La lavorazione ad alta velocità (HSC), emersa alla fine degli anni '1980, riduce notevolmente i tempi di lavorazione e migliora la qualità della superficie e la precisione di lavorazione del pezzo perché migliora significativamente la velocità di taglio e la velocità di avanzamento. Pertanto, può ridurre le procedure di lavorazione e semplificare il processo di produzione e promuovere la trasformazione della modalità di produzione in alcuni settori, promuovendo efficacemente lo sviluppo dell'intera tecnologia di produzione. La lavorazione ad alta velocità integra i due parametri caratteristici contraddittori di "produttività" e "flessibilità", in modo che il sistema di produzione flessibile composto da un centro di lavoro ad alta velocità possa sostituire la tradizionale linea automatica rigida e promuovere la trasformazione della modalità di produzione in medie e grandi dimensioni industrie di produzione di volume come quella automobilistica.
La lavorazione ad alta velocità porta alla sostituzione del processo, che semplifica il processo di produzione. Nella produzione di stampi, l'utilizzo della fresatura dura ad alta velocità invece dell'elettroerosione è un esempio molto tipico. Il pezzo indurito può essere trasformato in prodotti finiti mediante fresatura di sgrossatura e fresatura di finitura ad alta velocità con un unico serraggio. L'applicazione della fresatura dura ad alta velocità ha creato le condizioni affinché la produzione di stampi possa realizzare l'integrazione di cad-cam-hsc. La tecnologia di fresatura dura ad alta velocità ha senza dubbio apportato un cambiamento importante alla tecnologia di produzione degli stampi.
Dall'avvento della lavorazione ad alta velocità da oltre dieci anni, la tecnologia di lavorazione ad alta velocità è stata ampiamente diffusa e applicata. Nella produzione, grazie alla lavorazione ad alta velocità, il tempo base viene notevolmente ridotto e la proporzione tra tempo ausiliario e tempo base aumenta di conseguenza (dal 7%: 93% in passato al 35%: 65% attuale. Per la lavorazione del pezzo in lega di alluminio, questa proporzione raggiunge il 50%: 50%). Considerando l’attuale situazione tecnica, il potenziale per ridurre ulteriormente i tempi base attraverso la lavorazione ad alta velocità non è grande.
Negli ultimi anni, al fine di migliorare ulteriormente l’efficienza produttiva, vengono utilizzate sempre più lavorazioni ad alta efficienza (HPC) – aumentando la rimozione di materiale per unità di tempo e riducendo significativamente il tempo ausiliario – per ridurre ulteriormente il tempo base e il tempo ausiliario nel processo di taglio .
La differenza tra lavorazione ad alta velocità (HSC) e lavorazione ad alta efficienza (HPC) è che questa non si limita ad aumentare la velocità di taglio e di avanzamento, ma mette al primo posto l'ottimizzazione del tasso di asportazione del materiale, mirando a ridurre ulteriormente i tempi di lavorazione. costo aumentando la quantità di materiale asportato per unità di tempo e riducendo il tempo di lavorazione (tempo base e tempo ausiliario).
La velocità di rimozione del materiale (q) dipende dalla quantità di taglio laterale (AE), dalla quantità di taglio posteriore (AP) e dalla velocità di avanzamento (VF). Per la fresatura, la velocità di avanzamento (VF) dipende dalla velocità di avanzamento per dente (Fz), dal numero di denti della fresa (z) e dalla velocità della fresa (n).
La quantità di materiale asportato per unità di tempo può essere espressa da q = AE · AP · VF / 1000 = AE · AP · FZ · Z · n / 1000 (cm3/min).
Da questa espressione possiamo vedere che la velocità di rimozione del materiale è correlata a cinque parametri di taglio. Pertanto, la lavorazione efficiente può, ma non deve, includere la lavorazione ad alta velocità, il che significa che non esiste un confine evidente tra lavorazione efficiente e lavorazione ad alta velocità.
L'industria aeronautica è il primo reparto ad applicare la nuova tecnologia di lavorazione ad alta velocità e lavorazione ad alta efficienza. I componenti portanti come travi, telai e grandi pannelli murali degli aerei adottano parti strutturali integrali e il 75% ~ 95% dei materiali grezzi verrà tagliato durante la lavorazione. Per questa quantità di taglio particolarmente elevata è senza dubbio più opportuno adottare una lavorazione efficiente. Eads (azienda europea di difesa aeronautica e spaziale) con sede ad Augusta, in Germania, ha utilizzato il processo HSC per lavorare un componente integrale in lega di alluminio di un aereo militare negli anni '1990. Lo scopo principale è semplificare il processo produttivo, ottenere un'elevata qualità superficiale con meno processi, piuttosto che migliorare il tasso di rimozione del materiale. Durante la lavorazione sono stati utilizzati 54 utensili da taglio e ci sono volute 25 ore per completare la lavorazione. Per sfruttare ulteriormente il potenziale di produttività, è stato naturale passare successivamente alla lavorazione ad alta efficienza. Sono stati utilizzati 40 utensili da taglio e il tempo di lavorazione è stato di sole 12 ore, ovvero ridotto di oltre la metà.
Soprattutto per la fresatura, la velocità di rimozione del materiale che può essere raggiunta dalla fresa è diventata un indice importante per misurare l'economia di lavorazione della fresa. Negli ultimi anni molti produttori di utensili hanno sviluppato numerose frese con velocità di avanzamento elevate. Sebbene le forme strutturali di queste frese siano diverse, una caratteristica comune è che hanno una geometria della lama adatta all'avanzamento ad alta velocità. La caratteristica di questa geometria è che il tagliente ha un ampio raggio dell'arco, che limita leggermente lo sformo posteriore (AP) della fresa, e la forza di taglio radiale che agisce sulla fresa è notevolmente ridotta a causa del piccolo angolo di deflessione principale , che favorisce l'utilizzo di un elevato avanzamento per dente per la lavorazione.
