עיבוד מהיר (HSM) היא טכנולוגיה חשובה בשימוש נרחב בטכנולוגיית כרסום מודרנית. על ידי יישום טכנולוגיית כרסום HSM, ניתן לא רק לכרסם חומרים רכים וקשים שונים, אלא גם להגיע לדיוק מעולה של חלקי העבודה. מאמר זה מתאר את דרישות ה-HSM עבור כלים ומחזיקים.
1. דרישות HSM לכלי חיתוך
1. גיאומטריה
רטט הכלים משפיע ישירות על איכות פני השטח המתקבלת על ידי עיבוד שבבי. לכן, חשוב ביותר לשמור על כוח חיתוך אחיד על הכלי במהלך גימור HSM כדי למנוע רטט של הכלי.
השפעת המאפיינים הגיאומטריים הסמוכים של הכלי על כוח החיתוך:
• ריכוזיות טובה מקלה על חלוקת עומס אחידה על קצה החיתוך
• חפיפה גדולה יותר של קצה החיתוך עבור מאפייני כוח חיתוך אחידים (זווית סליל גדולה יותר ומספר חלילים)
• אורך חיתוך קצר לקשיחות טובה יותר (קוטר הפיר מצטמצם מעט בהשוואה לקירות מכונה תלולים)
• מצב חתך ליבה הטוב ביותר עם ריכוז מתח מינימלי בחריץ
ניתן לעבד חומרים בעלי חוזק גבוה באמצעות HSM, כלומר העמידות בפני דפורמציה עולה עם קשיות החומר המיועד לעיבוד. העומס המוגבר על קצה החיתוך דורש עיצוב יציב של הגיאומטריה של קצה החיתוך. עם זאת, ייווצר חום חיכוך יותר באזור החופשי של משטח העבודה במהירות חיתוך גבוהה, מה שאומר שיש להפחית את זווית המרווח של הכלי. לכן, הגדלת היציבות של קצה החיתוך יכולה להיות מושגת רק על ידי הפחתת זווית השיפוע. במקרים בהם החומר קשה מאוד וחומר הכלי שביר, הדבר עלול אף לגרום לזווית שפוע שלילית.
רדיוסים מתאימים מדויקים טחונים בקצה הלהב כדי למנוע מצבים של חום אדום או שבירה חלקית של הקצה כאשר מתחמם לפתע.
אם דיוק הצורה של חומר העבודה נדרש להיות גבוה מאוד, לרדיוס החלק הכדורי של כלי הגימור בו נעשה שימוש יש השפעה ישירה על דיוק הצורה של חומר העבודה המיועד לעיבוד. לכן, כתנאי בסיסי, חשוב מאוד להשתמש בכלים בעלי סובלנות רדיוס הדוקים מאוד (בתחום המיקרון) במהלך הגימור של חלקים עדינים מאוד.
2. חומרים וציפויים
חומר הכלי חייב להיות קשה יותר מהחומר לעיבוד. ככל שהבדל הקשיות בין חומר העבודה לחומר הכלי גדול יותר, כך הבלאי של הכלי קטן יותר ואורך חיי הכלי ארוך יותר. בגלל הטמפרטורות המקומיות הגבוהות, יש צורך גם לוודא שחומר הכלי עמיד בפני חמצון.
תנודות גדולות בעומס תרמי והצורך בעמידות חמצון של חומר הכלי מובילים לצורך בסופו של דבר בציפויים על גופי כלי טונגסטן קרביד עדינים.
מערכות ציפוי בדוקות כמו TiN, TiCN ו-TiAlCN מגיעות במהירות לגבולותיהן בעיבוד HSM. לכן פותחו מערכות ציפוי רב רכיבים, המבוססות על ניטרידים בעלי תכולת אלומיניום גבוהה, בשילוב אלמנטים נוספים כגון איטריום, ונדיום או טנטלום. ניתן להשיג ביצועים גבוהים יותר גם באמצעות מבנים ננו-שכבתיים, CBN ו-PKD.
2. דרישות HSM למחזיקי כלים
בשל מהירויות הציר הגבוהות הנדרשות בעיבוד שבבי HSM, עדיף להשתמש במערכות מחזיקי הכלים HSK-A ו-HSK-E. מכיוון שאוגן מחזיק הכלי מותקן על ראש הציר, למחזיק הכלי יש תמיכה מכנית מוגדרת בכיוון Z, כך שבמהירויות גבוהות יותר הוא לא נגרר לתוך הציר בגלל כוחות צנטריפוגליים מוגברים.
ייתכן שטעויות בסיסיות כבר התרחשו בשלב הכנת התהליך, מה שהופך פחות רעידות ובקרת תהליך בטוחה לבלתי אפשריים. כדי להשיג עיבוד HSM יציב, חיוני לאזן ולבדוק את היישור של מכלול הכלי ומחזיק הכלים לפי הצורך. יש לקחת בחשבון גם את מגבלת מהירות הסיבוב הקשורה למסה הלא מאוזנת.
מערכת כלים סיבוביים לא מאוזנת או שגויה תגרום ל:
• איכות משטח ירודה מאוד
• חיי כלי נמוכים מאוד
• יציבות ובטיחות תהליכים לקויים
• נזק אפשרי לציר הכרסום
את חוסר האיזון והחריגה מהקונצנטריות האידיאלית שנגרמו כתוצאה משינויים פתאומיים בתהליך ניתן לראות בבירור מאוד בתרשים הסכמטי שלהלן:
אין סטייה בהשוואה לריכוזיות מושלמת: חספוס תיאורטי קטן יותר
סטייה מריכוזיות מושלמת: חספוס תיאורטי גדול יותר
למסת האיזון יש השפעה חשובה על הביצועים הדינמיים של כל המערכת המסתובבת.
חוסר איזון שווה ערך לכך שעצם אקסצנטרי מסתובב. גוף אקסצנטרי זה יכול לגרום לכוח צנטריפוגלי שגדל באופן ריבועי עם מהירות הסיבוב. המשמעות היא שאותו חוסר איזון משרה כוח צנטריפוגלי פי 441 על ציר ב-42,000 סל"ד מאשר על ציר ב-2,000 סל"ד (212=441). לכן, לחוסר איזון של סידור מחזיק הכלים בעיבוד מהיר יש השלכות שליליות בולטות במיוחד.
יישום טכנולוגיית הידוק כלים ב-HSM, אתה יכול להשתמש במחזיקי כלים עם:
• קולטים ו
• מפחיתים
מערכות חלופיות כגון מחברי Weldon אינן מומלצות מכיוון שיש להן חסרונות משמעותיים בעיבוד HSM.
הודות לתכונות השיכוך הטובות של מחזיקי הכלים המאוחסנים אשר נותנים תוצאות טובות בתהליך החיספוס, יחד עם המפרקים המצמצמים ניתן להגיע לדרגה גבוהה מאוד של קשיחות וחזרה. זה חיוני כדי להשיג משטח עבודה מושלם. שימוש במפחיתים מאפשר לך להשיג ריכוזיות מדויקת מאוד (פחות מ-0.003 מ"מ סטייה) ומומנט העברה גבוה.
מבנה עיצובי של מחזיקי כלי צמצום שונים: מומנט ההולכה תלוי במבנה העיצובי של ציוד ההידוק; מבני עיצוב שונים, הם עשויים להיות שונים מאוד.
