Verhoog uw freesefficiëntie: Bewezen technieken om metaalafvoersnelheid te maximaliseren

Experts delen tactieken die bewerkers in staat stellen nieuwe gereedschappen en technieken te gebruiken om de metaalafvoersnelheid (MRR) omhoog te drijven.

Shops geïnteresseerd in het maximaliseren van de metaalafvoersnelheid (MRR) in freesoperaties kunnen kiezen uit een aantal gereedschappen en technieken die de bank niet breken en geen onacceptabele offertes vereisen in gereedschapslevensduur of bewerkingskwaliteit.

Een recent geïntroduceerde materiaalinnovatie is gericht op het verhogen van snelheden en voedsnelheden tijdens het frezen van hoge-temperatuur legeringen, een groep hoogsterkte materialen die titaan, Inconel en PH roestvrij staal omvat. Deze nieuwe freeskwaliteit, KCSM40, verbetert de thermische weerstand van snijgereedschapplaten gebruikt om hoge-temperatuur legeringen te bewerken, volgens Kennametal, uit Latrobe, Pennsylvania, die het hardmetaal plaatmateriaal ontwikkelde.

Invoering van Ti-6Al-4V Freesmachine

Gebruikers van platen gemaakt van KCSM40 frezen nu Ti-6Al-4V op 160 surface feet per minuut waar ze misschien alleen 140 SFM in het verleden haalden, terwijl ze ook langere gereedschapslevensduur krijgen, zegt Scott Etling, Kennametal's directeur van globale productmanagement voor wisselbare freestoepassingen.

Etling wijst erop dat freeslichamen verschillende "densiteiten" hebben gebaseerd op het aantal platen in de frees. Een 4-inch diameter frees kan bijvoorbeeld 8, 12 of 15 tanden hebben, met een 15-tand frees van die grootte als heel hoge dichtheid beschouwd.

"Als u in staat bent een 15-tand frees te draaien, verbetert u uw productiviteit omdat u meer tanden in de snede heeft," zegt hij.

Hoewel hoe meer tanden in de frees, des te meer spindelvermogen het zal vereisen, dus sommige freesmachines hebben misschien niet de kracht nodig voor een hogere-dichtheid frees. En zelfs als ze dat wel hebben, is de freespanning 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 spindel begrijpen, hun snijkrachtberekeningen doen en dan gaan voor de hoogste-dichtheid frees die ze kunnen," zegt Etling.

Eigenaren van stijve machines uitgerust met een lage-snelheid spindel kunnen een "helische" frees gebruiken zoals Kennametal's nieuwe Harvi Ultra 8X, die ontworpen is om langere gereedschapslevensduur te bieden dan traditionele frezen bij hoge MRR. Helische frezen hebben meerdere rijen platen.

Bijvoorbeeld, een 3-inch diameter helische frees kan vijf rijen hebben uitgerust met 11 platen elk. "Met 55 platen met radiale invalshoek, bewerkt u op een traditionele voedsnelheid maar verwijdert u veel meer materiaal," zegt Etling.

Het is ook belangrijk om de juiste koelvloeistofstroom, druk en viscositeit te gebruiken om MRR in freesoperaties te maximaliseren. "Machinebouwters hebben geweldige machines ontworpen, en gebruikers zouden hun snijgereedschappen op de hoogste snelheden en voedsnelheden moeten draaien die hun machine toelaat," zegt Etling.

Verbeter spaanvorming en MRR met koelvloeistoffen

Zowel productiesnelheid als onderdeelkwaliteit kunnen dalen wanneer een freesproces worstelt met spaanuitstorting. Ontworpen om nopen tot 6 millimeter breed te frezen, gebruikt de CoroMill QD frees van Sandvik Coromant, uit Fair Lawn, New Jersey, geometrie en een nieuw koelvloeistofafgifte systeem om spaan-gerelateerde problemen op te lossen.

De QD's plaatgeometrie produceert spanen die dunner zijn dan denoop die bewerkt wordt. Deze spanen worden uitgeplast door koelvloeistof afgeleverd door het freeslichaam naar elke snijrand. Naast het verhogen van MRR, verhoogt dit systeem de gereedschapslevensduur en de oppervlakkwaliteit van gefreeste componenten dramatisch, zegt Joseph DeRoss, product freesspecialist bij Sandvik Coromant.

Sandvik Coromant wijst op gebruikersdata die tonen dat de QD metaal ongeveer 20 keer sneller kan verwijderen dan competitieve frezen. Bovendien rapporteert het bedrijf dat in één geval de QD 75 onderdelen bewerkte voordat de platen versleten waren, vergeleken met slechts 10 onderdelen voor een concurrent's gereedschap.

