Фреза с сменными режущими пластинами или цельносплавная фреза: выбор в зависимости от экономической эффективности процесса

Для Фреза с сменными режущими пластинами против цельносплавной фрезы При выборе инструмента следует в первую очередь ориентироваться на технологические ограничения, а не искать единственный «идеальный» вариант. Цельносплавная концевая фреза часто является предпочтительным выбором при работе с небольшими диаметрами, где важны компактная геометрия, большое количество режущих кромок, специальные формы канавок и возможность чистовой обработки. Фреза со сменными пластинками часто становится предпочтительным выбором при увеличении диаметра, объёма черновой обработки и износа режущих кромок, поскольку изношенные кромки можно переставить или заменить, не выбрасывая корпус. Выбор того или иного варианта по-прежнему зависит от станка, обрабатываемой детали, материала, технологического цикла, срока службы инструмента и себестоимости одной приемлемой детали.

Многим предприятиям следует использовать и то, и другое. Корпус с сменными пластинами позволяет снимать основной объём материала, а цельный инструмент — выполнять чистовую обработку углов, стенок или деталей, недоступных для пластин. Поэтому правильное сравнение заключается не только в сопоставлении одного инструмента с другим, а в сравнении одной полной технологической схемы с другой.

Что меняется, когда режущая кромка становится сменной

A цельносплавная концевая фреза представляет собой монолитную фрезу: хвостовик, сердечник, канавки и режущие кромки составляют единое целое. Такая конструкция позволяет изготавливать инструменты малого диаметра и с широким диапазоном количества канавок, форм спирали, угловой геометрии, стружколомов, шейки и конструкций для чистовой обработки. Когда кромка повреждена или изношена сверх допустимых технологических пределов, фреза заменяется или, при необходимости, отправляется на контролируемую реконструкцию.

Фреза с сменными пластинами состоит из прочного корпуса и сменных пластин. Корпус фиксирует пластины, передает усилие на держатель и может быть адаптирован для использования пластин различных марок или геометрий в рамках утвержденной системы. При износе кромки пластину можно повернуть на другой рабочий угол или заменить. Это влияет как на экономическую эффективность, так и на трудозатраты, связанные с техническим обслуживанием.

Сменная режущая кромка влечет за собой появление элементов, которых нет у монолитного режущего инструмента: гнезда для пластин, винты, углубления, ориентация кромки, состояние корпуса и различия в высоте между пластинами. Поврежденное гнездо или застрявшая стружка могут повлиять на биение и распределение нагрузки даже в том случае, если сама новая пластина установлена правильно. И наоборот, при сколе цельного инструмента может потребоваться замена всего резака, а не только одной кромки.

Общее различие в конструкции хорошо иллюстрируется сравнением цельнометаллических и сменные фрезерные инструменты. Наблюдения за работой остаются отправной точкой; выбранный заготовка, вставка, цельный инструмент и данные станка по-прежнему определяют ход операции.

Начните с определения диаметра, вылета и требуемой геометрии

Диаметр влияет на практическое и экономическое сравнение. При небольшом размере корпуса может не хватить места для сменной пластины, винта, гнезда и прочного корпуса. Цельнокарбидные инструменты позволяют разместить режущую геометрию в инструменте меньшего диаметра. По мере увеличения диаметра стоимость материала для крупного монолитного карбидного инструмента возрастает, в то время как многоразовый стальной или карбидный корпус со сменными пластинами позволяет распределить совокупную стоимость владения на множество циклов замены режущей кромки.

Универсального диаметра переходника не существует. На него влияют конструкция инструмента, размер пластины, количество зубьев, материал корпуса, сфера применения, местные цены и доступные линейки продукции. Лучше запросить реальные ценовые предложения на подходящие инструменты, чем полагаться на запомненные ориентировочные значения.

Длина инструмента также может повлиять на выбор в обратном направлении. Длинный цельный инструмент небольшого размера может деформироваться или стать непомерно дорогостоящим; корпус с сменными пластинами может иметь облегченный хвостовик или модульное удлинение. Кроме того, геометрия пластин или зазоры в корпусе могут не позволить фрезе со сменными пластинами достичь узкого угла, обработку которого может выполнить цельный инструмент с суженной шейкой.

Ознакомьтесь с функцией до перехода на платформу:

• минимальный внутренний радиус и угол пола;
• длина осевой резки и общий вылет;
• геометрия стен, пола и контуров;
• требования к плавному входу, спиральному входу, погружному входу, прорезанию пазов или профилированию;
• зазор между держателем и носком шпинделя;
• необходимый контроль качества отделки и размеров;
• остаётся ли после обработки одного корпуса или вставки необработанный материал, для обработки которого требуется второй инструмент.

