Порівняння фрезерування фрезеруванням з приводним інструментом та вторинним фрезеруванням на швейцарських токарних верстатах

Привідний інструмент проти вторинного фрезерування на швейцарських токарних верстатах: оптимізація прецизійного токарного оброблення з ЧПК

ПФТ, Шеньчжень

Анотація: Токарні верстати швейцарського типу досягають складної геометрії деталей за допомогою приводного інструменту (інтегровані обертові інструменти) або вторинного фрезерування (фрезерування після точення). Цей аналіз порівнює час циклу, точність та експлуатаційні витрати між обома методами на основі контрольованих випробувань обробки. Результати показують, що приводний інструмент скорочує середній час циклу на 27% та покращує допуск положення на 15% для таких елементів, як поперечні отвори та плоскі поверхні, хоча початкові інвестиції в інструмент на 40% вищі. Вторинне фрезерування демонструє нижчі витрати на деталь для обсягів менше 500 одиниць. Дослідження завершується критеріями вибору на основі складності деталі, розміру партії та вимог до допусків.

1 Вступ

Швейцарські токарні верстати домінують у високоточному виробництві дрібних деталей. Важливе рішення передбачає вибір між...інструменти з приводу(фрезерування/свердління на верстаті) тавторинне фрезерування(спеціалізовані операції після обробки). Дані галузі показують, що 68% виробників надають пріоритет скороченню налаштувань для складних компонентів (Smith,Журнал виробничих наук.(2023). Цей аналіз кількісно визначає компроміси продуктивності з використанням емпіричних даних обробки.

2 Методологія

2.1 Дизайн тесту

• Заготовки: вали з нержавіючої сталі 316L (Ø8 мм x 40 мм) з 2 поперечними отворами Ø2 мм + 1 плоским отвором 3 мм.

• Машини:

  • Живі інструменти:Tsugami SS327 (вісь Y)

  • Вторинне фрезерування:Індексатор Hardinge Conquest ST + HA5C

• Відстежувані показники: час циклу (секунди), шорсткість поверхні (Ra мкм), допуск положення отвору (±мм).

2.2 Збір даних

Було оброблено три партії (n=150 деталей на метод). КВМ Mitutoyo виміряла критичні характеристики. Аналіз витрат включав знос інструменту, оплату праці та амортизацію верстатів.

3 результати

3.1 Порівняння продуктивності

*Рисунок 1: Привідні інструменти скорочують час циклу, але збільшують витрати на інструменти для кожної деталі.*

3.2 Аналіз витрат і вигод

• Точка беззбитковості: Привідні інструменти стають економічно ефективними приблизно при 550 одиницях (Рисунок 2).

• Вплив на точність: Привідні інструменти усувають помилки повторного закріплення, зменшуючи варіацію Cpk на 22%.

4 Обговорення

Скорочення часу циклу: інтегровані операції приводного інструменту усувають затримки під час обробки деталей. Однак обмеження потужності шпинделя обмежують важке фрезерування.
Обмеження вартості: Нижчі витрати на оснащення для вторинного фрезерування підходять для прототипів, але збільшують обсяг робіт з обробки.
Практичне значення: Для медичних/аерокосмічних компонентів з допусками ±0,015 мм, приводні інструменти є оптимальними, незважаючи на вищі початкові інвестиції.

5 Висновок

Привідні інструменти на швейцарських токарних верстатах забезпечують вищу швидкість і точність для складних деталей середнього та великого обсягу (>500 одиниць). Вторинне фрезерування залишається придатним для простих геометрій або невеликих партій. Подальші дослідження повинні розглянути динамічну оптимізацію траєкторії руху інструменту для приводних інструментів.