Почему резьбонарезной центр - лучший выбор для алюминиевых, а не стальных заготовок?

Вы пытаетесь получить прибыль, обрабатывая алюминиевые детали на мощных фрезерных станках. Время цикла слишком велико, а обработка выглядит грубой. Вам нужно более быстрое решение.

Нарезные центры оптимизированы для работы с алюминием, поскольку их высокоскоростные шпиндели с низким крутящим моментом идеально соответствуют мягкой и вязкой природе алюминия. Они используют быстрое ускорение и молниеносную смену инструмента для минимизации времени простоя, в то время как им не хватает низкого крутящего момента, необходимого для резки прочной стали без застоев и вибрации.

Некоторые владельцы мастерских совершают ошибку, покупая не тот станок, который нужен для работы. Они пытаются резать сталь на резьбонарезном центре и ломают шпиндель, или режут алюминий на тяжелом фрезерном станке и теряют деньги на времени. Позвольте мне объяснить, почему сверлильный и резьбонарезной центр - король обработки алюминия и почему его следует держать подальше от тяжелой стали.

Как высокая скорость вращения шпинделя резьбонарезного центра влияет на обработку алюминия?

Вы видите неровные края на алюминиевых деталях. На их полировку уходят часы. Вы задаетесь вопросом, почему ваша машина не может сразу же оставить зеркальную поверхность.

Высокая скорость вращения шпинделя (20 000+ об/мин) эффективно расплавляет алюминиевый материал. Такая скорость предотвращает прилипание мягкого металла к инструменту (наращивание кромки), создавая гладкую поверхность, а центробежная сила мгновенно выбрасывает стружку, предотвращая повторное резание.

Алюминий - коварный металл, потому что он мягкий и липкий. Если резать его медленно, он действует как жевательная резинка. Он прилипает к режущему инструменту. Мы называем это "застроенный край¹." Когда это происходит, инструмент не режет чисто, а рвет металл. В результате остается грубая, некрасивая поверхность, которую потом придется полировать.
A резьбонарезной центр² решает эту проблему за счет высокой скорости. Большинство наших моделей работают на скорости 20 000 об/мин и выше. Некоторые даже достигают 30 000 об/мин. Когда инструмент вращается с такой скоростью, алюминий снимается чисто. Сразу же остается блестящая поверхность. Вам не придется потом полировать ее. Это экономит целый этап производства.
Также подумайте о чипах. На высоких скоростях центробежная сила действует как реактивный двигатель. Она сразу же выбрасывает стружку из зоны резания. Таким образом, стружка не царапает деталь и не запутывается в инструменте. Мы называем это стратегией "легко и быстро". Вы делаете небольшие резы, но двигаетесь невероятно быстро. Для небольших заготовок размером менее 50 мм это единственный способ добиться высокой точности. Высокотехнологичные электрошпиндели, используемые в этих станках, имеют биение менее 1 мкм, что обеспечивает стабильность даже на максимальной скорости.

Почему низкий крутящий момент является ограничивающим фактором при использовании резьбонарезных центров для стали?

Вы пытаетесь просверлить отверстие в стали, но станок останавливается. Шпиндель визжит, а инструмент ломается. Вы вывели станок за пределы его возможностей.

Для сдвига стали требуется большое усилие резания, что требует высокого крутящего момента при низких скоростях. В резьбонарезных центрах используются шпиндели с прямым приводом, рассчитанные на скорость, а не на мощность. Им не хватает крутящего усилия для эффективной резки стали, что приводит к вибрации, проскальзыванию инструмента и перегрузке двигателя.

Вы должны понимать разницу между лошадиными силами и крутящим моментом. У резьбонарезных центров есть скорость, но им не хватает мускулов для работы со сталью. Сталь обладает высокой прочностью на сдвиг и твердостью (твердость по Бринеллю 200-400+). Чтобы разрезать ее, необходимо большое усилие на скручивание (крутящий момент), особенно на низких оборотах.
Шпиндели резьбонарезных центров обычно "прямой привод³" или "электрошпиндели". Они подключают двигатель непосредственно к инструменту, чтобы получить высокое число оборотов. При такой конструкции в жертву приносится крутящий момент. Когда вы пытаетесь проделать отверстие в нержавеющей стали, сопротивление будет огромным. У шпинделя может не хватить силы, чтобы повернуть метчик.
Это вызывает "дребезжание" или вибрацию. Инструмент может соскользнуть или полностью остановиться. Если инструмент останавливается, пока станок пытается двигаться, он ломается. Я видел, как клиенты разрушали дорогие шпиндели, пытаясь заставить их резать легированную сталь. Это все равно что пытаться буксировать прицеп гоночным автомобилем. Двигатель быстрый, но он сгорит под большой нагрузкой. Если вам нужно резать сталь, вам нужен станок с коробкой передач или большей мощностью, а не высокоскоростной прямой привод.

