O mai mare productivitate şi o durată prelungită a duratei de viaţă se numără printre principalele beneficii.
Odată cu apariţia noii tehnologii pentru lame şi a noii metode de prelucrare, producătorii au multe de câştigat prin utilizarea debitării cu axă Y la maşinile cu operaţii multiple şi la centrele de strunjire. Împreună cu o securitate a procesului îmbunătăţită semnificativ, câştigurile impresionante atât la nivel de productivitate, cât şi al duratei de viaţă a sculei reprezintă alte beneficii ale acestui progress important din industrie.
Securitatea şi stabilitatea procesului sunt vitale, deoarece debitarea este, în mod normal, ultima operaţie de strunjire, iar orice rupere a lamei poate duce în această etapă la rebutarea unor piese care prezintă deja multă valoare adăugată. De asemenea, dintr-o mai mare siguranţă a procesului derivă potenţialul unor viteze mai mari de avans şi, prin urmare, o productivitate crescută.
O altă condiţie preliminară a debitării o reprezintă utilizarea de lame subţiri, pentru a minimiza irosirea materialelor şi pentru a optimiza raza de acţiune a sculei în cazul diametrelor mari de lucru. Cu toate acestea, sculele mai înguste prezintă dezavantajul unei stabilităţi scăzute şi, în consecinţă, apariţia de vibraţii, ceea ce duce la compromiterea preciziei şi a calităţii suprafeţei. Debitarea cu axă Y cu noile lame CoroCut® QD de la Sandvik Coromant oferă o soluţie pentru aceste probleme, mărind rigiditatea lamei cu 600% sau cu mai mult. Rezultatul? Companiile de prelucrare pot obţine nu numai tăieturi drepte cu o finisare mai mare a suprafeţei, dar şi câştiguri decisive în cadrul operaţiunilor lor de debitare.
Un principiu simplu
În prezent, axa Y a devenit o funcţie standard la aproape toate maşinile cu operaţii multiple şi o funcţie opţională a multor centre noi de strunjire. Adăugarea unei axe Y la un centru de strunjire oferă o unghiularitate de 90° între cele trei axe lineare, într-un mod foarte similar unui centru de prelucrare cu trei axe.
Debitarea cu axă Y are la bază un principiu destul de simplu. În timp ce sculele convenţionale de debitare se aliniază cu axa X a maşinii, scula cu axă Y a fost pur şi simplu rotită cu 90° în sens antiorar, pentru a se alinia cu axa Y. În configuraţiile convenţionale ale sculelor de debitare, lama de tăiere subţire şi relative lungă şi suportul sunt folosite într-un unghi de 90° faţă de piesa de prelucrat care se roteşte. În acest caz, forţa de aşchiere este divizată în doi vectori, din care vectorul tangenţial este de aproximativ două ori mai mare decât vectorul de avans. Vectorul de forţă rezultant este direcţionat diagonal în sculă, la un unghi de aproximativ 30°; cu alte cuvinte, de-a lungul celei de-a doua secţiuni cu cea mai mică rezistenţă (numai lăţimea lamei este mai puţin rezistentă). Acest lucru se compensează în mod conventional prin reducerea lungimii în consolă şi prin creşterea înălţimii lamei. Dezavantajul ambelor soluţii constă într-o utilizare a sculei care poate fi compromisă.
Însă prin rotirea locaşului vârfului la 90° şi prin folosirea axei Y, lama nou-creată CoroCut QD poate tăia prin piesa de prelucrat în mod principal cu capătul din faţă, ceea ce duce aproape la o aliniere a vectorului de forţă-tăiere cu axa longitudinală a lamei. Analizele FEM efectuate de echipa de cercetare şi dezvoltare a Sandvik Coromant au confirmat că distribuția cea mai favorabilă a forţelor elimină tensiunile critice care sunt tipice lamelor convenţionale şi măreşte rigiditatea la încovoiere la o adâncime maximă de aşchiere de 60 mm (2,36 ţoli) de peste şase ori. Or, susceptibilitatea de deformare plastică şi instabilitate este redusă la o şesime în cazul designului cu axă Y, raportat cu deformarea tipică la lamele convenţionale de debitare.
Beneficiile debitării cu axă Y
Creşterea cu peste 600% a rigidităţii lamei permite o productivitate substanţial mai mare şi lungimi mai mari în consolă fără nicio pierdere a stabilităţii, ceea ce duce la o ameliorare a productivităţii sculei în egală măsură. Datorită acestei caracteristici de performanţă, piesele pot fi prelucrate mai aproape de universal, pentru a economisi material şi pentru a ameliora stabilitatea operaţiunii. În locul rigidităţii lamei de debitare şi al suportului sculei, plăcuţa reprezintă acum problema pentru creşterea performanţei operaţiunilor de debitare. Recomandarea generală în ceea ce priveşte barele de debitare este de a minimiza lungimea mare în console sau, la o lungime mare în consolă, de a utiliza o geometrie de aşchiere uşoară sau de a reduce avansul. O valoare-limită comună pentru un avans redus este o lungime mare în console care depăşeşte de 1,5 ori înălţimea lamei. Cu toate acestea, cu utilizarea sculelor cu axă Y, se pot obţine lungimi mai mari în consolă fără a face rabat în ceea ce priveşte vitezele optime de avans, geometriile de aşchiere sau dimensiunile sculelor.
