Dụng cụ vi mô, lợi ích tối đa
Lợi ích của việc sử dụng tốc độ siêu cao khi gia công các kim loại màu bằng dụng cụ vi mô? Đóng góp bởi Datron
Với xu hướng thu nhỏ trong sản xuất, kích thước đang giảm dần và một phần các phiên bản đang gia tăng. Vì vậy, việc sử dụng các công cụ vi mô ngày càng trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng những công cụ nhỏ này hiệu quả và tiết kiệm chi phí đòi hỏi cả tầm nhìn xa trông rộng để sử dụng các thiết bị được thiết kế đặc biệt cho họ và sẵn sàng đi chệch hướng từ các hoạt động gia công tiêu chuẩn.
Điều này chủ yếu là do thực tế là các cọc trên thiết bị CNC truyền thống không thể đạt được tốc độ vòng / phút cao hơn yêu cầu đối với các dụng cụ đường kính nhỏ. Ngay cả khi có thể, nó đặt căng thẳng quá mức vào thiết bị bằng cách liên tục lót đỏ trục chính của họ. Ví dụ, một trung tâm gia công CNC thông thường chạy các dụng cụ nhỏ hơn 1,5 cm đường kính ở 10.000 vòng / phút hoặc ít hơn sẽ dẫn đến tỷ lệ thức ăn không thuận lợi và công cụ tốn kém.
Thông thường công cụ này bị đổ lỗi về lỗi của người vận hành, các thông số gia công không chính xác, hoặc tệ hơn nữa, đơn giản là bản chất của các công cụ nhỏ. Thực tế là do lực của trục chính của máy thông thường và không có khả năng đạt được tốc độ RPM cao cần thiết để sơ tán các con chip khỏi kênh cắt.
Công nghệ hiện có
Cách tiếp cận tốt nhất để có hiệu quả máy với dụng cụ nhỏ là một quá trình ba lần. Ba yếu tố tương quan với nhau là:
- Công nghệ gia công tốc độ cao
- Tối ưu thiết kế vi công cụ
- Chất làm mát có độ nhớt thấp
Công nghệ gia công cơ khí tốc độ cao
Các công cụ càng nhỏ, tốc độ trục chính càng cao, bạn sẽ cần phải hiệu quả hơn các bộ phận chất lượng và tránh bị phá vỡ công cụ. Trục tốc độ cao với tốc độ 40.000 vòng / phút trở lên là lý tưởng cho việc khoan, khoan, xay xát và khắc bằng các dụng cụ vi mô.
Công nghệ gia công cơ khí tốc độ cao sử dụng tốc độ rpm cao, sử dụng stepover nhỏ hơn, nhưng với tốc độ thức ăn gia tăng đáng kể. Di chuyển bàn tay của bạn thông qua ngọn nến cháy của ngọn nến. Nếu bạn di chuyển quá chậm, có đủ thời gian để ngọn lửa gây ra thiệt hại. Nhưng nếu bạn quét nhanh tay qua ngọn lửa, không có đủ thời gian để lửa làm hỏng làn da của bạn.
Nguyên tắc tương tự áp dụng cho gia công cơ khí tốc độ cao với dụng cụ vi. Di chuyển nhanh và không đủ thời gian để nhiệt trở lại và gây ra các vấn đề.
Trong quá trình gia công cơ khí, công cụ liên tục khắc một chip ra khỏi mảnh làm việc. Nhiệt tạo ra phát triển xấp xỉ 40 phần trăm từ ma sát ở mỗi bên của công cụ, và 20 phần trăm từ sự biến dạng (uốn) của con chip. Do đó, khoảng 60 phần trăm lượng nhiệt nằm trong chip.
Gia công cơ khí tốc độ cao cố gắng để sơ tán phần lớn nhiệt với chip, cung cấp cho một cắt giảm sạch hơn. Chất lượng gia công tốt hơn dựa trên công cụ mát, lực gia công thấp hơn và do đó ít rung động hơn.
Tốc độ trục chính cao làm giảm tải chip, giảm đáng kể lực giữa công cụ và vật liệu. Máy gia công tốc độ cao / thấp tạo ra nhiệt lượng ít hơn, làm giảm độ lệch của dụng cụ, và cho phép gia công các khối bê tông mỏng hơn.
Điều này tất cả kết quả trong việc gia công nguội, chất lượng bề mặt và cạnh tốt hơn, độ chính xác cao hơn, và như một sản phẩm phụ (có lực lượng thấp), dễ dàng làm việc hơn – vì các bảng chân không kiểu mô-đun có thể được sử dụng để thiết lập nhanh và thay đổi công việc chất nền).
