CNC tekinimo staklėse naudojami įrankiai

​ Tekinimas naudojant kompiuterinį skaitmeninį valdymą (CNC) yra vienas esminių šiuolaikinės gamybos ramsčių. Šis procesas, kurio metu pjovimo įrankis pašalina medžiagą nuo besisukančios detalės ir sukuria cilindrines formas, yra labai svarbus itin reikliose pramonės šakose, tokiose kaip kosmoso, automobilių ir medicinos. CNC staklių potencialas realizuojamas tik tinkamai parinkus ir pritaikius svarbiausią jų komponentą – pjovimo įrankį.

Pjovimo įrankis – tai jungtis tarp staklių ir detalės, taškas, kuriame skaitmeniniai nurodymai virsta fizine realybe. Pagrįstas įrankio medžiagos, geometrijos ir tvirtinimo sistemos pasirinkimas tiesiogiai veikia visus našumo rodiklius:

• Matmenų tikslumą.

• Paviršiaus apdailos kokybę.

• Gamybos ciklų trukmę.

• Operacijos pelningumą ir konkurencingumą.

CNC tekinimo staklių įrankių tipai

Norint suprasti platų siūlomų įrankių asortimentą, juos reikia klasifikuoti pagal funkciją, konstrukciją ir pjovimo kryptį.

Klasifikacija pagal apdirbimo operaciją

Ši klasifikacija grupuoja įrankius pagal konkrečią užduotį, kuriai jie sukurti. Pagrindinės operacijos:

• Tekinimo (išilginio tekinimo) įrankiai: išoriniam detalės skersmeniui sumažinti.

• Galų tekinimo įrankiai: Detalės galiniam paviršiui apdirbti.

• Ištekinimo įrankiai: Vidiniams skersmenims padidinti ar baigti apdirbti.

• Griovelių tekinimo įrankiai: Tam tikro pločio kanalams ar grioveliams daryti.

• Atpjovimo įrankiai: Baigtai detalei nupjauti nuo ruošinio.

• Sriegimo įrankiai: Vidiniams ar išoriniams sriegiams formuoti.

• Nuosklembų tekinimo įrankiai: Nuožulniai briaunai suformuoti.

• Fasoniniai įrankiai: Turi specifinį profilį, leidžiantį per vieną praėjimą sukurti sudėtingas geometrijas.

Klasifikacija pagal konstrukciją

Fizinė įrankio architektūra lemia jo standumą, kainą ir moduliškumą.

• Vientisas (monoblokinis) tipas: Visas įrankis pagamintas iš vieno medžiagos gabalo (pvz., HSS ar vientiso kietlydinio). Jis pasižymi puikiu standumu, tačiau nusidėvėjus ašmenims visą įrankį reikia pakeisti arba pagaląsti iš naujo.

• Lituotas tipas: Tai kietos medžiagos (pvz., kietlydinio) galiukas, prilituotas prie pigesnio plieninio koto. Tai buvo populiarus sprendimas prieš išpopuliarėjant įrankiams su keičiamomis plokštelėmis.

• Prispaudžiamasis tipas (plokštelių laikiklis, keičiamos plokštelės): Tai vyraujanti sistema šiuolaikiniame CNC apdirbime. Ją sudaro daugkartinio naudojimo įrankio laikiklis, laikantis keičiamą pjovimo plokštelę. Nusidėvėjus ašmenims, plokštelė greitai ir pigiai pasukama arba pakeičiama.

Klasifikacija pagal pastūmos kryptį

Įrankio „rankiškumas“ lemia kryptį, kuria jis gali efektyviai pjauti.

• Dešininis įrankis (Right-Hand): Tai dažniausias tipas, skirtas apdirbti judant nuo galinės bobkos (dešinėje) link priekinės bobkos (kairėje).

• Kairinis įrankis (Left-Hand): Skirtas atvirkštinei operacijai – pjauna nuo priekinės bobkos link galinės bobkos.