Au fost efectuate deja multe studii de caz de clienţi de succes care implică diverse piese, de la supape magnetice şi şuruburi la role cu rulmenţi şi carcase de pompă. În toate cazurile, avansul debitării cu axă Y ar putea să fie cel puţin dublat faţă de metodele existente, ducând la creşteri ale productivităţii de 100-200%, pe lângă măriri ale duratei de viaţă a sculelor de până la 70%. În alt caz de test efectuat de clienţi care evidenţiază potenţialul axelor Y de a debita diametre mai mari decât era posibil anterior, procesul a înlocuit cu succes tăierea cu bandă pentru o bară Inconel cu diametrul de 180 mm, rezultând o creştere a productivităţii de 550% datorită timpilor de prelucrare reduşi considerabil.
Aspectele specifice maşinii legate de debitarea cu axă Y
Pe scurt, clienţii îşi pot atinge potenţialul deplin în ceea ce priveşte maşinile multitask sau centrele de strunjire CNC printr-o mai bună utilizare a axei Y. Centrele de strunjire se folosesc în mod general pentru producţia în masă pentru barele laminate, în mod normal cu un diametru de până la 65 mm (2,56 ţoli), iar în acest tip de prelucrare, cele mai mari avantaje ale debitării cu axă Y sunt reprezentate de o productivitate crescută şi de o calitate sporită a suprafeţei.
Pentru centrele multitask, lamele de debitare cu axă Y oferă în primul rând o accesibilitate sporită şi capacitatea pentru diametre mai mari. Un test preliminar a confirmat o creştere de 50% a lungimii în consolă atunci când se taie o bară convenţională cu diametrul de 120 mm la capacitatea maximă de avans a plăcuţei. S-a obţinut o creştere a productivităţii de 300% fără nicio complicaţie a siguranţei procesului.
La un centru multitask, ansamblurile tipice de scule, precum un adaptor de lamă Coromant Capto® C6 sau HSK63T, sunt deseori relative lungi pentru a permite să se ajungă de la mandrina principală la mandrina inferioară. Prin urmare, întregul ansamblu este mai puţin rezistent în direcţia X, comparativ cu sarcina axei Y, în cazul căreia forţa de aşchiere este direcţionată în ansamblul de scule şi arborele principal al maşinii. Sunt aplicabile condiţii similare multor centre de strunjire dotate cu opţiunea de frezare/ sculă antrenată pe axa Y.
Ansamblurile tipice de scule cu axă Y, care au în mod normal un adaptor VDI sau un adaptor de lamă pentru unitatea de prindere adaptată maşinii, sunt lungi şi subţiri pentru a ajunge de la mandrina principală la cea inferioară şi permit debitarea aproape de mandrină. De asemenea, rezultatul este o montare puţin rezistentă în direcţia X, comparativ cu sarcina axei Y, în cazul căreia forţa de aşchiere este direcţionată în ansamblul de scule şi capul revolver. Debitarea cu axă Y poate ajuta la eliminarea ambelor probleme de acest tip.
Cum începem
O investiţie în debitarea cu axă Y reprezintă în principal o modificare a abordării operaţiunilor de debitare şi a modalităţilor aferente de lucru. Procesul oferă o modalitate de a utiliza la maximum capacităţile maşinilor care sunt dotate deja cu o axă Y. Alternativ, aceasta reprezintă o opţiune care poate determina o creştere semnificativă a operaţiunilor de debitare la o maşină nouă sau o structură modificată a procesului.
Vă reamintim că aproape orice centru multitask sau orice centru de strunjire care are în dotare o axă Y şi un alimentator de bare se poate utiliza pentru debitarea cu axă Y, oferind astfel şansa de a reduce inventarul de scule, deoarece nu mai sunt atât de necesare nişte lame speciale. Alte avantaje ale debitării cu axă Y includ necesitatea unor modificări minime ale structurii tipice a producţiei; utilizarea aceluiaşi program pentru toate componentele; şi capacitatea de a efectua economii reale de timp atunci când piesa de prelucrat este fixată la ambele capete, deoarece nu mai sunt posibile alte operaţii în timpul debitării.
În cele din urmă, debitarea cu axă Y oferă oportunitatea de a efectua o reducere a investiţiei semnificativă datorită unei investiţii iniţiale extrem de mici, prin programarea iniţială şi costurile normale cu sculele. Reducerea investiţiilor va fi facilitată şi prin ameliorări semnificative ale producţiei cu un regim de aşchiere mai mare.
