Обрада велике брзине (ХСМ) је важна технологија која се широко користи у модерној технологији глодања. Применом ХСМ технологије глодања могуће је не само глодање различитих меких и тврдих материјала, већ и постизање одличне прецизности обрадака. Овај чланак описује ХСМ захтеве за алате и држаче.
1. Захтеви ХСМ за резне алате
1. Геометрија
Вибрације алата директно утичу на квалитет површине добијен машинском обрадом. Због тога је изузетно важно одржавати уједначену силу резања на алату током ХСМ завршне обраде како би се избегле вибрације алата.
Утицај суседних геометријских карактеристика алата на силу резања:
• Добра концентричност олакшава равномерну расподелу оптерећења на ивици сечења
• Веће преклапање резних ивица за уједначене карактеристике силе сечења (већи угао спирале и број жлебова)
• Кратка дужина сечења за бољу крутост (пречник осовине је мало смањен у поређењу са стрмим зидовима машине)
• Најбоље стање попречног пресека језгра са минималном концентрацијом напрезања на зарезу
Материјали високе чврстоће се могу обрадити помоћу ХСМ-а, што значи да се отпорност на деформацију повећава са тврдоћом материјала који се обрађује. Повећано оптерећење на резној ивици захтева стабилан дизајн геометрије резне ивице. Међутим, више топлоте услед трења ће се створити у слободном делу површине радног предмета при великој брзини резања, што значи да се угао зазора алата мора смањити. Због тога се повећање стабилности резне ивице може постићи само смањењем угла нагиба. У случајевима када је материјал веома тврд, а материјал алата крт, то може чак довести до негативног угла искошења.
Радијуси који се прецизно уклапају су брушени на врху сечива да би се избегли услови за црвенило или делимично ломљење ивица када се нагло загреју.
Ако се захтева да тачност облика радног предмета буде веома висока, полупречник кугличног дела коришћеног алата за завршну обраду има директан утицај на тачност облика радног комада који се обрађује. Због тога је као основни услов веома важно користити алате са веома малим толеранцијама радијуса (у микронском опсегу) приликом завршне обраде веома деликатних делова.
2. Материјали и премази
Материјал алата мора бити тврђи од материјала који се обрађује. Што је већа разлика у тврдоћи између материјала радног предмета и материјала алата, то је мање хабање алата и дужи век алата. Због високих локалних температура, такође је потребно осигурати да је материјал алата отпоран на оксидацију.
Велике флуктуације у термичком оптерећењу и потреба за отпорношћу на оксидацију материјала алата доводе до евентуалне потребе за премазима на телу алата од фино зрнастог волфрам карбида.
Испробани и тестирани системи премаза као што су ТиН, ТиЦН и ТиАлЦН брзо достижу своје границе у ХСМ обради. Због тога су развијени вишекомпонентни системи премаза на бази нитрида са високим садржајем алуминијума, у комбинацији са другим елементима као што су итријум, ванадијум или тантал. Веће перформансе се такође могу постићи коришћењем нанослојних структура, ЦБН и ПКД.
2. Захтеви ХСМ-а за држаче алата
Због великих брзина вретена које су потребне у ХСМ машинској обради, најбоље је користити системе држача алата ХСК-А и ХСК-Е. Пошто је прирубница држача алата монтирана на главу вретена, држач алата има дефинисану механичку потпору у З смеру, тако да се при већим брзинама не увлачи у вретено услед повећаних центрифугалних сила.
Фундаменталне грешке су се можда већ догодиле у фази припреме процеса, што онемогућава мање вибрација и безбедну контролу процеса. Да би се постигла стабилна ХСМ обрада, неопходно је балансирати и проверити поравнање склопа алата и држача алата по потреби. Ограничење брзине ротације повезано са неуравнотеженом масом такође се мора узети у обзир.
Лоше избалансиран или неусклађен систем ротационих алата резултираће:
• веома лош квалитет површине
• веома мали век трајања алата
• Лоша стабилност и сигурност процеса
• Могућа оштећења вретена за глодање
Неуравнотеженост и одступање од идеалне концентричности узроковано наглим променама у процесу може се врло јасно видети на шематском дијаграму испод:
Без одступања у односу на савршену концентричност: мања теоријска храпавост
Одступање од савршене концентричности: већа теоријска храпавост
Балансна маса има важан утицај на динамичке перформансе целог ротационог система.
Неравнотежа је еквивалентна ротирању ексцентричног објекта. Ово ексцентрично тело може индуковати центрифугалну силу која се квадратно повећава са брзином ротације. То значи да иста неравнотежа изазива 441 пута већу центрифугалну силу на вретену при 42,000 о/мин него на вретену при 2,000 о/мин (212=441). Због тога неуравнотеженост распореда држача алата у брзој машинској обради има посебно изражене негативне последице.
Применом технологије стезања алата у ХСМ-у, можете користити држаче алата са:
• Стезне чахуре и
• Редуктори
Алтернативни системи као што су Велдон конектори се не препоручују јер имају значајне недостатке у ХСМ обради.
Због добрих својстава пригушења држача алата са стезним хватаљкама који дају добре резултате током процеса грубе обраде, заједно са редукционим спојевима може се постићи веома висок степен крутости и поновљивости. Ово је неопходно за добијање савршене површине радног предмета. Коришћење редуктора вам омогућава да постигнете веома прецизну концентричност (мање од 0.003 мм одступања) и висок преносни обртни момент.
Пројектна структура различитих држача алата за редукцију: обртни момент преноса зависи од конструкцијске структуре опреме за стезање; различите структуре дизајна, могу бити веома различите.