• Neutralus įrankis: Neturi pageidaujamos pjovimo krypties ir gali apdirbti abiem kryptimis, todėl naudingas profiliavimo ir kontūrinio apdirbimo operacijoms.

Dažniausiai naudojamos CNC pjovimo įrankių medžiagos

Įrankio našumas neatsiejamai susijęs su jo ašmenų medžiagos savybėmis. Ideali medžiaga turi turėti optimalų kietumo (atsparumo dilimui) ir tąsumo (atsparumo lūžiui) derinį.

• Greitapjoviai plienai (HSS): Tai sudėtingi plieno lydiniai, pasižymintys didesniu tąsumu nei kitos medžiagos, todėl atlaiko smūgius ir pertraukiamą pjovimą. Jie naudojami mažo greičio operacijoms, mažiau standžiose staklėse ir minkštoms medžiagoms, pavyzdžiui, aliuminiui ar mažaangliam plienui.

• Kietlydiniai (cementuoti karbidai): Tai universaliausios ir dažniausiai CNC tekinimui naudojamos medžiagos. Jas sudaro kietos volframo karbido (WC) dalelės, sucementuotos kobalto (Co) matricoje. Jos pasižymi puikiu karštuoju kietumu ir atsparumu dilimui, leidžiančiais naudoti kur kas didesnius pjovimo greičius nei HSS.

• Kermetai ir keramika: Kermetai yra atsparesni dilimui nei kietlydiniai ir užtikrina išskirtinę paviršiaus apdailą, todėl jiems teikiama pirmenybė atliekant didelio greičio baigiamąjį apdirbimą. Keramika, dar kietesnė ir atsparesnė karščiui, leidžia naudoti itin didelius pjovimo greičius, tačiau yra labai trapi. Ji naudojama pilkajam ketui ir grūdintiems plienams apdirbti.

• Superkietos medžiagos (CBN ir PCD):

• Kubinis boro nitridas (CBN): Tai antra pagal kietumą žinoma medžiaga ir pasirinkimas „kietajam tekinimui“ (plienų, kurių kietumas didesnis nei 45 HRC, apdirbimui), ketams ir superlydiniams.

• Polikristalinis deimantas (PCD): Tai kiečiausia turima įrankių medžiaga. Ji pasižymi neprilygstamu atsparumu dilimui. Netinka plienams apdirbti dėl cheminio reaktyvumo su geležimi. Naudojama spalvotiesiems metalams (aliuminiui, variui) ir labai abrazyvinėms medžiagoms (kompozitams, armuotiems plastikams).

• Dangos (PVD ir CVD): Tai labai ploni keraminiai sluoksniai, nusodinami ant pagrindo (paprastai kietlydinio), kad pagerintų jo paviršiaus savybes nepakenkiant šerdies tąsumui.

• CVD (cheminis nusodinimas iš garų fazės): Sudaro storas dangas, idealiai tinkančias didelio greičio grubiajam plienų ir ketų apdirbimui.

• PVD (fizinis nusodinimas iš garų fazės): Sudaro plonesnes ir lygesnes dangas, kurioms teikiama pirmenybė baigiamajame apdirbime ir apdirbant medžiagas, linkusias limpti prie ašmenų, pavyzdžiui, nerūdijantįjį plieną ir superlydinius.

Kaip pasirinkti tinkamą įrankį kiekvienai operacijai

Optimalaus įrankio pasirinkimas turi vykti logiškai ir sistemingai, kad būtų įvertinti visi svarbūs kintamieji.

1. Detalės ir medžiagos analizė: Atspirties taškas visada yra detalė. Reikia nustatyti medžiagą (plienai, nerūdijantieji plienai, ketai ir kt.), kad būtų parinkta plokštelės klasė (medžiaga ir danga). Taip pat reikia išanalizuoti geometriją, tolerancijas ir paviršiaus apdailos reikalavimus.

2. Operacijos apibrėžimas: Reikia nustatyti apdirbimo tipą (išilginis tekinimas, griovelių tekinimas ir kt.) ir aiškiai atskirti grubųjį apdirbimą (prioritetas – medžiagos pašalinimas) ir apdaila (prioritetas – tikslumas ir paviršiaus kokybė).

