El mecanizado de alta velocidad (HSC), que surgió a finales de la década de 1980, acorta en gran medida el tiempo de mecanizado y mejora la calidad de la superficie y la precisión del mecanizado de la pieza de trabajo porque mejora significativamente la velocidad de corte y la velocidad de avance. Por lo tanto, puede reducir los procedimientos de procesamiento y simplificar el proceso de producción, y promover la transformación del modo de producción en algunas industrias, lo que promueve efectivamente el desarrollo de toda la tecnología de producción. El mecanizado de alta velocidad integra los dos parámetros característicos contradictorios de “productividad” y “flexibilidad”, de modo que el sistema de producción flexible compuesto por un centro de mecanizado de alta velocidad puede reemplazar la tradicional línea automática rígida y promover la transformación del modo de producción en medianas y grandes empresas. industrias de producción en volumen como la del automóvil.
El mecanizado de alta velocidad conduce a la sustitución de procesos, lo que simplifica el proceso de producción. En la fabricación de moldes, el uso de fresado en duro de alta velocidad en lugar de electroerosión es un ejemplo muy típico. La pieza de trabajo endurecida se puede procesar para obtener productos terminados mediante fresado de desbaste y fresado de acabado de alta velocidad con una sola sujeción. La aplicación del fresado en duro de alta velocidad ha creado las condiciones para que la fabricación de moldes realice la integración de cad-cam-hsc. Sin duda, la tecnología de fresado en duro de alta velocidad ha supuesto un cambio importante en la tecnología de fabricación de moldes.
Desde el auge del mecanizado de alta velocidad durante más de diez años, la tecnología de mecanizado de alta velocidad se ha popularizado y aplicado ampliamente. En la producción, mediante el mecanizado de alta velocidad, el tiempo básico se reduce significativamente y la proporción entre el tiempo auxiliar y el tiempo básico aumenta correspondientemente (del 7%: 93% en el pasado al 35%: 65% en la actualidad). de pieza de aleación de aluminio, esta proporción alcanza el 50%: 50%). A partir de la situación técnica actual, el potencial para reducir aún más el tiempo básico mediante el mecanizado de alta velocidad no es grande.
En los últimos años, para mejorar aún más la eficiencia de la producción, se utiliza cada vez más mecanizado de alta eficiencia (HPC), que aumenta la eliminación de material por unidad de tiempo y reduce significativamente el tiempo auxiliar, para reducir aún más el tiempo básico y el tiempo auxiliar en el proceso de corte. .
La diferencia entre el mecanizado de alta velocidad (HSC) y el mecanizado de alta eficiencia (HPC) es que no se limita a aumentar la velocidad de corte y la velocidad de avance, sino que pone en primer lugar la optimización de la tasa de eliminación de material, con el objetivo de reducir aún más el procesamiento. costo al aumentar la cantidad de remoción de material por unidad de tiempo y reducir el tiempo de procesamiento (tiempo básico y tiempo auxiliar).
La tasa de eliminación de material (q) depende de la cantidad de corte lateral (AE), la cantidad de corte posterior (AP) y la velocidad de avance (VF). Para el fresado, la velocidad de avance (VF) depende de la velocidad de avance por diente (Fz), el número de dientes de la fresa (z) y la velocidad de la fresa (n).
La cantidad de remoción de material por unidad de tiempo se puede expresar como q = AE · AP · VF / 1000 = AE · AP · FZ · Z · n / 1000 (cm3 / min).
A partir de esta expresión, podemos ver que la tasa de eliminación de material está relacionada con cinco parámetros de corte. Por lo tanto, el mecanizado eficiente puede incluir, pero no necesariamente, el mecanizado de alta velocidad, lo que significa que no existe un límite obvio entre el mecanizado eficiente y el mecanizado de alta velocidad.
La industria de la aviación es el primer departamento en aplicar la nueva tecnología de mecanizado de alta velocidad y mecanizado de alta eficiencia. Los componentes que soportan carga, como vigas, marcos y grandes paneles de pared de aviones, adoptan piezas estructurales integrales, y entre el 75% y el 95% de los materiales en blanco se cortarán durante el procesamiento. Para esta cantidad de corte particularmente alta, lo más apropiado es sin duda adoptar un procesamiento eficiente. Eads (compañía europea de defensa aeronáutica y espacio) en Augsburgo, Alemania, utilizó el proceso HSC para procesar un componente integral de aleación de aluminio de un avión militar en la década de 1990. El objetivo principal es simplificar el proceso de producción, obtener una alta calidad superficial con menos procesos, en lugar de mejorar la tasa de eliminación de material. Se utilizaron 54 herramientas de corte durante el procesamiento y se necesitaron 25 horas para completarlo. Para aprovechar aún más el potencial de la productividad, era natural recurrir más adelante al procesamiento de alta eficiencia. Se utilizaron 40 herramientas de corte y el tiempo de procesamiento fue de sólo 12 horas, lo que se redujo a más de la mitad.
Especialmente para el fresado, la tasa de eliminación de material que se puede lograr con la fresa se ha convertido en un índice importante para medir la economía de procesamiento de la fresa. En los últimos años, muchos fabricantes de herramientas han desarrollado muchas fresas con alta velocidad de avance. Aunque las formas estructurales de estas fresas son diferentes, una característica común es que tienen una geometría de hoja adecuada para avance a alta velocidad. La característica de esta geometría es que el filo tiene un gran radio de arco, lo que limita ligeramente el retroceso (AP) de la fresa, y la fuerza de corte radial que actúa sobre la fresa se reduce considerablemente debido al pequeño ángulo de desviación principal. , lo que favorece el uso de un alto avance por diente para el mecanizado.
