Obrada alata uživo u odnosu na sekundarno glodanje na švicarskim strugovima

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

PFT, Šenžen

Sažetak: Strugovi švicarskog tipa postižu složene geometrije dijelova korištenjem ili pokretnih alata (integrirani rotirajući alati) ili sekundarnog glodanja (operacije glodanja nakon tokarenja). Ova analiza upoređuje vremena ciklusa, tačnost i operativne troškove između obje metode na osnovu kontrolisanih ispitivanja obrade. Rezultati pokazuju da pokretni alati smanjuju prosječno vrijeme ciklusa za 27% i poboljšavaju toleranciju položaja za 15% za karakteristike poput poprečnih rupa i ravnih površina, iako je početna investicija u alate 40% veća. Sekundarno glodanje pokazuje niže troškove po dijelu za količine manje od 500 jedinica. Studija se završava kriterijima za odabir na osnovu složenosti dijela, veličine serije i zahtjeva za tolerancijom.

1 Uvod

Švicarski tokarilice dominiraju u visokopreciznoj proizvodnji malih dijelova. Ključna odluka uključuje izbor izmeđualati s pogonom(glodanje/bušenje na mašini) isekundarno glodanje(namjenske operacije nakon obrade). Podaci iz industrije pokazuju da 68% proizvođača daje prioritet smanjenju podešavanja 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 (Ø8mm x 40mm) sa 2x Ø2mm poprečne rupe + 1x 3mm ravna rupa.

• Mašine:

  • Alati uživo:Tsugami SS327 (Y-osa)

  • 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 karakteristike. Analiza troškova uključivala je trošenje alata, rad i amortizaciju mašine.

3 rezultata

3.1 Poređenje performansi

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

3.2 Analiza troškova i koristi

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

• Uticaj na tačnost: Pogonski alati eliminišu greške ponovnog fiksiranja, smanjujući varijaciju Cpk za 22%.

4 Diskusija

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/avionske komponente sa tolerancijama od ±0,015 mm, pogonski alati su optimalni uprkos većoj početnoj investiciji.

5 Zaključak

Alati za obradu na švicarskim strugovima pružaju vrhunsku brzinu i tačnost 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 za obradu.