Характеристика	Требования к алюминию	Требования к стали	Возможность установки резьбонарезного центра
Твердость материала	Мягкий (50-150 HB)	Жесткий (200-400 HB)	Оптимизировано для мягких
Требуемая скорость	Высокая (>10 тыс. об/мин)	Низкий (<6 тыс. об/мин)	Превосходно
Требуемый крутящий момент	Низкий	Высокий	Бедный
Стратегия резки	Легкий и быстрый	Тяжелый и медленный	Легкий и быстрый

Как быстрые скорости ускорения и замедления резьбонарезных центров сокращают время цикла обработки алюминия?

Вы видите, как ваш станок тратит секунды на то, чтобы разогнаться до нужной скорости. В массовом производстве эти потраченные впустую секунды складываются в часы потерянного производства каждый день.

Нарезные центры оснащены сверхлегкими подвижными частями и мощными серводвигателями. Они могут разгоняться от 0 до 12 000 об/мин всего за 0,6 секунды. Такое резкое сокращение времени без резания позволяет выполнять быстрые движения с остановкой и переходом, необходимые для сверления отверстий в алюминиевых деталях.

Время - деньги, особенно при изготовлении тысяч деталей, таких как корпуса телефонов или детали автомобилей. Обычной мельнице требуется время, чтобы ускориться и замедлиться. Он похож на тяжелый грузовик. Нарезающий центр - это как спортивный автомобиль. Он может разогнаться от 0 до 12 000 об/мин за 0,6 секунды. Он может разогнаться до скорости 48 метров в минуту за долю секунды (0,18 секунды).
Почему это важно? Потому что при сверлении и нарезании резьбы приходится много раз начинать и останавливаться. Вы сверлите отверстие, останавливаетесь, двигаетесь и сверлите другое. Если станок реагирует медленно, вы теряете время, ожидая его. Мы называем это "время простоя⁴."
Сократив это время простоя, вы сможете сверлить отверстия гораздо быстрее. Например, для сложного алюминиевого корпуса стандартный станок может потребовать 4 часа. Благодаря быстрому ускорению резьбонарезного центра мы можем закончить его за 1,8 часа. Это скачок эффективности почти на 55%. Машина не ждет, она действует мгновенно. Жесткая нарезка остается идеально синхронизированной, потому что двигатель реагирует мгновенно.

Как скорость смены инструмента в резьбонарезном центре по сравнению с обрабатывающим центром с ЧПУ?

Вы считаете секунды, пока станок меняет инструменты. Раз, два, три, четыре. Это кажется вечностью, когда у вас двадцать инструментов, которые нужно использовать.

В сверлильных и резьбонарезных центрах используется магазин типа "летающая тарелка", который меняет инструмент за 0,9-1,2 секунды. В стандартных обрабатывающих центрах используются более медленные сменные устройства рычажного типа, занимающие 2-4 секунды. Это преимущество в скорости 50% имеет решающее значение для процессов, требующих частой смены инструмента.

Устройство смены инструмента - самая загруженная часть станка. В сверлильном и резьбонарезном центре мы используем специальную конструкцию, называемую магазином "летающая тарелка". Он располагается прямо рядом со шпинделем. Он маленький и легкий. Благодаря этому он может заменить инструмент примерно за 0,6-1,2 секунды (Tool-to-Tool). Время перехода от чипа к чипу составляет около 1,6 секунды.
Сравните это со стандартным вертикальным обрабатывающим центром. В таких станках обычно используется тяжелая механическая рука или зонтичный тип. Смена инструмента занимает от 2 до 4 секунд. Это не кажется большой разницей, верно?
Но подумайте о детали, для которой требуется 20 различных инструментов. Вы экономите 2 секунды на каждом изменении. Это 40 секунд экономии на каждой детали. За год это тысячи долларов. Кроме того, инструменты имеют меньший размер (обычно BT30), что делает их более легкими для перемещения. Сочетание легкого инструмента и компактного магазина делает резьбонарезной центр 30% - 50% более быстрым при смене шестерен, чем стандартная фреза.

Заключение

Нарезные центры доминируют в обработке алюминия благодаря высоким оборотам, быстрому ускорению и быстрой смене инструмента, однако для обработки стали им не хватает крутящего момента; правильный выбор станка обеспечивает эффективность и долговечность.

---