Standtijd maximaliseren: Hoe insteekhoeken draaiprestaties vormgeven

Moeg van diamantvormige snijgereedschappen voor insteekhoekwerk te verbranden? We verkennen de problemen die insteekhoeken creëren – en we praten met snijgereedschapsfabrikanten over de beste manieren om te optimaliseren voor uw behoeften.

Algemeen draaiwerk, CNMG-stijl, 80-graden diamanten zijn lang de plaat van keuze geweest. Ze zijn wijd beschikbaar, redelijk geprijsd en bieden goede standtijd in een wijd scala aan materialen. Ze staan de draaier ook toe om het werkstuk te facen en te draaien met hetzelfde gereedschap, wat opstellingen vereenvoudigt en tijdverlies door gereedschapswisseling reduceert. Vanwege deze dubbele functie, maken 80-graden diamanten ten minste één gereedschapsstation vrij, een belangrijke overweging bij volle draaibanken.

De status quo: Negatieve insteekhoek beïnvloedt snijgereedschapslevensduur

De uitdaging komt wanneer werkstukmaterialen in de categorie "niet veel plezier om te snijden" vallen. Nikkel- of kobalt-gebaseerde hittebestendige superlegeringen zoals Inconel 718 en kobalt-chroom (CoCr), Ti-6Al-4V titanium, de meeste toolstalen, en 300-series of PH roestvrij stalen kunnen een reeks problemen creëren voor freeswerkers, inclusief opgebouwde rand (BUE), overmatige flankenzijde slijtage en met name dieptesnede inslijting.

Helaas zijn deze problemen enigszins zelf-gecreëerd. Door een 80-graden diamant plaat te gebruiken, snijdt de draaibankwerker met een negatieve 5-graden insteekhoek gereedschap, wat slecht is voor standtijd – aannemende de gebruikelijke "face and turn" stijl gereedschapshouder wordt gebruikt. Of het nu frezen of draaien is, schakelen naar een positieve insteekhoek niet alleen de spaan dunner, maar verdeelt ook de snijkrachten over een grotere lengte van hardmetaal, wat de falen modi reduceert of, in sommige gevallen, elimineert.

"Gereedschappen met negatieve insteekhoeken zijn de meest toegepaste van alle draaigereedschappen", zegt Aaron Schade, programmamanager voor het Knowledge Center Americas bij Kennametal. "Dat betekent niet dat ze de beste zijn, alleen dat dat is wat iedereen gebruikt. Omdat u clearance in beide richtingen hebt, maakt een negatieve insteekhoek het gereedschap veelzijdiger – u kunt het deel facen en dan tot een schouder draaien, terwijl een gereedschap met een positieve insteekhoek betekent dat u terug moet komen met een tweede gereedschap voor deze operaties."

Rond en rond: De waarde van ronde snijgereedschapsplaten

Hoewel de voordelen moeilijk te kwantificeren zijn, kan het schakelen naar een gereedschap met een positieve insteekhoek significante verbeteringen in standtijd bieden. En als standtijd beter is, gaat productiviteit omhoog, ofwel omdat er minder downtime is of omdat voedsnelheden aanzienlijk verhoogd kunnen worden.

"We raden ronde platen aan waar mogelijk, voornamelijk omdat ze de meest kosteneffectieve oplossing zijn voor klanten die grote hoeveelheden materiaal in de kortste tijd willen verwijderen of waar standtijd problematisch is", zegt Aaron-Michael Eller, productmanager voor ISO draaien en geavanceerde materialen bij Seco Tools. "Op een rechte draai met een lichte snijdiepte, kunt u gemakkelijk een dozijn of meer indexen per plaat krijgen en het als gek voeden."

Dit is waarom Kennametal, Seco Tools, Sandvik Coromant en alle draaigereedschapsfabrikanten gereedschaphouders aanbieden die ronde alsook diverse ruitvormige platen met 15-graden, 45-graden en 75-graden insteekhoeken accepteren. Allen bieden de mogelijkheid om de draaioperaties van een zaak dramatisch te verbeteren.

Niet zo snel: Insteekhoeken kunnen ratelen en gereedschapsafbuiging veroorzaken

Ondanks de potentiële voordelen, is er een nadeel – naarmate insteekhoeken positiever worden, neemt gereedschapsbetrokkenheid toe, wat hogere snijkrachten genereert die nu in een radiale richting verschuiven; de freeswerker heeft misschien de dieptesnede inslijting geëlimineerd, maar zal mogelijk ratelen en gereedschapsafbuiging tegenkomen.

Ook betekent het spaanverdunningseffect dat die spannen moeilijker te controleren zijn, en zwaardere voedsnelheden zullen waarschijnlijk nodig zijn om te compenseren. Het zijn deze overwegingen, plus het feit dat een tweede gereedschap vereist zal zijn om het werkstuk te facen en de ongesneden gebieden angrenzend aan eventuele schouders op te schonen, die verklaren waarom de meeste freeswerkers de 80-graden pad van minste weerstand nemen.

Hoewel het adopteren van een positieve insteekhoek draaistrategie erkend een balanceringsactie is en een serie tijdrovende tests kan vereisen om te meesteren, zijn beide experts het erover eens dat – voor de juiste toepassing – het de moeite waard is.

"Ja, u hebt een tamelijk stijve opstelling nodig, en ja, u moet uw processen enigszins aanpassen, maar positieve insteekhoeken gelijkstaans doorgaans aan verhoogde metaalafvoersnelheden, standtijd en productiviteit", zegt Seco's Eller.

Waarom zijn de juiste gereedschaphouders zo belangrijk? Lees "Lessons in High-Performance Machining: Don't Forget the Tool Holders."

Geen magische formule om de optimale snijgereedschap te bepalen

De eerste procesverandering is bepalen welke insteekhoek het beste is. Dit proces is zeker een van die gevallen waar meer niet altijd beter is. Aannemend een constante snijdiepte, het schakelen van een negatieve 5-graden gereedschap naar een met een positieve 45-graden insteekhoek verhoogt de werkstukbetrokkenheid met een whopping 40 procent. Opnieuw, aanpassingen aan de snijparameters zullen bijna zeker nodig zijn om de gewenste resultaten te bereiken.

Aangezien snijkrachten altijd loodrecht op de gereedschapsinsteekhoek staan, betekent positief gaan grotere radiale gereedschapsdruk op het werkstuk. Bij het draaien van slanke assen en dunwandige onderdelen in deze scenario's en met de meeste booroperaties, is een neutrale insteekhoek meestal het beste, aangezien de voedingskrachten bijna volledig in de Z-as liggen. Het is een complexe afweging. Helaas is er geen magische formule om de optimale snijgereedschap te bepalen.

"U hebt een goed begrip nodig van de impact die insteekhoeken hebben op draaioperaties, maar tegelijkertijd erkennen dat de deeconfiguratie ook een kritieke rol speelt in gereedschapsselectie", zegt Schade. "Als het een rechte Z-as snede is zonder schouders en zonder facen, is er eigenlijk een onbeperkt aantal gereedschapsopties, terwijl onderdelen, profileren, schouders, en andere deekenmerken tendensen om wat met een enkel gereedschap gedaan kan te beperken."

"Alles in bewerken is toepassingsafhankelijk, en wat het meest belangrijk is, is de beschikbare opties te begrijpen en ze tot uw beste voordeel te gebruiken – schakelen naar een positieve insteekhoek is zo een optie", zegt Schade.

Heeft u advies nodig over bewerken, snijgeometrie of programmeren? Doe mee aan de gesprekken op het metalworking forum. [registratie vereist]