Инструментална обработка с въртящ се механизъм срещу вторично фрезоване на швейцарски стругове

Инструментална обработка с винтове срещу вторично фрезоване на швейцарски стругове: Оптимизиране на прецизното CNC струговане

ПФТ, Шенжен

Резюме: Струговете от швейцарски тип постигат сложни геометрии на детайлите, използвайки или въртящи се инструменти (интегрирани въртящи се инструменти), или вторично фрезоване (фрезови операции след струговане). Този анализ сравнява времената на цикъла, точността и оперативните разходи между двата метода, базиран на контролирани машинни изпитания. Резултатите показват, че въртящите се инструменти намаляват средното време на цикъла с 27% и подобряват позиционния толеранс с 15% за елементи като напречни отвори и плоски повърхности, въпреки че първоначалната инвестиция в инструменти е с 40% по-висока. Вторичното фрезоване показва по-ниски разходи на детайл за обеми под 500 единици. Проучването завършва с критерии за подбор, базирани на сложността на детайла, размера на партидата и изискванията за толеранс.

1 Въведение

Швейцарските стругове доминират във високопрецизното производство на малки детайли. Важното решение включва избор между...живачни инструменти(фрезоване/пробиване на машина) ивторично фрезоване(специализирани операции след обработка). Данните от индустрията показват, че 68% от производителите дават приоритет на намаляването на настройките за сложни компоненти (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Този анализ количествено определя компромисите в производителността, използвайки емпирични данни за машинна обработка.

2 Методология

2.1 Дизайн на теста

• Детайл: Валове от неръждаема стомана 316L (Ø8 мм x 40 мм) с 2 напречни отвора Ø2 мм + 1 плосък отвор 3 мм.

• Машини:

  • Инструментална екипировка на живо:Tsugami SS327 (ос Y)

  • Вторично фрезоване:Hardinge Conquest ST + HA5C индексатор

• Проследявани показатели: време на цикъла (секунди), грапавост на повърхността (Ra µm), толеранс на позицията на отвора (±mm).

2.2 Събиране на данни

Бяха обработени три партиди (n=150 части на метод). Mitutoyo CMM измери критични характеристики. Анализът на разходите включваше износване на инструментите, труд и амортизация на машините.

3 резултата

3.1 Сравнение на производителността

*Фигура 1: Инструментите с въртящ се механизъм намаляват времето на цикъла, но увеличават разходите за инструменти на детайл.*

3.2 Анализ на разходите и ползите

• Точка на безубыточност: Инструментите с въртящ се механизъм стават рентабилни при ~550 бройки (Фигура 2).

• Въздействие върху точността: Инструментите с въртящ се механизъм елиминират грешките при повторно закрепване, намалявайки вариацията на Cpk с 22%.

4 Дискусия

Намаляване на времето за цикъл: Интегрираните операции на задвижващите инструменти елиминират забавянията при обработката на детайлите. Ограниченията в мощността на шпиндела обаче ограничават тежкото фрезоване.
Ограничения на разходите: По-ниските разходи за инструменти при вторичното фрезоване са подходящи за прототипи, но водят до натрупване на труд за обработка.
Практическо приложение: За медицински/аерокосмически компоненти с допустими отклонения от ±0,015 мм, въртящите се инструменти са оптимални, въпреки по-високата първоначална инвестиция.

5 Заключение

Инструменталната обработка на швейцарски стругове осигурява превъзходна скорост и точност за сложни детайли със среден до голям обем (>500 единици). Вторичното фрезоване остава приложимо за по-прости геометрии или малки партиди. Бъдещите изследвания трябва да проучат оптимизацията на динамичната траектория на инструмента за въртящи се инструменти.