Платформа, соответствующая номинальному диаметру, всё равно может не соответствовать требованиям по геометрии.

Разделение черновой и чистовой обработки

При черновой обработке важны надежная скорость съема материала, экономия режущей кромки, контроль стружки и устойчивость к прерывистому или неравномерному заготовке. При чистовой обработке важны предсказуемое биение, низкий прогиб, доступная геометрия и стабильное формирование поверхности. Иногда один резец может выполнять обе функции, но объединение этих ролей должно оправдываться выпуском деталей, соответствующих требованиям, а не стремлением избежать смены инструмента.

Фреза с сменными вставками или корпус с высокой подачей позволяют эффективно снимать большой объем заготовки, если станок способен обеспечить необходимую мощность, подачу и жесткость. Сменные вставки позволяют снизить финансовые затраты, связанные с износом режущих кромок, а марки вставок можно менять в зависимости от обрабатываемого материала в рамках утвержденной системы для данного корпуса. Однако радиус пластины, угол наклона, диаметр корпуса и биение зубьев могут привести к остаткам заготовки или состоянию поверхности, требующим повторного прохода.

Инструмент из цельного твердого сплава может эффективно использоваться для высокоскоростной черновой обработки с небольшим зачетом и позволяет обрабатывать узкие углы благодаря большему выбору форм канавок и геометрии. Кроме того, этим же инструментом можно проводить и чистовую обработку после черновой. Однако длинный цикл с большим количеством легких проходов не всегда является экономически выгодным только потому, что инструмент сохраняет свою работоспособность.

Обсуждение в магазине, прошедшее экспертную проверку, на тему Сменные и цельные режущие инструменты для черновой обработки профилей Здесь поднимается действительно важный вопрос: экономия времени цикла, достигаемая за счет применения иной стратегии черновой обработки, должна сопоставляться с возможностями станка, поведением режущей пластины, припуском на чистовую обработку и последующими операциями. Речь идет о данных, полученных на практике, где скорость съема материала по-прежнему зависит от настроек станка.

Обычно применяется черновая обработка с использованием сменных пластин, за которой следует получистовая или чистовая обработка твердосплавными инструментами. В другом случае может использоваться исключительно твердосплавная фреза, поскольку диаметр, доступ, частота вращения шпинделя и геометрия детали благоприятствуют такому подходу. В третьем случае черновая и чистовая обработка могут выполняться с использованием сменных пластин, если конструкция корпуса, геометрия скребка, биение и требования к качеству поверхности оправдывают такой выбор.

Пусть машина покажет истинный предел

Рабочие возможности инструмента проявляются только в пределах рабочей зоны станка. Для небольшой твердосплавной фрезы может потребоваться скорость вращения шпинделя, которую станок не способен обеспечить. Более крупный корпус с сменными пластинами может потребовать крутящего момента, мощности, подачи или жесткости, которые станок не в состоянии обеспечить. Прежде чем удастся достичь номинальной производительности, указанной в любом из каталогов, во время настройки может возникнуть вибрация.

Запись:

• диапазон рабочих оборотов шпинделя под нагрузкой;
• постоянные и краткосрочные ограничения мощности или крутящего момента;
• максимальная регулируемая скорость подачи и ускорение;
• биение шпинделя, держателя и инструмента;
• вылет инструмента и жесткость зажимного приспособления;
• радиальное и осевое зацепление;
• подача охлаждающей жидкости или воздуха и производительность по удалению стружки;
• стабильность заготовки в процессе съема материала.

Не следует называть одну платформу “более жесткой”, не указав диаметр, геометрию корпуса/сердечника, вылет, держатель, форму пластины, способ закрепления и настройку. Монолитный твердосплавный инструмент не имеет соединения с пластиной, однако корпус с заменяемыми пластинами большего размера может быть гораздо более жестким, чем цельный резец меньшего размера с большим вылетом. Нестабильная заготовка может сделать вариант с меньшим усилием более производительным, даже если его теоретическая скорость съема материала ниже.

Сравнение результатов черновой обработки на станке с использованием сменных пластин с высокой скоростью подачи и цельносплавных инструментов наглядно демонстрирует, как геометрия детали, станок, радиус действия и траектория инструмента определяют, сможет ли инструмент с номинально высокой агрессивностью реализовать свои преимущества.

Рассчитать стоимость одной принятой детали

Сама по себе покупная цена приводит к принятию неверных решений. Вставка может казаться недорогой, пока не будут учтены затраты на корпус, неиспользованные углы, трудозатраты на индексирование, повреждения седла и перебои с поставками. Надежный инструмент может казаться дорогостоящим, пока не будут учтены время цикла, качество обработки, затраты на восстановление или возможность отказа от использования второго инструмента.

