Wpływ wysokowydajnych obróbek na przebieg procesu technologicznego

-- wtorek, 01 listopad 2005 20:24

Obróbki wysokowydajne (szybkościowe, High Speed Machining – HSM) jeszcze kilka lat temu nie odgrywały znaczącej roli w wytwarzaniu. W ostatnich kilku latach stały się jednak ważną technologią przemysłową, co znajduje potwierdzenie w aplikacjach, ofertach producentów obrabiarek, narzędzi i oprzyrządowania. Zadecydowały o tym korzyści z zastosowania HSM

Obróbki szybkościowe (wysokowydajne) HSM trudno jednoznacznie zdefiniować. Obecnie terminem HSM określa się kompleksowe obróbki wysokowydajne, z uwzględnieniem systemów transportu przedmiotów obrabianych. Rozwój technologii HSM doprowadził do wyodrębnienia i jednakowego traktowania zagadnień szybkościowych (HSx) i dotyczących materiału (Hx). W zakresie szybkościowym rozróżnia się HSC (High Speed Cuting), HSS (High Speed Spindle), HFM (High Feed Machining), HSFM (High Speed and Feed Machining) oraz HPM (High Productive Machining), zagadnienia te rozpatrywane są przede wszystkim w związku z parametrami obróbkowymi. Obszar materiałowy dotyczy obróbek materiałów twardych, o twardości od 45 do 63 HRC, stosuje się w nim określenie HC (Hard Cutting), obejmujące HT (Hard Turning), HM (Hard Milling), a także HD (Hard Drilling).

Tak szerokie spektrum problematyki HSM, m.in. dobór parametrów obróbkowych, materiałów narzędziowych, sposobu chłodzenia czy gabarytów przedmiotów obrabianych, powoduje, że o zaliczeniu danej obróbki do HSM decyduje analiza jak największej liczby czynników.

Obróbkę HSx można więc zdefiniować jako obróbkę skrawaniem z zastosowaniem podwyższonych parametrów obróbkowych (co prowadzi do uzyskania mniejszych sił skrawania, korzystniejszego rozproszenia energii cieplnej), z wykorzystaniem oprzyrządowania i narzędzi specjalistycznych oraz obrabiarek specjalizowanych i specjalnych, przeznaczonych głównie lub wyłącznie do obróbek HSM.

Główne zalety HSM:

• wysokie tempo usuwania naddatku,
• skrócenie czasu produkcji,
• mniejsze siły skrawania,
• korzystne rozpraszanie energii cieplnej, powodujące zmniejszenie odkształceń przedmiotu obrabianego.

Główne wady HSM:

• nadmierne zużycie narzędzia,
• wymóg specjalnych narzędzi (materiały, dokładne wykonanie),
• konieczność stosowania specjalnych obrabiarek, wyposażonych w zaawansowane wrzeciona, prowadnice, systemy chłodzenia i stabilizacji temperaturowej, oprawki narzędziowe, zapewniające współosiowość i wyważenie narzędzia.

Technologia HSx/Hx stosowana jest, gdy:

• obróbka tego typu jest praktyczniejsza od szlifowania – osiągane właściwości warstwy wierzchniej (chropowatości powierzchni) umożliwiają rezygnację ze szlifowania,
• konieczne jest zdjęcie większej grubości warstwy skrawanej, niż jest to dopuszczalne w szlifowaniu,
• następuje obróbka przerywana.

Wdrożenia technologii obróbki wysokowydajnej przynoszą wymierne korzyści, do których zaliczyć można: wzrost wydajności, sprzedaży, elastyczności przedsiębiorstwa w realizowaniu nowych produktów z zachowaniem wysokiej dokładności (można uzyskiwać tolerancje obróbki rzędu 0,005  mm, choć niketóre źródła podają 0,02 mm). Technologie HSx/Hx znalazły zastosowanie przede wszystkim wśród producentów form dla przemysłu samochodowego, przetwórstwa tworzyw sztucznych, energetycznego, a także producentów elektrod (obróbki EDM). Obróbki HSx/Hx z powodzeniem mogą zastępować obróbkę EDM, wpływając na zwiększenie wydajności (w określonych przypadkach oszczędność czasu nawet do 50 godzin).

Tabela 1

Na rysunkach 1 i 2 przedstawiono fragmenty ramowych procesów technologicznych, pierwszy został zrealizowany tradycyjnie, a drugi z użyciem obróbki HSM. Omawiane technologie miały zasadniczy wpływ na przebieg procesu technologicznego. Na przykładzie rys. 1 i 2 w tabeli 1 omówiono zasadnicze różnice. Przyjęto, że obrabianym materiałem jest stal.

Jak pokazano w tabeli 1. i na rysunkach 1 i 2, w procesie wykorzystującym technologię HSM zrezygnowano z obróbki EDM związanej z wytwarzaniem niezbędnych elektrod oraz obróbki cieplnej (cieplno-chemicznej). Półfabrykat poddawany obróbce ma już żądane właściwości materiałowe (twardość). Możliwość obróbki materiałów twardych zapewnia także modyfikację funkcjonowania działu obróbki cieplnej (hartowni), który dzięki temu:

• świadczy w większym stopniu usługi zewnętrzne,
• ogranicza produkcję, co oznacza korzystniejszy bilans energetyczny,
• w skrajnym przypadku zostaje zlikwidowany.

Modernizacja strukturalna działu obróbki cieplnej wynika z faktu, że można zamawiać półfabrykaty (materiał) u wytwórcy (huta) o żądanych finalnych właściwościach (twardość). Przedstawione w tabeli 1 fragmenty procesów technologicznych nie uwzględniają możliwości pośredniej, czyli aplikacji obróbki wysokowydajnej w tradycyjnym procesie po obróbce cieplnej (tabela 2).

Autor: TEKST I ILUSTRACJE: RADOSŁAW MOREK

Linki sponsorowane

	Almanach Produkcji w Polsce Kompleksowy katalog w wersji on-online oraz drukowanej majacy na celu dostarczenie użytecznych informacji o dostawcach dla przemysłu jak i oferowanych przez nich produktach.
	Produkcja od A do Z w samym sercu polskiego przemysłu Zapraszamy Państwa na VI edycję Targów Produkcji i Technologii PROTECH, które ponownie zagoszczą we Wrocławiu.