3. Plokštelės geometrijos pasirinkimas:

• Viršūnės kampas: Didelis kampas (pvz., 80°) suteikia tvirtus ašmenis, idealius grubiajam apdirbimui, o mažas kampas (pvz., 35°) suteikia geresnę prieigą sudėtingiems profiliams.

• Plokštelės dydis: Turi būti proporcingas pjovimo gyliui, kad būtų užtikrintas stabilumas.

• Viršūnės spindulys (RE): Didelis spindulys leidžia didesnes pastūmas ir suteikia tvirtesnius ašmenis, tačiau gali sukelti vibracijas. Mažas spindulys sumažina vibracijas ir leidžia pasiekti geresnę apdailą, tačiau riboja pastūmą.

4. Klasės ir drožlių laužiklio pasirinkimas: Atsižvelgiant į medžiagą ir operaciją, parenkama kietlydinio klasė ir danga (CVD grubiajam plienų apdirbimui, PVD nerūdijantiesiems plienams ir baigiamajam apdirbimui). Parenkamas drožlių laužiklis, atitinkantis pastūmos ir pjovimo gylio diapazoną, kad būtų užtikrinta tinkama drožlių kontrolė.

5. Įrankio laikiklio pasirinkimas: Reikia pasirinkti įrankio laikiklį, užtikrinantį didžiausią standumą (kuo trumpesnę iškyšą) ir laisvą prieigą prie apdirbimo zonos be susidūrimo rizikos.

Patarimai, kaip tinkamai naudoti CNC tekinimo staklių įrankius

Tinkamas naudojimas ir priežiūra yra labai svarbūs norint optimizuoti įrankio tarnavimo laiką ir proceso efektyvumą.

Įrankio dilimo diagnostika ir valdymas

Dilimas – neišvengiamas procesas, suteikiantis vertingos informacijos apie apdirbimą. Dilimo stebėjimas yra esminis norint išvengti katastrofiškų gedimų. Dažniausi dilimo tipai ir jų sprendimai:

• Užpakalinio paviršiaus dilimas: Daugiausia sukeliamas per didelio pjovimo greičio. Sprendimas – sumažinti greitį arba pasirinkti dilimui atsparesnę klasę.

• Krateris: Kraterio susidarymas ant įrankio priekinio paviršiaus dėl aukštos temperatūros. Sprendimas – naudoti storesnę dangą (CVD tipo) arba sumažinti greitį.

• Ataugos ant ašmenų (BUE): Prie ašmenų prilipusi detalės medžiaga; dažna esant mažiems greičiams. Sprendimas – padidinti pjovimo greitį arba naudoti lygesnę dangą (PVD tipo).

• Išdaužos / atskilimai: Nedideli ašmenų įtrūkimai, dažnai dėl nepakankamo tąsumo ar vibracijų. Sprendžiama pasirenkant tąsesnę klasę arba sumažinant pastūmą.

Aušinimo skysčių naudojimas

Pjovimo skystis arba aušinimo skystis atlieka daug funkcijų: mažina temperatūrą, tepa, saugo nuo korozijos ir padeda šalinti drožles.

• Gausus aušinimas: Tradicinis metodas, kai tiekiamas didelis aušinimo skysčio kiekis esant mažam slėgiui.

• Aukšto slėgio aušinimas (HPC): Nukreipia aukšto slėgio aušinimo skysčio čiurkšles tiesiai į pjovimo ašmenis. Itin efektyvus drožlėms laužyti ir šalinti, leidžia gerokai padidinti pjovimo parametrus.

Prevencinė staklių priežiūra

Prastai prižiūrimos staklės gali sukelti vibracijas ar netikslumus, dėl kurių įrankis greičiau dyla. Reguliari priežiūros programa, apimanti valymą, tepalų tikrinimą, išlygiavimo patikrą ir ašių kalibravimą, yra labai svarbi norint užtikrinti stabilią ir tikslią platformą, kad įrankiai veiktų tinkamai.