Gnano orodje v primerjavi s sekundarnim rezkanjem na švicarskih stružnicah

Gnano orodje v primerjavi s sekundarnim rezkanjem na švicarskih stružnicah: Optimizacija natančnega CNC struženja

PFT, Shenzhen

Povzetek: Stružnice švicarskega tipa dosegajo kompleksne geometrije delov z uporabo gnanih orodij (integrirana vrtljiva orodja) ali sekundarnega rezkanja (rezkanje po struženju). Ta analiza primerja čase ciklov, natančnost in obratovalne stroške obeh metod na podlagi kontroliranih poskusov obdelave. Rezultati kažejo, da gnana orodja skrajšajo povprečni čas cikla za 27 % in izboljšajo toleranco položaja za 15 % za značilnosti, kot so prečne luknje in ploske površine, čeprav je začetna naložba v orodja 40 % višja. Sekundarno rezkanje kaže nižje stroške na del za količine pod 500 enotami. Študija se zaključi z izbirnimi merili, ki temeljijo na kompleksnosti dela, velikosti serije in zahtevanih tolerancah.

1 Uvod

Švicarske stružnice prevladujejo v visoko precizni proizvodnji majhnih delov. Ključna odločitev vključuje izbiro medorodje v živo(rezkanje/vrtanje na stroju) insekundarno rezkanje(namenske operacije naknadne obdelave). Podatki iz industrije kažejo, da 68 % proizvajalcev daje prednost zmanjševanju števila nastavitev za kompleksne komponente (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Ta analiza kvantificira kompromise v zmogljivosti z uporabo empiričnih podatkov obdelave.

2 Metodologija

2.1 Zasnova testa

• Obdelovanci: gredi iz nerjavečega jekla 316L (Ø8 mm x 40 mm) z 2 prečnima luknjama Ø2 mm + 1 ploščato luknjo 3 mm.

• Stroji:

  • Orodja v živo:Tsugami SS327 (os Y)

  • Sekundarno rezkanje:Hardinge Conquest ST + HA5C indekser

• Sledene metrike: čas cikla (sekunde), hrapavost površine (Ra µm), toleranca položaja luknje (±mm).

2.2 Zbiranje podatkov

Obdelane so bile tri serije (n=150 delov na metodo). Mitutoyo CMM je izmeril kritične značilnosti. Analiza stroškov je vključevala obrabo orodja, delo in amortizacijo stroja.

3 rezultati

3.1 Primerjava zmogljivosti

*Slika 1: Orodja v pogonu skrajšajo čas cikla, vendar povečajo stroške orodja na kos.*

3.2 Analiza stroškov in koristi

• Točka preloma: Gnano orodje postane stroškovno učinkovito pri ~550 enotah (slika 2).

• Vpliv na natančnost: Gnana orodja odpravljajo napake pri ponovnem vpenjanju in zmanjšujejo variacije Cpk za 22 %.

4 Razprava

Zmanjšanje časa cikla: Integrirane operacije gnanih orodij odpravljajo zamude pri ravnanju z deli. Vendar pa omejitve moči vretena omejujejo težko rezkanje.
Stroškovne omejitve: Nižji stroški orodij za sekundarno rezkanje so primerni za prototipe, vendar kopičijo delo pri rokovanju.
Praktična posledica: Za medicinske/letalske komponente s tolerancami ±0,015 mm je gnano orodje optimalno kljub višji začetni naložbi.

5 Zaključek

Gnana orodja na švicarskih stružnicah zagotavljajo vrhunsko hitrost in natančnost za kompleksne dele srednje do velike količine (> 500 enot). Sekundarno rezkanje ostaja izvedljivo za enostavnejše geometrije ali manjše serije. Prihodnje raziskave bi morale raziskati dinamično optimizacijo poti orodja za gnana orodja.