Используйте одно и то же окно учета для обоих маршрутов.

Рассчитать стоимость одной детали с учетом принятой продукции, а не начатых заготовок. Учитывайте время обработки по накладной ставке цеха, расход инструмента и пластин, трудозатраты на смену инструмента, контроль качества, доработку и брак. Если один из маршрутов предусматривает добавление инструмента для чистовой обработки или исключение какой-либо операции, учитывайте и эту разницу.

Скорость съема материала является частью модели, но сама по себе не является моделью. Более высокая скорость съема материала, приводящая к перегрузке станка, непредсказуемому износу режущих пластин или увеличению объема чистовой обработки, может привести к росту совокупной себестоимости одной детали. Более медленный маршрут обработки также может оказаться невыгодным, если длительность цикла превышает все остальные факторы экономии.

Отслеживайте себестоимость одной детали на достаточном объёме производства, чтобы учесть естественный износ и технологические отклонения. Один новый корпус с новыми вставками и один новый цельный резец не позволяют определить стабильный порог рентабельности.

Подсчитайте количество вариантов отказа, связанных с каждой платформой

При проверке фрезы с сменными пластинками следует обратить внимание на гнезда пластин, винты, повреждения карманов, ориентацию режущих кромок, марку и геометрию пластин, скопление стружки, биение корпуса и распределение нагрузки. Замена пластинки без устранения повреждений или загрязнений в гнезде может привести к повторному выходу из строя. Неодинаковое состояние режущих кромок или использование неподходящих пластин может привести к тому, что на один зуб будет приходиться непропорционально большая нагрузка.

При проверке твердосплавного концевого фрезера следует обратить внимание на износ каналов, повреждения углов, сколы на кромках, состояние покрытия, контакт между хвостовиком и держателем, биение, вытягивание, а также на любые изменения диаметра или геометрии, возникшие в результате повторной заточки. Даже исправный инструмент не всегда обеспечивает приемлемое качество обработки, если его размеры или качество поверхности изменились.

Обе платформы могут выходить из строя по одним и тем же причинам, лежащим выше по цепочке: чрезмерный выступ, плохое состояние держателя, нестабильное закрепление заготовки, неправильное зацепление, повторная резка стружки, неподходящие параметры резания или работа станка за пределами зоны стабильной работы. Прежде чем винить платформу, проведите диагностику всей системы в целом.

Перед выбором платформы определите входные данные

Укажите обрабатываемый материал, операцию, состояние заготовки, диаметр, зону обработки, геометрию углов, способ зацепления, припуски на черновую и чистовую обработку, целевой цикл, требования к качеству, ограничения станка, держатель, смазочно-охлаждающую жидкость, объем и утвержденных поставщиков.

Используйте сменные режущие инструменты страницу для выбора подходящих семейств после определения этих параметров. Укажите фактические данные о корпусе, вставных интерфейсах, классах, размерах, наличии и области применения; страница категории не определяет пригодность для конкретной операции.

Для каждого кандидата необходимо задокументировать сочетание корпуса и пластины или конкретный цельный инструмент. Корпус, для которого невозможно обеспечить стабильную поставку пластин, не является надежной основой. Цельный инструмент, геометрия которого не может быть последовательно заменена, также представляет собой риск для запасов.

Определите оптимальный вариант с помощью A/B-тестирования

Проводите эквивалентные контролируемые испытания в тех случаях, когда экономический кроссовер имеет значение. Обеспечьте сопоставимость материалов, модификаций деталей, станков, приспособлений для закрепления заготовок, состояния заготовки и методов контроля. Используйте данные по резанию, соответствующие каждому из рассматриваемых вариантов, а не применяйте одинаковые команды к разным геометриям.

Регистрируйте время цикла, скорость съема материала, нагрузку на шпиндель, срок службы кромки или режущего инструмента, трудозатраты на смену инструмента, качество поверхности, стабильность размеров, объем доработки, брак и вмешательства оператора. После пробной обработки проверяйте не только деталь, но и корпус или цельный инструмент.

Выберите технологический маршрут, обеспечивающий требуемый приемлемый результат при минимальной устойчивой себестоимости единицы продукции. Результатом может стать использование индексируемых инструментов, твердосплавных инструментов или комбинации двух инструментов. Если принятое решение не выдерживает изменения цены на пластины, срока службы корпуса, срока службы режущего инструмента, коэффициента готовности станка или доли брака, зафиксируйте эту чувствительность, а не представляйте точку пересечения как постоянную.