Ad esempio, durante la sgrossatura dello stampo di soffiaggio di una bottiglia di vetro da 40crmnmos86, la fabbrica di utensili Franken in Germania ha confrontato l'effetto di fresatura della fresa con tre lame rotonde e della fresa ad alta velocità di avanzamento con tre lame a taglio temporale. I parametri di taglio del primo sono VC = 250 m/min, FZ = 0.3 mm, AP = 0.75 mm e AE = 18 mm. L'aria compressa fredda viene utilizzata per il raffreddamento durante la lavorazione e il tempo di lavorazione è di 9 minuti. In quest'ultimo, AP è stato ridotto a 0.5 mm, mentre FZ è stato aumentato a 1.0 mm. Di conseguenza, il tempo di elaborazione è stato di soli 4 minuti. Il risparmio di tempo ha raggiunto il 55%, ovvero l'utilizzo orario della macchina utensile ha risparmiato il 55%.
Da qui si può vedere che utilizzando parametri di taglio più elevati, è possibile ottenere un'elevata velocità di rimozione del materiale e il tempo di lavorazione può essere notevolmente ridotto. Tuttavia, una lavorazione efficiente non solo può adottare parametri di taglio elevati, ma anche implementare una lavorazione efficiente attraverso altre strategie di lavorazione che possono ridurre significativamente i tempi ausiliari. Ad esempio, l'uso di utensili compositi (come utensili compositi per foratura a gradini, foratura filettatura e fresatura e altri utensili compositi per una lavorazione completa), utensili per fresatura a candela multifunzionali per fresatura ad avanzamento circolare e altri utensili avanzati possono ridurre significativamente il numero di cambi utensile e ridurre il tempo ausiliario, in modo da migliorare significativamente l'efficienza produttiva.
L'utensile composto integra più processi di lavorazione su un utensile e spesso realizza la lavorazione completa di più parti di lavorazione in un'unica corsa di lavorazione. L'uso di questo utensile non solo elimina il cambio utensile, ma aiuta anche a migliorare la precisione della lavorazione e salva la misurazione della precisione tra i processi, in modo da migliorare significativamente l'efficienza produttiva.
Quando si utilizza la fresa a candela multifunzionale per fresare fori sul centro di lavoro, è possibile ridurre anche il numero di cambi utensile. Durante la fresatura dei fori, la fresa rotante esegue un movimento di interpolazione a spirale attorno all'asse Z e i fori della dimensione richiesta possono essere lavorati in una sola corsa di lavoro. Se ad esempio viene lavorato un foro con un diametro di 285 mm, la fresa con un diametro di 160 mm può completare l'operazione di lavorazione in una corsa di lavoro, il che può far risparmiare il 73% del tempo di lavorazione e cinque procedure di alesatura rispetto alla processo convenzionale.
Negli ultimi anni, l'avvento della perforazione per fori profondi ad alta efficienza ha migliorato significativamente l'efficienza della perforazione di fori profondi. Una punta elicoidale per pasta fritta intera a doppio taglio sviluppata da G hring l/D è stata utilizzata in fori profondi con un rapporto diametro foro (l/D) di 20. Utilizza una velocità elevata di 10~12 volte rispetto al tradizionale flusso grande perforazione a umido e non è necessario scheggiarsi durante il processo di perforazione, il che migliora notevolmente l'efficienza della lavorazione. Inoltre, durante la foratura, l'offset radiale della punta è particolarmente piccolo, consentendo di ottenere una migliore qualità superficiale.
Nella produzione, la lavorazione ad alta velocità e i processi di lavorazione ad alta efficienza sono stati ampiamente diffusi e applicati. La caratteristica comune di questi due processi è che possono ridurre notevolmente i tempi di lavorazione e abbreviare il processo produttivo. La caratteristica diversa è che la lavorazione ad alta velocità adotta un'elevata velocità di taglio per ottenere un'elevata qualità superficiale e semplificare il flusso del processo. Pertanto, la lavorazione ad alta velocità è più adatta per la lavorazione di finitura; La lavorazione ad alta efficienza adotta principalmente parametri di taglio elevati per ottenere un'elevata rimozione di materiale per unità di tempo, in modo da ridurre significativamente il tempo di lavorazione. Per una lavorazione efficiente per ottenere un'elevata velocità di rimozione del materiale, è adatto per la lavorazione di sgrossatura. Nella produzione vera e propria è possibile applicare questi due processi di lavorazione per lavorare contemporaneamente un pezzo. Ad esempio, durante la lavorazione dello stampo, è possibile utilizzare la lavorazione ad alta efficienza per la fresatura di sgrossatura (per ottenere un elevato tasso di rimozione del materiale), mentre la lavorazione ad alta velocità (per ottenere una migliore qualità della superficie e un'elevata precisione di lavorazione) può essere utilizzata per la fresatura di precisione.
Allo stato attuale, sia la popolare lavorazione ad alta velocità che la emergente lavorazione ad alta efficienza dovrebbero essere attribuite alla promozione del continuo sviluppo della tecnologia degli utensili, in particolare allo sviluppo continuo e alla combinazione ottimale di materiali dell'utensile, geometria della lama e rivestimento, che fornisce un base per lo sviluppo continuo di strumenti ad alta efficienza con diverse strutture. La pratica di produzione mostra che per abbreviare significativamente i tempi di lavorazione, migliorare l'efficienza produttiva e ridurre i costi di produzione delle parti, la chiave è adottare nuovi processi di lavorazione ad alta velocità e processi di lavorazione efficienti.