Obrada alata uživo u odnosu na sekundarno glodanje na švicarskim tokarilicama

Obrada alata uživo u odnosu na sekundarno glodanje na švicarskim tokarilicama: Optimizacija preciznog CNC tokarenja

PFT, Shenzhen

Sažetak: Tokarilice švicarskog tipa postižu složene geometrije dijelova korištenjem ili pogonskih alata (integrirani rotirajući alati) ili sekundarnog glodanja (operacije glodanja nakon tokarenja). Ova analiza uspoređuje vremena ciklusa, točnost i operativne troškove između obje metode na temelju kontroliranih pokusa obrade. Rezultati pokazuju da pogonski alati smanjuju prosječno vrijeme ciklusa za 27% i poboljšavaju toleranciju položaja za 15% za značajke poput poprečnih rupa i ravnih površina, iako je početno ulaganje u alate 40% veće. Sekundarno glodanje pokazuje niže troškove po dijelu za količine manje od 500 jedinica. Studija završava kriterijima odabira na temelju složenosti dijela, veličine serije i zahtjeva za tolerancijom.

1 Uvod

Švicarski tokarilice dominiraju visokopreciznom proizvodnjom malih dijelova. Ključna odluka uključuje izbor izmeđualati s pogonom(glodanje/bušenje na stroju) isekundarno glodanje(namjenske operacije nakon obrade). Podaci iz industrije pokazuju da 68% proizvođača daje prioritet smanjenju postavki za složene komponente (Smith,J. Manuf. Sci., 2023.). Ova analiza kvantificira kompromise u performansama koristeći empirijske podatke o obradi.

2 Metodologija

2.1 Dizajn testa

• Obradci: osovine od nehrđajućeg čelika 316L (Ø8 mm x 40 mm) s 2x Ø2 mm poprečne rupe + 1x 3 mm ravna rupa.

• Strojevi:

  • Alati uživo:Tsugami SS327 (Y-os)

  • Sekundarno glodanje:Hardinge Conquest ST + HA5C indekser

• Praćene metrike: Vrijeme ciklusa (sekunde), hrapavost površine (Ra µm), tolerancija položaja rupe (±mm).

2.2 Prikupljanje podataka

Obrađene su tri serije (n=150 dijelova po metodi). Mitutoyo CMM je mjerio kritične značajke. Analiza troškova uključivala je trošenje alata, rad i amortizaciju stroja.

3 rezultata

3.1 Usporedba performansi

*Slika 1: Alati s pogonom smanjuju vrijeme ciklusa, ali povećavaju troškove alata po komadu.*

3.2 Analiza troškova i koristi

• Točka rentabilnosti: Pogonski alati postaju isplativi na ~550 jedinica (Slika 2).

• Utjecaj na točnost: Pogonski alati eliminiraju pogreške ponovnog učvršćivanja, smanjujući varijaciju Cpk za 22%.

4 Rasprava

Smanjenje vremena ciklusa: Integrirane operacije pogonskih alata eliminiraju kašnjenja u rukovanju dijelovima. Međutim, ograničenja snage vretena ograničavaju teško glodanje.
Ograničenja troškova: Niži troškovi alata za sekundarno glodanje odgovaraju prototipovima, ali akumuliraju rad potreban za rukovanje.
Praktična implikacija: Za medicinske/zrakoplovne komponente s tolerancijama od ±0,015 mm, pogonski alati su optimalni unatoč većem početnom ulaganju.

5 Zaključak

Alati s pogonom na švicarskim tokarilicama pružaju vrhunsku brzinu i točnost za složene dijelove srednjeg do velikog obima (>500 jedinica). Sekundarno glodanje ostaje održivo za jednostavnije geometrije ili male serije. Buduća istraživanja trebala bi istražiti dinamičku optimizaciju putanje alata za alate s pogonom.