Por ejemplo, al desbastar el molde de soplado de una botella de vidrio 40crmnmos86, la fábrica de herramientas Franken en Alemania comparó el efecto de fresado de una fresa con tres cuchillas redondas y una fresa de alta velocidad de avance con tres cuchillas de corte temporal. Los parámetros de corte del primero son VC = 250m/min, FZ = 0.3mm, AP = 0.75mm y AE = 18mm. Se utiliza aire comprimido frío para enfriar durante el procesamiento y el tiempo de procesamiento es de 9 minutos. En este último, AP se redujo a 0.5 mm, mientras que FZ se aumentó a 1.0 mm. Como resultado, el tiempo de procesamiento fue de sólo 4 minutos. El ahorro de tiempo alcanzó el 55%, es decir, el uso horario de la máquina herramienta ahorró un 55%.
Se puede ver desde aquí que al utilizar parámetros de corte más altos, se puede obtener una alta tasa de eliminación de material y el tiempo de procesamiento se puede acortar significativamente. Sin embargo, el mecanizado eficiente no solo puede adoptar altos parámetros de corte, sino también implementar un mecanizado eficiente a través de otras estrategias de mecanizado que pueden reducir significativamente el tiempo auxiliar. Por ejemplo, el uso de herramientas compuestas (como herramientas compuestas de taladrado escalonado, taladrado de roscas y fresado y otras herramientas compuestas para un procesamiento integral), herramientas de fresado multifuncionales para fresado con avance circular y otras herramientas avanzadas pueden reducir significativamente el número de cambios de herramientas y reducir el tiempo auxiliar, para mejorar significativamente la eficiencia de producción.
La herramienta compuesta integra múltiples procesos de mecanizado en una herramienta y, a menudo, realiza el mecanizado completo de múltiples piezas de mecanizado en una sola carrera de mecanizado. El uso de esta herramienta no solo elimina el cambio de herramienta, sino que también ayuda a mejorar la precisión del mecanizado y ahorra la medición de precisión entre procesos, para mejorar significativamente la eficiencia de la producción.
Cuando se utiliza la fresa multifuncional para fresar orificios en el centro de mecanizado, también se puede reducir el número de cambios de herramienta. Al fresar agujeros, la fresa giratoria realiza un movimiento de interpolación en espiral alrededor del eje Z, y los agujeros del tamaño requerido se pueden procesar en una sola carrera de trabajo. Por ejemplo, si se procesa un agujero con un diámetro de 285 mm, la fresa con un diámetro de 160 mm puede completar la tarea de procesamiento en una sola carrera de trabajo, lo que puede ahorrar un 73% del tiempo de procesamiento y cinco procedimientos de escariado en comparación con el proceso convencional.
En los últimos años, la llegada de la perforadora de agujeros profundos de alta eficiencia ha mejorado significativamente la eficiencia de la perforación de agujeros profundos. Se ha utilizado una broca helicoidal de masa frita entera de doble filo desarrollada por G hring l/D en orificios profundos con una relación de diámetro de orificio (l/D) de 20. Utiliza una velocidad alta de 10 a 12 veces mayor que la del flujo grande tradicional. perforación húmeda y no necesita astillarse en el proceso de perforación, lo que mejora en gran medida la eficiencia del mecanizado. Además, al perforar, el desplazamiento radial de la broca es particularmente pequeño, lo que puede obtener una mejor calidad de la superficie.
En la producción, el mecanizado de alta velocidad y los procesos de mecanizado de alta eficiencia se han popularizado y aplicado ampliamente. La característica común de estos dos procesos es que pueden reducir significativamente el tiempo de mecanizado y acortar el proceso de producción. La característica diferente es que el mecanizado de alta velocidad adopta una alta velocidad de corte para obtener una alta calidad superficial y simplificar el flujo del proceso. Por lo tanto, el mecanizado de alta velocidad es más adecuado para el mecanizado de acabado; El mecanizado de alta eficiencia adopta principalmente parámetros de corte elevados para obtener una alta eliminación de material por unidad de tiempo, a fin de acortar significativamente el tiempo de mecanizado. Para un mecanizado eficiente para obtener una alta tasa de eliminación de material, es adecuado para el mecanizado en desbaste. En la producción real, estos dos procesos de procesamiento se pueden aplicar para procesar una pieza de trabajo al mismo tiempo. Por ejemplo, al mecanizar la matriz, se puede utilizar mecanizado de alta eficiencia para el fresado en desbaste (para lograr una alta tasa de eliminación de material), mientras que se puede utilizar el mecanizado de alta velocidad (para obtener una mejor calidad de superficie y una alta precisión de mecanizado) para el fresado fino.
En la actualidad, tanto el popular mecanizado de alta velocidad como el emergente mecanizado de alta eficiencia deben atribuirse a la promoción del desarrollo continuo de la tecnología de herramientas, especialmente el desarrollo continuo y la combinación óptima de materiales de herramientas, geometría de hoja y recubrimiento, que proporciona una base para el desarrollo continuo de herramientas de alta eficiencia con diferentes estructuras. La práctica de producción muestra que para acortar significativamente el tiempo de procesamiento, mejorar la eficiencia de producción y reducir el costo de fabricación de las piezas, la clave es adoptar nuevos procesos de mecanizado de alta velocidad y eficientes.