Hoewel dunne spanen in dit geval wenselijk zijn, geven spanen die te dun zijn aan dat snijwerking en de resulterende hitte beperkt zijn tot een relatief klein deel van de platenrand, wat kan leiden tot kratering, flanklijtijd en thermische scheuring. In feite zijn dunne spanen een veelvoorkomende oorzaak van lage freesproductiviteit en verminderde gereedschapslevensduur.

Aan de andere kant, spanen die te dik zijn, zijn een indicatie van zeer hoge snijkrachten die plaatbreuk kunnen veroorzaken. De sleutel is het bepalen van de voedsnelheid die de maximale spaandikte oplevert maar de platen niet overbelast.

"Als u de spanen verdikt, legt u ze sneller op de vloer; plus, u krijgt langere gereedschapslevensduur," zegt DeRoss. Het bereiken van de juiste spaandikte kan de freesproductiviteit met 20 procent of meer verhogen, voegt hij toe.

Spanen zouden altijd dik moeten zijn wanneer een frees in het werkstukmateriaal binnenkomt en dun bij de uitgang. Wanneer een frees geprogrammeerd is om recht in het materiaal binnen te komen, worden echter dikke spanen geproduceerd bij de uitgang totdat de frees volledig betrokken is met het materiaal. De onwelkome resultaten hiervan omvatten slecht oppervlakafwerk bij instap en verminderde gereedschapslevensduur, alsook ritselende lawaai en overmatige trilling.

Volgens DeRoss zijn er twee manieren om de gevolgen van recht-instap snijden te vermijden. Eén is de voedsnelheid met 50 procent te verlagen totdat de frees volledig betrokken is. De ander is om een "rol" in de freesbeweging te programmeren. Deze techniek boogt de frees met de klok mee, wat de platen in de snede laat glijden, legt DeRoss uit. De resulterende spaandikte bij uitgang is altijd nul, zegt hij, wat recht-instap problemen elimineert zonder de voedsnelheid te verkleinen.

Wat is uw mening? Praat met uw peers in het community forum.

Overstappen op High-Feed Technieken

Een van de meest populaire technieken voor het verhogen van MRR is high-feed frezen, wat frezen op snelle voedsnelheden combineert met relatief ondiepe snijdiepten. Een kleine hoek aan de onderkant van platen gebruikt voor high-feed frezen vermindert de gemiddelde spaandikte, wat voedsnelheden verhoogt, zegt Tim Aydt, indexable frees productmanager voor snijgereedschapsleverancier Seco Tools, uit Troy, Michigan.

"Nu kijkt u naar mogelijk voeden van 200 tot 300 inch per minuut in tegenstelling tot 30 tot 60 inch per minuut," zegt Aydt.

Aan de nadeelkant, voeden op deze verhoogde snelheden maakt high-feed frezen een ruwbewerkingstechniek, dus gebruikers moeten misschien een secundaire operatie volgen om de vereiste deelafwerking te krijgen.

Overweeg Optimized Roughing te adopteren

Een andere populaire ruwbewerkingsoperatie, vaak aangeduid als optimized roughing, verwijdert materiaal nog sneller dan high-feed frezen om deelgeometrieën dicht bij de gewenste vormen te produceren. Daarna kan een opvolgoperatie de finale geometrie en oppervlakteafwerking produceren.

Optimized roughing combineert diepe snijdiepten met lichte radiale invalshoek. De lage radiale snijkrachten verminderen stress en slijtage op machinespindels. Bovendien neemt gereedschapslevensduur toe omdat minder hitte geproduceerd wordt tijdens snijden. Onder de juiste condities kunnen snijgereedschappen die gebruikt worden voor optimized roughing tot acht uur duren bij het bewerken van titaan, vergeleken met 30 minuten bij conventionele snijmethodes, zegt Aydt.

Verminderde hitte en radiale snijdiepte zijn ook verantwoordelijk voor de dramatische toename in bewerkingsnelheden. Nopen, bijvoorbeeld, kunnen tot vier keer sneller bewerkt worden dan met conventionele methodes. Optimized roughing is ook goed geschikt voor het bewerken van rechte muren die diepe axiale snijdiepten vereisen.

De techniek kan op elk materiaal gebruikt worden, zegt Jay Ball, Seco's manager van solid freesproducten. "We hebben gevonden dat optimized roughing van hoge-nikkel legeringen erg voordelig is," rapporteert hij. "We zien ook klanten die de strategie gebruiken op roestvrij staal, gietijzer, model tool stalen en zelfs aluminium."

Ball zegt dat de overstap naar optimized roughing waarschijnlijk de hoofdtrend is die hij ziet bij diegenen die hun metaalafvoersnelheden proberen te verhogen. "Het is het grootste ding gesneden brood nu."

Wat zijn uw beste technieken voor het verbeteren van metaalafvoer in frezen? Deel uw ervaring.