Hogesnelheidsnijden verkennen: Technisch overzicht & toepassingen

Verspanende bewerking blijft de meest prominente methode van mechanische bewerking en speelt een belangrijke rol in de mechanische productie.

Met de vooruitgang van de productietechnologie onderging de verspanende bewerkingstechnologie tegen het einde van de 20e eeuw een aanzienlijke vooruitgang, die een nieuw tijdperk inluidde dat werd gekenmerkt door de ontwikkeling van snijden met hoge snelheid, de creatie van nieuwe snijprocessen en -methodologieën en de levering van uitgebreide technologische pakketten.

Snijsnijden met hoge snelheid, een snel opkomende geavanceerde productietechnologie met verbeterde verwerkingsefficiëntie en kwaliteit, krijgt tegenwoordig steeds meer erkenning en aandacht van steeds meer technici in industrieel ontwikkelde landen.

Concept en kenmerken van snijden met hoge snelheid

Verspanen met hoge snelheid is een relatief begrip en er is geen eensluidende definitie voor. Het wordt over het algemeen beschouwd als een moderne bewerkingstechnologie die gebruik maakt van superhard materiaal om de snijsnelheid en voedingssnelheid sterk te verhogen en zo de materiaalverwijderingssnelheid, bewerkingsprecisie en oppervlaktekwaliteit te verbeteren. De essentie van machinale bewerking met hoge snelheid ligt in snelheid en nauwkeurigheid.

Vanwege de diversiteit aan gereedschapsmaterialen, werkstukmaterialen en bewerkingstechnologieën is het een uitdaging om een eenduidige definitie te geven van het snelheidsbereik voor hogesnelheidsbewerkingen. Momenteel wordt verspanen met hoge snelheid over het algemeen beschouwd als de spindelsnelheid hoger is dan 10.000 m/min of 5-10 keer de gewone snijsnelheid.

Tijdens het machinaal bewerken met hoge snelheid wordt niet alleen de snijsnelheid aanzienlijk verhoogd, maar is de snelheid van de transportcomponenten van de bewerkingsmachine ook veel hoger dan bij conventioneel snijden, waardoor niet alleen snijtijd wordt bespaard, maar ook de tijd voor ondersteunende bewerkingen drastisch wordt verkort.

Kenmerken van snijden met hoge snelheid zijn onder andere:

1) Hoge verwerkingsefficiëntie.

Met de toegenomen automatisering zijn de hulptijd en ongebruikte reistijd sterk verminderd en maakt de effectieve snijtijd het grootste deel uit van de in-procestijd van het werkstuk. De snijtijd hangt af van de voedingssnelheid en de voedingsgrootte. Hoewel hogesnelheidszagen een kleinere snedediepte heeft, resulteren de hoge rotatiesnelheid van de spindel en de snelle voedingssnelheid in een hogere metaalverwijdering per tijdseenheid, waardoor de bewerkingsefficiëntie natuurlijk toeneemt.

2) Zeer nauwkeurige verwerking.

Snijden met hoge snelheid heeft een hoge materiaalverwijderingssnelheid en vermindert de snijkrachten dienovereenkomstig. Voor dezelfde snijlaagparameters is de snijkracht per eenheid bij hogesnelheidsnijden klein, wat resulteert in minimale krachtvervorming van het werkstuk tijdens het snijden, wat bijdraagt aan de nauwkeurigheid van de bewerking.
3) Hoge verwerkte oppervlaktekwaliteit.

Tijdens het snijden met hoge snelheid is de snijkracht klein, zijn de amplitudeschommelingen minimaal en ligt de excitatiefrequentie gerelateerd aan de spindel ver van de inherente frequentie van het snijprocessysteem, zodat er niet snel trillingen worden gegenereerd.

4) Laag energieverbruik.

Tijdens het snijden met hoge snelheid neemt de metaalverwijdering per vermogenseenheid aanzienlijk toe. Door de hoge verwijderingssnelheid, het lage energieverbruik en de korte bewerkingstijd wordt de benuttingsgraad van energie en apparatuur verbeterd.

Toepassingsgebieden van snijden met hoge snelheid

Momenteel wordt de technologie voor machinale bewerking met hoge snelheid voornamelijk gebruikt in de luchtvaartindustrie, de auto-industrie, de matrijzenindustrie en bij de bewerking van complexe oppervlakken en moeilijk te bewerken materialen. Verspaningstechnologie met hoge snelheid wordt vooral toegepast in de lucht- en ruimtevaartindustrie, waar vliegtuigonderdelen meestal in hun geheel worden gemaakt, met een zeer hoge verspaningssnelheid (meestal meer dan 70%).

In de autofabricage-industrie is de productie geleidelijk overgeschakeld van massaproductie naar gediversifieerde serieproductie om te voldoen aan de gepersonaliseerde eisen van de markt.

Bij het maken van mallen kan de verwerking van holtes in gehard stalen mallen een betere oppervlaktekwaliteit bereiken wanneer de verwerkingsmethoden met hoge snelheid, hoge voeding en lage snijdiepte worden toegepast, waardoor EDM en slijpen minder of zelfs helemaal niet meer nodig zijn, wat aanzienlijke voordelen biedt bij het verkorten van de voorbereidingstijd, het verkorten van de processtroom en het verkorten van de verwerkingstijd.