A HSC technológia részletes bemutatása 2.rész

A négy részes cikksorozatunkban a GF AgieCharmilles Mikron cég által készített a HSC technológiát átfogóan ismertető tanulmányát olvashatják, mely nyomtatott formában júniustól a Műszaki Magazinban is megjelenik. Regisztrált felhasználóinknak a teljes tanulmány PDF formátumban is elérhető a letöltési oldalunkon.

Egy új marási projekt kezdetén az alábbi alapvető kérdésekkel szembesülünk:

  1. Melyik szerszámgép szükséges az én követelményrendszeremhez?
  2. Melyik megmunkálási stratégia kecsegtet sikerrel?

Segítség lehet az, hogy először a szükséges folyamatlépéseket azonosítjuk a specifikus követelményekkel. Ezzel az első klasszifikációval történhet meg az alkalmas szerszámgép kiválasztása. A következő lépésben kerül sor aztán az alkalmas megmunkálási stratégia kiválasztására.

Szerszámgép kiválasztása

HSC-kritérium

Nagyításhoz kattintson a képre!

Az alkalmas szerszámgépet elvileg egy ellenőrző lista alapján lehet meghatározni, aminek az alábbi HSC-kritériumokhoz kellene igazodnia:

Amennyiben széles körű nagyoló megmunkálás szükséges egy munkadarabon, a viszonylag alacsony megengedett forgácsolóerő miatt alaposan meg kell vizsgálni a gyártás gazdaságosságát egyetlenegy felfogásban. Még akkor is, ha egy robusztus felépítésű HSC-marógépen – nagy megen-gedett forgácsolási erővel – széles körű nagyoló megmunkálások valósíthatók meg, a HSC-marógép a legnagyobb hasznot a 3D kontúrsimító maró megmunkálásoknál hozza. Ez a valódi erőssége.

Munka-előkészítés a CAx-folyamatláncban

Konstrukciós adatok átvétele

A CAM-folyamatlánc a CAD-rendszerből való adatátvétellel kezdődik. Elvileg két interfésztípus különböztethető meg:

  • közvetlen natív interfész a CAD és a CAM között
  • gyártótól függő adatformátum az adatcseréhez, mint pl. STEP (térfogatmodell) vagy IGES (felületmodell)

Adatok előkészítése

A HSC-folyamat legfontosabb célkitűzéseit – precizitás és felületminőség – a rossz adatminőség közvetlenül veszélyeztetheti. Ezért a 3D adatok geometriai előkészítése a CAM-rendszerben gyakran lehet szükséges még az NC-programozás előtt.

Két alapvető dolgot kell figyelembe venni:

  • konstrukciós és formátumhibák kiküszöbölése
  • alkalmas approximációs tűrés kiválasztása a digitális adat-feldolgozásban

A 3D modellekben előforduló konstrukciós és formátumhibák közül az alábbiak említhetők meg:

  • lyukak és túlfutások a felületeken
  • lebegő vagy „zajos” felületek
  • hiányzó átmenetek a csatlakozó felületekhez
  • miniatűr szegmensek, melyek javítás miatt keletkeznek
  • választott konstrukciós tűrések a geometriai elemek approximációjához (közelítéséhez)

A 3D modellek approximációs tűrésére vonatkozóan az alábbi ökölszabály érvényes:

Approximációs ökölszabály

Munkaszervezés

Mivel a kissorozatú és egyedi gyártás programozási ideje gyor-san elérheti a gépi főidő tartományát, a CAM-folyamatláncban a munka megszervezése jelentős megtakarítási potenciált rejt magában. A munkaszervezés lehető leghatékonyabb kialakításához a vezető CAM-fejlesztő cégek integrált feature- és makrótechnológiákat kínálnak. A feature- és makrótechnológia a felhasználó számára messzemenően automatizált programozást tesz lehetővé (úgynevezett makrók alkalmazása) standardizált geometriaelemekkel (úgynevezett feature-ökkel). Ennek során a munkadarabot különböző geometriaelemekre bontjuk szét, melyekhez aztán a szükséges megmunkálások automatikusan hozzárendelődnek. A megfelelő adatbank tartalmazza a megmunkálási stratégiákat és technológiai paramétereket.

Megmunkálási stratégia kiválasztása

Nagyolási műveletek

A nagyolási műveletnél a marási stratégia kiválasztása befolyásolja a forgácsolóerők irányát és nagyságát, és így kihat az erőfolyamban található gépelemek folyamatstabilitására és élettartamára. A nagyolással a cél az, hogy a térfogatleválasztás legnagyobb részét a lehető leghatékonyabban végezzük el. Az alkalmas nagyolási stratégiát ennek megfelelően kell definiálni, melynek során a felületminőség- és kontúrpontosság-jellemzők itt még alárendelt szerepet játszanak.

A megmunkálandó munkadarabtól függően (mélyedés vagy mag) a stratégiák specifikus előnyökkel és hátrányokkal bírnak. Például:
Fogásmélység

  • kihatás a maradékanyag-kontúrra
  • pályahossz a telibe marásnál
  • átfogási/körülfogási szög a sarkokon

A HSC-folyamat szempontjából előnyös, ha a fogásvétel a Z síkban rámpa vagy csavarvonal formájú merülő mozgásokkal és csökkentett előtolásokkal történik, valamint ha a szerszámpálya sarkai lekerekítésre kerülnek, hogy elkerüljük a szerszám hátlapjával való forgácsolást vagy a szerszám felizzását.

