Wystarczające chłodzenie jest kluczowym czynnikiem dla efektywnej obróbki skrawaniem. Dzięki procesom wytwarzania addytywnego firma ISCAR mogła dalej zoptymalizować celowane chłodzenie w dużej liczbie głowic frezarskich. Użytkownicy mogą dzięki temu uzyskiwać wyższe wartości skrawania i korzystać z dłuższych czasów eksploatacji, lepszego odprowadzania wiórów oraz większej pewności procesu.
Jednym z największych wrogów wkładek skrawających (WSP) z węglika tungstenowego jest wysoka temperatura, która powstaje podczas obróbki w obrabianym przedmiocie. Średnie temperatury od 300 do 900 stopni Celsjusza są w tym przypadku możliwe. Wraz ze wzrostem temperatury skraca się żywotność WSP. Ich zużycie wzrasta, co wpływa na jakość obrabianego przedmiotu i negatywnie oddziałuje na jego właściwości obróbcze. Ciepło powstające między narzędziem a obrabianym przedmiotem może zmieniać kształt wióra i deformować WSP.
„Chłodzenie jest w świecie obróbki metali bardzo ważnym czynnikiem – dzięki swojemu pozytywnemu wpływowi na kształt wiórów i temperaturę podczas obróbki może poprawić trwałość narzędzi i zmniejszyć koszty produkcji“, mówi Anton Kress, specjalista ds. produktów frezarskich w ISCAR.
Kanały chłodzące z mniejszą ilością konturów zakłócających
Jako szczególnie skuteczne okazało się chłodzenie pod wysokim ciśnieniem z ukierunkowanym doprowadzeniem medium chłodzącego bezpośrednio do strefy skrawania. „Naszym celem jest zawsze chłodzenie jak najbliżej każdego pojedynczego ostrza i jak najszybsze wprowadzenie jak największej ilości medium chłodzącego pod maksymalnym ciśnieniem do strefy skrawania“ - wyjaśnia. „Dzięki technikom druku 3D mogliśmy dalej zoptymalizować wewnętrzne kanały chłodzące w naszych frezach płaskich i kątowych oraz zwiększyć ciśnienie, ilość i skuteczność medium chłodzącego.“
W przypadku konwencjonalnego chłodzenia kanały odchodzą pod kątem prostym od dużego kanału chłodziwa i prowadzą chłodziwo do wylotu o średnicy około 2,5 milimetra, skąd chłodziwo spływa z góry z odległości od dziesięciu do dwudziestu milimetrów do WSP. „Aby wprowadzić kanały do konwencjonalnie wytwarzanych półfabrykatów, konieczne było również dodatkowe wiercenie, w którym KSS się gromadziło, co redukowało efektywność,” mówi specjalista ds. produktów. Dzięki drukowi 3D ISCAR mogło bezpośrednio umieścić kanały chłodziwa w półfabrykacie.
Te te prowadnice, które mają małe łuki zamiast prostokątnych kątów, mają wyraźnie mniej zakłóceń konturów, a z powodu braku dodatkowego otworu, KSS nie może już zastygać. „W porównaniu do konwencjonalnego chłodzenia, te frezy wytwarzane addytywnie oferują o 20 procent większy przepływ objętości”, wyjaśnia Anton Kress.
Optymalizacja przepływu podwaja objętość
Jednak ISCAR nie byłby ISCAR, gdyby specjalista od narzędzi nie poprawił chłodzenia jeszcze bardziej – w końcu rozwój tutaj nigdy nie stoi w miejscu: „W następnym kroku zoptymalizowaliśmy przepływ kanałów chłodzących w głowicach frezarskich i maksymalnie zwiększyliśmy użyteczne ciśnienie chłodziwa”, wyjaśnia Anton Kress. Aby uzyskać wyższą prędkość wypływu, centralny dopływ chłodziwa ma teraz kształt leja i zwęża się w przejściu do poszczególnych kanałów chłodzących prowadzących do ostrzy.
Rury o średnicy zaledwie jednego milimetra biegną teraz w łagodnych łukach o dużych promieniach, proste odcinki występują tylko bezpośrednio przed wylotem, aby precyzyjnie transportować KSS do ostrza. „W ten sposób udało nam się podwoić przepływ objętościowy oraz wielokrotnie zwiększyć prędkość wylotu i ciśnienie KSS na ostrzu.”
Aby poprawić wydajność chłodzenia, ISCAR przeniósł również wylot chłodziwa na bok komory wiórowej. W zależności od rozmiaru narzędzia skrawającego, dwa lub trzy otwory o średnicy jednego milimetra dostarczają KSS do krawędzi skrawającej. „Odległość między wylotami a narzędziem skrawającym wynosi zaledwie pięć do siedmiu milimetrów” – mówi specjalista ds. produktów. „To przynosi kilka korzyści – strumień KSS jest bardziej zwarty i można go precyzyjniej kierować, a także udało nam się poprawić formowanie wiórów i ich usuwanie.”
Większe bezpieczeństwo procesu i lepsza kontrola wiórów
Wyrażone w liczbach oznacza to: Przy ciśnieniu pompy wynoszącym 80 bar i objętości pompy 46 litrów na minutę, użytkownik przy standardowym chłodzeniu z pięcioma wylotami chłodziwa o średnicy 2,5 milimetra osiąga ciśnienie dziesięciu barów na ostrzu i prędkość wylotu 37 metrów na sekundę, co odpowiada 132 kilometrów na godzinę. W tym samym ustawieniu, używając frezarki JHP z dziesięcioma wylotami o średnicy jednego milimetra, czyli po dwa na ostrze, osiąga ciśnienie 74 barów na ostrzu i prędkość wylotu 122 metrów na sekundę, co odpowiada 441 kilometrów na godzinę.
„Oznacza to, że możemy w krótszym czasie dostarczyć znacznie więcej chłodziwa pod wyraźnie wyższym ciśnieniem do strefy skrawania“, podkreśla Kress i wymienia zalety: „Użytkownik może stosować wyższe wartości skrawania, możliwe są dłuższe czasy obróbcze, osiąga większe bezpieczeństwo procesu i dłuższy czas eksploatacji narzędzia, a także powstaje mniej wiórów zbudowanych.” Chłodzenie strumieniowe ma również duży wpływ na formowanie i usuwanie wiórów: wysokie ciśnienie powoduje, że wióry są bardziej zwarte, a dodatkowo są praktycznie wyrzucane na bok. To chroni narzędzie i poprawia jakość powierzchni.
„Ukierunkowane chłodzenie można stosować już przy ciśnieniu sześciu barów“ – mówi Kress.
„Frezy 3D drukowane z optymalnym przepływem i ukierunkowanym chłodzeniem są dostępne w seriach HELI2000, HELIALU, HELI3MILL, HELIQUAD, HELITANG i XQUAD – znajdzie się odpowiednie narzędzie do każdego zadania frezarskiego.“
Kontakt:
