Vad är egentligen höghastighetsbearbetning?

DATRON CNC fräsmaskin med höghastighetsbearbetning

För resultat med hög precision och högkvalitet så måste man se till att kombinationen av de olika faktorerna blir rätt.

Höghastighetsbearbetning
Ibland rör vi oss med termer och uttryck som kan vara bra att förklara lite närmare. När det gäller termen "höghastighetsbearbetning" (även känd som high-speed-cutting) är det en term som har ökat betydligt inom tillverkningsindustrin under de senaste 5 till 10 åren. Ibland definieras den löst som helt enkelt fräsning vid tillräckligt höga varvtal, men verkligheten bakom höghastighets-bearbetning är lite mer nyanserad och kräver lite mer uppmärksamhet på grund av de betydande vinsterna som den ger. Forskning och utveckling av metoden för höghastighetsbearbetning avancerade mest markant i slutet av 70-talet och i början av 80-talet genom Advanced Manufacturing Research Programmet som var finansierat av DARPA. Målet med programmet var att hitta metoder för snabbare materialavverkning genom att använda betydligt högre varvtal och matningshastigheter än vad man traditionellt använde. I programmet testades skärhastigheter (Vc) som varierade från så lite som 0,05 in/min till så höga som 960.000 in/min och mer därtill. Liknande forskning bedrevs i Europa under mitten av 1980-talet vid det tekniska universitetet i Darmstadt.

Resultatet av dessa forskningsinsatser var att man hittade några viktiga faktorer, som att höghastighetsbearbetningen varierade beroende på vilket material som bearbetades och man såg även att det var av stor betydelse hur fräsverktygets skärgeometri såg ut. Man kom fram till att: När tröskeln till höghastighetsområdet har nåtts börjar man se fördelarna med den här bearbetningsmetoden.

Vilka är fördelarna?

Ökad bearbetningsnoggrannhet
När skärhastigheten ökar så minskar skärkraften på grund av ett fenomen som kallas tixotropi. Med det menas att egenskapen hos ett material blir "arbetsmjukt" när det utsätts för verktygets skäregg. Materialet återgår sedan till den ursprungliga hårdheten när skärprocessen är klar. Den här egenskap gäller särskilt för aluminiumlegeringar, vilket gör aluminium till ett idealisk material för höghastighetsbearbetning.

Förbättrad ytfinish
Allmän kunskap om maskinbearbetning påvisar att friktionsvärme i en fräsprocess genereras lika mycket på vardera sida av verktygets skäregg (vilket står för nästan 80% av all inducerad friktionsvärme) och ytterligare 20% genereras av deformationen eller böjningen av det resulterande spånet. I en höghastighetsbearbetning evakueras spånorna i en så hög takt att merparten (ca 60%) av denna friktionsbaserade värme inte hinner ledas ut i det omgivande arbetsstycket eller till själva fräsverktyget. Som ett resultat av detta uppnås överlägsen kvalitet på ytfinishen.

Minskad gradbildning
Baserat på studier som fokuserat på bästa praxis för höghastighetsbearbetning observerades en märkbar minskning av gradbildning när en tillräckligt hög skärhastighet hade uppnåtts. Den minskade gradbildningen är ett resultat av skärhastigheten och att man har ett fräsverktyg med rätt utformat skär - det vill säga att skärgeometrin är helt rätt. Kort sagt, ett fräsverktyg med ett skär som är korrekt utformat för att passa själva arbetsmaterialet och som roteras med tillräckligt hög hastighet kommer att ge ett snitt som är tillräckligt snabbt för att klippa av materialet helt och rent - och därmed minskas eller elimineras bildandet av grader.

Förbättrad spånevakuering
I likhet med att gradbildningen minskar så är också förbättringen av spånevakuering en stor fördel vid höghastighetsbearbetning. Med en skärhastighet på över 500 m/min och ett fräsverktyg med ett skär som är optimerat för att evakuera en stor mängd spånor på kort tid så kan den resulterande spånmängden matas ut från bearbetningsområdet med hög en mycket hastighet. Det här minskar krafigt risken för ombearbetning av spånor eller skador på sjäva arbetsstycket.

Kort och gott om varvtal
- Höghastighetsbearbetning i stål, gjutjärn och nickelbaserade legeringar kan utföras vid spindelhastigheter mellan 8000 - 12000 varv/min om tillverkaren kan anpassa sina strategier därefter.

- Höghastighetsbearbetning av icke-järnhaltiga material som mässing, aluminium och plast kräver mycket högre spindelhastigheter på 25 000 - 50 000 varv/min eller mer.

DATRON AG är mycket duktiga på frästeknologi och har utvecklat både CNC-fräsmaskiner och CNC-fräsverktyg i över 20 år.

Läs gärna mer

SOLECTRO AB
www.solectro.se

2024-06-26 - Industritorget