Az alábbi pontok fontosak:

  • fogásmélység (kihatás a maradékanyag-kontúrra)
  • választás a két kibontó stratégia közül konstans Z sík esetén
  • HSC-specifikus kiegészítő funkciók használata, hogy nagyfokú folyamatbiztonságot érhessünk el
Stratégia

Elősimítási művelet

Az elősimítás célja az, hogy a folyamat végén konstans ráha-gyás keletkezzen az egész munkadarab kész kontúrján. A rá-hagyás méretét a simításnál használt szerszám tervezett fo-gásvételéből vezetjük le. Mivel az elősimítási folyamatot legtöbbször még nagy szerszámátmérővel végezzük, az elő-simítási műveletben szegmentált és lépcsős felületek, vala-mint a kis belső rádiuszokban lévő maradék anyag utómun-kát igényel, és azokat még el kell távolítani.

Elméletileg két stratégiai lehetőség áll rendelkezésre:

  • elősimítás elvégzése simító stratégiával, ráhagyás csökkentése lépésenként
  • maradékanyag-ciklusok a maradékanyag-szigetek szelektív eltávolításához

Ráhagyásalakzat Hogy melyik stratégia hozza az adott időpontban a nagyobb hasznot, a munkadarab topográfiájától és a választott nagyolási stratégiától függ. Ha a maradékanyag-szigetek a végső kontúrhoz képest nagy ráhagyással rendelkeznek, akkor jobban megéri a maradékanyag-ciklusok szelektív használata. Ha azonban többé-kevésbé egyenletesen eloszló maradék érdességről van szó, akkor az elősimító stratégia lehet érdekes lépésenként csökkentett ráhagyással. Végeredményben a döntés során mérlegelni kell, hogy azt a stratégiát részesítsük előnyben, amelyiket a legkevesebb üresjárattal és gyorsjárattal lehet kivitelezni. A két stratégia ésszerű módon kombinálható is, így előnyös lehet, ha először egy nagyobb szerszámmal az első megnevezett stratégiát alkalmazzuk, majd egy kisebb következő szerszámmal a maradékanyag-szigeteket távolítjuk el, melyek minimálisan nagyobb ráhagyással rendelkeznek.

Csavar formájú merülő mozgás a következő Z sík eléréséhez

Csavar formájú merülő mozgás a következő Z sík eléréséhez

Hornyok trochoid vonalú megmunkálása a teljes átmérővel való megmunkálás elkerüléséhez

Hornyok trochoid vonalú megmunkálása a teljes átmérővel való megmunkálás elkerüléséhez

Sarok lekerekítése a szerszámpályán: +hosszabb szerszáméltartam, nagyobb pontosság és felületminőség / –nagyobb maradékanyag-ráhagyás a sarkokon

Sarok lekerekítése a szerszámpályán: +hosszabb szerszáméltartam, nagyobb pontosság és felületminőség / –nagyobb maradékanyag-ráhagyás a sarkokon

Simító művelet

Simítási szerszámpályák

A simítás célja az, hogy a folyamat végén a kész munkadarab kontúrja az előírt pontossággal és felületminőségben jöjjön létre. A simító műveletben használt szerszám átmérőjét a magas felületminőségi követelmények miatt (az összes felület-tartományt azonos szerszámmal munkáljuk meg) a munkadarabkontúr legkisebb belső rádiusza határozza meg. A simító műveletek megmunkálási ideje jellemző módon többszöröse az előmaró műveletek megmunkálási idejének. Ennek oka a megkövetelt szerszámpálya-sűrűség annak érdekében, hogy az előírt felületminőséget elérjük a 3D munkadarabkontúron. A simító műveletnél is kihatással van a helyes marási stratégia megválasztása a ható forgácsolóerő irányára és nagyságára.

Ez a szerszám rezgéskeltésében nyilvánul meg, és ezért döntően befolyásolja a gyártott munkadarab műszaki tulajdonságait. Ezért a megmunkálási stratégiát átgondoltan kell megválasztani. Az adekvát választás nem utolsósorban az alábbi kérdésektől is függ:

  • Fennáll-e a veszélye az erősen változó marási feltételeknek, mint például szerszámtengelyszög?
  • Vannak-e a felületnek alkalmazástól függő tulajdonságai?
  • Hogyan lesz geometriailag leképezve az (elkerülhetetlen) szerszámkopás a kész munkadarabon?
  • Melyik stratégiával érjük el a legrövidebb megmunkálási időt anélkül, hogy veszélyeztetnénk az előírt célokat?
  • Melyik stratégia illeszkedik legjobban az alkalmazott HSC-marógép felépítéséhez és kinematikájához (figyelembe véve a megmunkálási időt és a felületminőséget)?
A stratégia választása során a simító stratégiák széles választékából meríthetünk:
HSC-stratégiák

Nagyításhoz kattintson a képre!

Különleges alkalmazások

Bizonyos munkadarabspektrumok különleges követelményeket támasztanak az NC-programozással szemben. Ezekben az esetekben a standard stratégiákkal való programozás legtöbbször nem hatékony. A CAM-fejlesztők ezért különleges programozófunkciókat kínálnak az olyan munkadarabok-hoz, mint például: formacsatornák, abroncsprofilok, Turbina-lapátok, járókerekek és turbinalapát-kerekek.

Minimális szerszámpálya-rádiuszok betartása, hirtelen irányváltások elkerüléséhez

Minimális szerszámpálya-rádiuszok betartása, hirtelen irányváltások elkerüléséhez

Maradékanyag-simítás

Maradékanyag-simítás

 Fordította: Major Tamás, GALIKA Szerszámgépek Kft.