Nový proces obrábania dielov z tepelne odolných zliatin znížil opotrebovanie nástrojov o 15 %

Keď sa tvrdé zliatiny obrábajú tak, akoby ste rezným nástrojom prechádzali plameňom

Stále si pamätám ten zvuk — ostré drviace priečnie, keď karbidová břitová platnička narazí na Inconel 718 pri vysokých posunoch. Iskry, zápach horúcej chladiacej kvapaliny a frustrácia, keď nástroje zlyhajú v polovici cyklu.
Ak ste niekedy obrábali tepelne odolné zliatiny ako Inconel, Hastelloy alebo titán, viete, že opotrebovanie nástrojov je neviditeľným nepriateľom, ktorý ničí produktivitu aj zisky.

Počas posledných šiestich mesiacov náš tím testoval nový hybridný proces kombinovanie adaptívnu kontrolu posunu a dodávanie chladiacej kvapaliny pod vysokým tlakom , navrhnutý špeciálne pre tieto ťažkoobrábateľné materiály. Výsledok? Overené 15 % zníženie opotrebenia nástroja , a až o 11 % kratšia výrobná doba bez poškodenia kvality povrchu.

Čo spôsobuje, že tepelne odolné zliatiny sú také ťažko obrábateľné?

Tepelne odolné zliatiny (HRAs) si zachovávajú pevnosť nad 800 °C. Zatiaľ čo to je výhoda pre letecký priemysel alebo diely pre turbíny, pre životnosť nástrojov je to nočná mora.
Typické problémy zahŕňajú:

• Excesívna rezná teplota vedúca k odlamovaniu hrany.

• Nanášanie materiálu na reznej hrane zlym odvádzaním triesok.

• Tvrdá karbidová difúzia počas predlžovaného kontaktu s vysokým teplom.

Pred našim novým procesom vydržali brieziace vložky často nie viac ako 40–50 minút rezného času než bolo potrebné ich vymeniť – nákladný postup pri malých sériách výroby.

Nový hybridný proces: Reálne testovanie a údaje

Počas testovacej fázy sme zaviedli tri zmeny procesu na Sústružníckom centre DMG Mori NLX 2500 používanie Vložky Kennametal KC5010 smykové Inconel 718 tyče (Ø80 mm).

Hlavná myšlienka:
The adaptívny algoritmus posuvu automaticky upravuje rýchlosť posuvu na základe rezačného odporu. Keď nástroj narazí na tvrdšie miesta alebo zvýšenú teplotu, posuv je dočasne znížený, čím sa zabráni mikro-lomom a stabilizuje sa postup opotrebenia nástroja.

Medzitým, prúdy vysokotlakovej chladiacej kvapaliny pri 12 MPa zlepšujú odvod triesok, čo zníži kontaktovú teplotu približne o 80°C , na základe našich meraní termočlánkov vo vnútri stroja.

Prečo je to dôležité pre nákup a plánovanie výroby

Pre výrobných nákupcov a technikov tento vylepšenie priamo znamená hospodárnejšie náklady.

• 15 % dlhšia životnosť nástroja znamená nižšiu spotrebu vymeniteľných briečok na dávku.

• 11 % kratšie časy cyklu vedú k rýchlejšiemu prechodu výrobou.

• Stály povrchový úprava zníži potrebu opráv po kontrole.

Ak obrábate HRAs v letectvo , energia , alebo medicínske aplikáciách, integrácia adaptívnej regulácie posuvu s chladiacou kvapalinou pod vysokým tlakom môže rýchlo kompenzovať náklady na modernizáciu zariadenia — zvyčajne už za menej ako tri mesiace výroby .

Ako implementovať tento proces vo vašej továrni

Tu je jednoduchý plán, ak zvažujete prijatie tejto metódy:

1. Vylepšite chladiaci systém – Použite čerpadlá schopné dosiahnuť tlak 10–15 MPa.

2. Inštalujte softvér na monitorovanie posuvu – K dispozícii v najnovších CNC riadiacich systémoch.

3. Vyberte karbidové vymeniteľné platne s povrchovou úpravou – Vyberte povlaky TiAlN alebo AlTiN s vysokou stabilitou za tepla.

4. Vykonajte skúšobné rezy – Začnite pri 90 % vašich aktuálnych rezných parametrov a prispôsobujte ich adaptívne.

5. Sledovanie miery opotrebenia – Každých 15 minút prevádzky použite mikroskop na nástroje na presné určenie šírky opotrebenia (VB).

Tip: Mnoho CNC riadiacich systémov, ako napríklad FANUC a Siemens, umožňuje dynamické nastavenie posuvu v závislosti od zaťaženia vretena – čo umožňuje polovične automatizované adaptívne riadenie bez potreby výrazných softvérových investícií.

Odborný pohľad: Kam sa táto technológia ubera

Ďalším krokom pri optimalizácii obrábania je Prediktívna analýza opotrebenia založená na umelej inteligencii , pri ktorej snímače sledujú vibrácie, rezné sily a teplotu, aby predpovedali poruchu vložky ešte pred jej výskytom.
Túto technológiu sme už začali testovať vo svojej výrobnej linke – prvé údaje ukazujú ďalších 5–8 % zvýšenie využitia nástrojov .

Pre nákupné tímy vyhodnocujúce dodávateľov budú mať továrne, ktoré integrujú adaptívny posuv a optimalizáciu chladiacej kvapaliny, jasné výhody v čas cyklu, integrita povrchu a náklady na súčiastku — najmä pri kľúčových komponentoch z liatin pre letecký priemysel a medicínu.