Jak by měla obráběcí centra správně vybírat držáky nástrojů?

Přesná obráběcí centra v kombinaci s pokročilými řeznými nástroji mohou poskytnout vynikající produktivitu řezání kovů. Jako zásadní rozhraní mezi řeznými nástroji a vřeteny obráběcích strojů je držák nástroje rozhodující pro dosažení vysoké produktivity. Jak tedy vybrat, použít a udržovat nejvhodnější držák nástrojů pro potřeby výroby?
01 Faktory obrobku ovlivňující výběr držáku nástroje
Faktory, které ovlivňují výběr držáku nástroje, zahrnují obrobitelnost materiálu obrobku v každé operaci a konfiguraci finálního dílu, která může určit velikost držáku nástroje potřebnou k dosažení specifického profilu nebo vlastnosti. Rukojeť by měla být co nejjednodušší a snadno použitelná, aby se minimalizovala možnost chyb obsluhy.
Základní komponenty obráběcích strojů hrají zásadní roli – rychlé obráběcí stroje s lineárním vedením plně využijí nástrojové držáky určené pro vysokorychlostní aplikace, zatímco obráběcí stroje se skříňovými drážkami poskytují podporu pro těžké obrábění. Víceúčelové obráběcí stroje mohou současně dokončit soustružení a frézování/vrtání.
Držák nástrojů si můžete vybrat i podle strategie zpracování. Například za účelem maximalizace produktivity v procesech vysokorychlostního řezání (HSC) nebo aplikacích vysoce výkonného řezání (HPC) si dílny vyberou různé řezné nástroje. První zahrnuje malou hloubku řezu HHS, zatímco druhý se zaměřuje na výrobu vyšších rychlostí úběru kovu na obráběcích strojích s dostatečným výkonem, ale omezenou rychlostí.
Nižší opakovatelné radiální házení pomáhá zajistit konstantní míru záběru nástroje, čímž snižuje vibrace a maximalizuje životnost nástroje. Vyvážení je zásadní a vysoce kvalitní nástrojové držáky by měly dosahovat přesné dynamické vyvážení při G2,5-25000 ot./min. (1 g. mm). Zpracovatelská dílna může na základě aktuální situace určit systém držáků nástrojů, který dokáže ekonomicky uspokojit její výrobní potřeby, nebo se poradit s dodavatelem nástroje.
02 Každý typ rukojeti by měl splňovat specifické požadavky na proces
Ať už se jedná o jednoduchý boční pevný typ, typ pláště, tepelně smrštitelný typ, mechanický typ nebo hydraulický typ, rukojeť nástroje by měla splňovat specifické požadavky procesu.
Pružinové kleštiny a výměnné objímky jsou nejběžněji používané techniky kruhových držáků nástrojů. Ekonomicky efektivní ER poskytuje různé velikosti a dostatečnou upínací sílu pro dosažení spolehlivých lehkých frézovacích a vrtacích procesů. Vysoce přesný držák nástroje s pláštěm ER má nízkou radiální házivost (<5 µ m at the tool tip) and a symmetrical design that can be balanced for high-speed processes, while the reinforced type can be used for heavy-duty machining. The ER tool holder is easy to quickly convert and can adapt to various tool diameters.
Rukojeť nástroje pro tepelnou roztažnost může poskytnout silnou upínací sílu s 3 při 3xD μ Soustřednost m a vynikající dynamickou vyváženou hmotu. Kompaktní design rukojeti umožňuje snadný přístup ke složitým funkcím součástí.
Vylepšené držáky nástrojů mohou provádět středně těžké až těžké frézování, ale upínací síla závisí na toleranci vnitřního průměru držáku nástroje a držáku nástroje. Nástroje pro řezání tepelnou roztažností vyžadují nákup speciálních topných zařízení a proces zahřívání/chlazení vyžaduje delší dobu instalace než pouhé přepínání pláště.
Mechanické frézovací sklíčidlo poskytuje silnou upínací sílu a vysokou radiální tuhost prostřednictvím několika řad jehlových ložisek. Tato konstrukce může dosáhnout náročného frézování a rychlé výměny nástrojů, ale házivost může být větší než u plášťového systému. Velikost mechanických sklíčidel je obvykle větší než u jiných typů držáků nástrojů, což může omezit schopnost nástroje dosáhnout určitých prvků součásti.
Ve srovnání s mechanickými sklíčidly mají hydraulická sklíčidla, která využívají hydraulický tlak k vytvoření upínací síly, méně vnitřních součástí, což má za následek relativně štíhlý vzhled. Radiální házení hydraulického sklíčidla je relativně nízké a může účinně rozšiřovat otvory, vrtat otvory a provádět lehké frézování při vysokých otáčkách vřetena, ale je citlivé na velká radiální zatížení.
Vřeteno 03 nebo kónický konec určuje schopnost přenosu točivého momentu a přesnost ustavení nástroje
Stejně důležité jako upevnění řezného nástroje s držákem nástroje je také instalace držáku nástroje na vřeteno obráběcího stroje. Tradiční kužel stopky nástrojů BT, DIN a CAT je vhodný pro menší obráběcí stroje, ale může být omezen při vysokorychlostním obrábění. Modely, které přicházejí do styku s kuželem a koncovou plochou rukojeti nástroje na obou stranách, mohou poskytnout vyšší tuhost a přesnost, zejména v případech velkého vyložení. Spolehlivý přenos většího točivého momentu vyžaduje větší velikost kužele. Například nástrojový držák HSK-E32 nemůže nahradit HSK-A125A v těžkém obrábění.
Volba kuželovitého tvaru rukojeti se obvykle liší podle regionu. V polovině-1990s byly 5-osové obráběcí stroje stále populárnější a právě v tomto období se v Německu začala objevovat společnost HSK. Držáky nástrojů CAT se používají hlavně ve Spojených státech, zatímco v Asii jsou držáky nástrojů BT velmi oblíbené a často se dodávají v modelech s oboustranným kontaktem kužel/konec.
HSK se běžně používá pro 5-osové obrábění. Spojení PSC (Polygonal Clamping System: Capto) a KM se používají hlavně pro multitaskingové obráběcí stroje, využívající normy ISO. KM a Capto jsou oba modulární systémy, které umožňují montáž konkrétních délek nástrojů kombinací prodlužovacích nebo redukčních tyčí. S rostoucí popularitou multitaskingových obráběcích strojů jsou stále populárnější nástrojové držáky, které mohou dosáhnout typů obrábění, jako je soustružení, frézování a vrtání v jednom upínacím procesu.
04 Shrnutí
Obráběcí dílna musí přikládat důležitost důležitosti nástrojových držáků v obráběcím systému a rozumět tomu, jak správně sladit správný nástrojový držák s konkrétními obráběcími stroji, strategiemi obrábění a obrobky, aby se zvýšila produktivita a snížily náklady.
Budoucí technologická vylepšení se již nebudou omezovat na samotnou rukojeť. Použití softwaru a RFID štítků pro správu nástrojů je základním prvkem výroby řízené daty a stává se stále běžnějším. Pokrok v technologii držáků nástrojů zahrnuje držáky nástrojů vybavené senzory, které mohou v reálném čase monitorovat sílu působící na držák nástroje. Shromážděná data umožňují operátorům upravovat parametry obrábění během procesu obrábění a lze je dokonce automaticky upravovat prostřednictvím umělé inteligence (AI) připojené k řídicí jednotce stroje. Tyto technologie a další nové technologie dále zvýší hodnotu výrobního příspěvku držáku nástroje v procesu obrábění.