping bewerkt u met een traditionele voedingssnelheid maar verwijdert u veel meer materiaal", zegt Etling.

Het is ook belangrijk om de juiste koelvloeistofstroom, druk en viscositeit te gebruiken om de MRR bij freesbewerkingen te maximaliseren. "Machinegereedschapbouwers hebben geweldige machines ontworpen en gebruikers zouden hun snijgereedschap met de hoogste snelheden en voedingssnelheden moeten gebruiken die hun machine toestaat", zegt Etling.

Verbeter chipvorming en MRR met koelvloeistoffen  

Zowel de productiesnelheid als de kwaliteit van de componenten kunnen afnemen wanneer een freesproces worstelt met spaanafvoer. De CoroMill QD-frees van Sandvik Coromant uit Fair Lawn, New Jersey, ontworpen om groeven tot 6 millimeter breed te frezen, gebruikt geometrie en een nieuw koelmiddeltoevoersysteem om spaangerelateerde problemen op te lossen.

De wisselplaatgeometrie van de QD produceert spanen die dunner zijn dan de groef die wordt bewerkt. Deze spanen worden weggespoeld door koelmiddel dat door het snijlichaam naar elke snijkant wordt geleverd. Dit systeem verhoogt niet alleen de MRR, maar verhoogt ook de standtijd en de oppervlaktekwaliteit van gefreesde componenten aanzienlijk, zegt Joseph DeRoss, productfreesspecialist bij Sandvik Coromant.

Sandvik Coromant wijst op gebruikersgegevens die aantonen dat de QD ongeveer 20 keer sneller metaal kan verwijderen dan concurrerende frezen. Bovendien meldt het bedrijf dat de QD in één geval 75 onderdelen bewerkte voordat de wisselplaten versleten waren, vergeleken met slechts 10 onderdelen voor gereedschap van een concurrent.

Hoewel dunnere spanen in dit geval wenselijk zijn, geven te dunne spanen aan dat de snijwerking en de resulterende warmte beperkt zijn tot een relatief klein deel van de wisselplaatrand, wat kan leiden tot kratervorming, flankslijtage en thermische scheuren. Dunne spanen zijn zelfs een veelvoorkomende oorzaak van een lage freesproductiviteit en een kortere standtijd.

Aan de andere kant zijn te dikke spanen een indicatie van zeer hoge snijkrachten die wisselplaatbreuk kunnen veroorzaken. De sleutel is om de voedingssnelheid te bepalen die de maximale spaandikte oplevert, maar de wisselplaten niet overbelast.

“Als je de chips dikker maakt, leg je ze sneller op de grond; bovendien krijgt u een langere standtijd”, zegt DeRoss. Het bereiken van de juiste spaandikte kan de freesproductiviteit met 20 procent of meer verhogen, voegt hij eraan toe.

Spanen moeten altijd dik zijn wanneer een frees het werkstukmateriaal binnengaat en dun bij de uitgang. Wanneer een snijplotter is geprogrammeerd om rechtstreeks in het materiaal te gaan, zullen er echter dikke spanen worden geproduceerd bij de uitgang totdat de snijplotter volledig in het materiaal zit. De ongewenste resultaten hiervan zijn onder meer een slechte oppervlakteafwerking bij het instappen en een kortere standtijd, evenals schokkend geluid en overmatige trillingen.

Volgens DeRoss zijn er twee manieren om de gevolgen van recht insteken te vermijden . Een daarvan is om de voedingssnelheid met 50 procent te verlagen totdat de snijplotter volledig is ingeschakeld. De andere is om een ​​"rol" in de freesbeweging te programmeren. Deze techniek buigt de frees met de klok mee, waardoor de wisselplaten gemakkelijker in de snede komen, legt DeRoss uit. De resulterende spaandikte bij het verlaten is altijd nul, zegt hij, waardoor problemen bij het rechtdoor gaan worden geëlimineerd zonder de voedingssnelheid te verlagen.