Thiết kế công cụ tối ưu
Nhân rộng công cụ hình học của các dụng cụ đường kính lớn hơn sang định dạng nhỏ hơn sẽ tạo ra tỷ lệ thức ăn không được chấp nhận và kết thúc không đạt yêu cầu. Yêu cầu dụng cụ thay đổi khi đường kính dụng cụ giảm và tốc độ trục chính được tăng lên. Dụng cụ thông thường sử dụng chèn không thích hợp cho các ứng dụng vi dụng cụ. Điều này chủ yếu là do tốc độ vòng / phút cao hơn là đường kính dụng cụ. Tốc độ vòng / phút tăng đòi hỏi các dụng cụ cân bằng đúng cách với phòng chip tăng lên đáng kể để đảm bảo việc loại bỏ đúng chip và ngăn ngừa sự cháy lên của chip.
Gia công hiệu quả với các công cụ nhỏ đòi hỏi công cụ được tối ưu hóa đặc biệt cho các ứng dụng gia công tốc độ cao. Hình dạng thích hợp của dụng cụ vi mô, cùng với trục chính tốc độ cao và chất làm nguội lý tưởng, có thể hoàn toàn loại bỏ sự mài mòn và khử mỡ như các hoạt động thứ yếu.
Chất làm mát độ nhớt thấp
Trong khi công việc gia công tốc độ cao giảm nhiệt, nhiệm vụ làm mát một dụng cụ vi lượng nhanh chóng thường đòi hỏi phải làm mát. Những người chỉ dành cho việc gia công tốc độ cao với các công cụ nhỏ hiểu rằng chất làm nguội được sử dụng với các thiết bị CNC thông thường không phải là tối ưu và đây là một ví dụ về việc cần phải có tư duy “out-of-the-box” khi thực hiện các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao gia công.
Một công cụ nhỏ với hình học phức tạp quay ở tốc độ rpm cực kỳ đòi hỏi một tác nhân làm mát và bôi trơn với độ nhớt thấp hơn nước. Độ nhớt thấp hơn là cần thiết vì chất làm mát cần phải làm cho nó cắt cạnh của công cụ mặc dù tốc độ trục chính cao.
Chất làm mát dựa trên nhũ tương có độ nhớt cao hơn nước, do đó không hiệu quả như một chất bôi trơn cho việc gia công tốc độ cao bằng dụng cụ vi.
Tuy nhiên, một số hệ thống phun chất lỏng làm lạnh có thể sử dụng ethanol, một dạng cồn xảy ra tự nhiên trong quá trình lên men đường và có độ nhớt thấp hơn so với nước. Điểm bốc hơi thấp của ethanol làm cho nó trở thành một chất làm mát và bôi trơn hiệu quả cực cao cho các hoạt động gia công tốc độ cao.
Thêm vào đó, trong khi chất làm mát lũ lụt thông thường là dầu mỏ và cần được xử lý đúng cách, ethanol chỉ cần bốc hơi. Điều này giúp loại bỏ các chi phí liên quan đến việc thải bỏ. Ngoài ra, ethanol làm chất làm mát không để lại bất kỳ dư lượng nào trên các bộ phận gia công, do đó loại bỏ các chi phí hoạt động thứ cấp của các bộ phận không mỡ.
Xin lưu ý rằng chất làm nguội ethanol chỉ nên được sử dụng cho gia công các vật liệu phi màu và không dùng để gia công các vật liệu bằng thép.
Động cơ máy
Sử dụng các công cụ vi nhỏ chỉ đơn giản là không dễ dàng như việc tìm kiếm một adapter để giữ một công cụ nhỏ trong một trục chính 40 côn trên một máy CNC thông thường. Bởi vì trục chính đó được thiết kế cho các dụng cụ lớn như máy cắt 7,5 cm để “hog” ra những vết cắt sâu trong nền dày đặc.
Như vậy, nó có nhiều mô-men xoắn và lực lượng mà nó chỉ phá vỡ các công cụ nhỏ mà không hiệu quả và rất tốn kém trên đường dài. Tùy chọn duy nhất mà nhà điều hành thực hiện trong trường hợp này là làm chậm tốc độ vòng / phút và tỷ lệ thức ăn xuống mức thu thập thông tin – và điều này không hiệu quả vì nó mang lại thời gian chu kỳ không thể chấp nhận.
Một sự sống động, và có lẽ hài hước, tương tự là xe tải pick-up hemi so với chiếc xe thể thao. Thực tế là bạn sẽ không so sánh hai hoặc thậm chí xem xét đua với nhau. Tại sao? Bởi vì xe tải được thiết kế với sức mạnh và lực lượng để kéo hoặc kéo khối lượng khổng lồ, trong khi chiếc xe thể thao được thiết kế cho tốc độ và tính cơ động.
Vâng, giống như bạn không thể đặt một spoiler và đua sọc trên một chiếc xe thể thao tiện ích và mong muốn nó hoạt động giống như một chiếc xe thể thao, bạn không thể nâng cấp một trục chính tốc độ cao lên một máy thông thường và mong muốn nó đạt được hiệu quả công việc gia công tốc độ cao với dụng cụ vi.
Khi thiết kế một máy, bạn có thể đi theo một trong hai hướng. Bạn có thể xây dựng máy của bạn với một động cơ lớn và khối lượng lớn để cung cấp lực và mô-men xoắn để lái xe công cụ lớn. Hoặc bạn có thể xây dựng một máy nhẹ hơn với một trục tốc độ cao, lực lượng thấp được thiết kế đặc biệt cho dụng cụ vi.
Chắc chắn cả hai loại máy có thể là đa mục đích và thực hiện nhiều chức năng như xay xát, khắc, khoan, và khai thác. Nhưng đó là nơi đa chức năng kết thúc. Cuối cùng, nếu hiệu quả và chất lượng là quan trọng đối với bạn và bạn cần phải sản xuất cả các bộ phận lớn và nhỏ, bạn sẽ kết thúc với cả hai loại máy làm việc cùng nhau trên cùng một tầng cửa hàng. Mặc dù điều này có vẻ trùng lắp về chi phí thiết bị nhưng chi phí lại nhanh chóng được bù đắp thông qua lợi tức đầu tư đạt được thông qua tính hiệu quả và tính linh hoạt. Bạn sẽ sản xuất các bộ phận tốt hơn, nhanh hơn, với chi phí thấp hơn.
Giải pháp
Chỉ cần xem xét các trung tâm gia công tốc độ cao, các phương tiện tốt nhất để giải quyết các ứng dụng vi mô là sử dụng các thiết bị có các đặc tính chính như đã nêu ở trên (công nghệ gia công tốc độ cao, thiết kế vi công cụ tối ưu và chất làm mát có độ nhớt thấp) đồng bộ.
Nếu được áp dụng cùng nhau, quy trình ba lần này có thể cung cấp cho bạn tốc độ sản xuất được cải thiện và chất lượng sản phẩm. Nhưng những lợi ích không dừng ở đó. Ngoài ra, quá trình này có thể hoàn toàn loại bỏ các hoạt động thứ cấp như de-burring và de-greasing.
Ví dụ
Dưới đây là hai ví dụ về gia công tốc độ cao, như được làm bởi các nhà sản xuất máy móc như là Datron. Máy cắt sét đơn trong tay 6.35 mm với nhôm 6061, sâu 3.18mm. Gia công chạy ở tốc độ 45.000 vòng / phút và được làm mát bằng ethanol. Tỷ lệ thức ăn là 6350 mm / phút.
Thứ hai, sử dụng máy cắt tốc độ cao gấp đôi 3.18 mm (HSC +) với góc xoắn ốc thấp để gia công thông qua tấm nhôm “6061” 3.18 mm. Gia công chạy ở tốc độ 50.000 vòng / phút và được làm mát bằng ethanol. Tỷ lệ thức ăn là 5080 mm / phút.
Có một số quy tắc nhất định cho việc gia công cơ khí tốc độ cao. Trước hết, tránh tròng lưỡi lê đỏ của bạn, vì điều này làm tăng mài mòn và làm giảm đáng kể tuổi thọ của nó. Máy có đường kính dụng cụ tối đa bằng một nửa trục Z. Máy có bước nhảy nhỏ hơn nhưng tốc độ thức ăn cao hơn. Và cuối cùng, di chuyển nhanh và sơ tán tia lửa bằng chip.
Kết luận
Tất cả đi xuống đến các công cụ phù hợp cho đúng công việc. Một golfer không sử dụng một trình điều khiển trên green, cũng không tee off với một putter. Các máy thông thường có trục tốc độ thấp, có sức mạnh cao không thể đáp ứng các tiêu chí để gia công hiệu quả với các dụng cụ nhỏ.
Chỉ có một máy được chế tạo từ mặt đất, với mục đích duy nhất là gia công tốc độ cao bằng dụng cụ vi mô, sẽ đem lại hiệu quả và chất lượng cần thiết để chế tạo các bộ phận nhỏ gọn nhất.
Gia công tốc độ cao với dụng cụ vi mô cung cấp lực lượng thấp hơn, ít bị hỏng dụng cụ, không tăng nhiệt, hoàn thiện bề mặt tốt hơn, loại bỏ các hoạt động chống mài mòn và không làm mỡ và rung động công cụ ít hơn. Tốc độ trục chính giữa 25.000 và 60.000 vòng / phút mang lại hiệu quả với các công cụ nhỏ, chất lượng sản phẩm tốt hơn và thời gian chu kỳ cải tiến.
