Obróbka szybkościowa (HSM) jest jednym z istotnych kroków milowych w rozwoju skrawania CNC. Pozwala ona na uzyskanie lepszej powierzchni części, a zarazem znacznie przyspiesza proces produkcji.
Z jednej strony jest to bardzo efektywna technologia, przyjęta powszechnie za nowy standard obróbki CNC. Z drugiej – wymaga ona dużej wiedzy z zakresu materiałoznawstwa, obsługi programów CAD/CAM (czyli odpowiedzialnych za projektowanie i wykonanie skrawania CNC), jak i najwyższej jakości maszyn sterowanych numerycznie.
Czym jest obróbka HSM i jak jej zastosowanie przekłada się na realne oszczędności w procesie produkcji części?
Czym jest obróbka HSM (High Speed Machining)?
Obróbka HSM (od angielskiego High Speed Machining – w wolnym tłumaczeniu: szybka obróbka maszynowa) jest jedną z technik produkcji części przy użyciu obrabiarek CNC. Pozwala na przyspieszenie procesu produkcji oraz uzyskanie lepszej jakości powierzchni nawet na etapie obróbki zgrubnej (wstępnej), dzięki czemu elementy wytworzone z jej zastosowaniem nie wymagają często dodatkowej obróbki wykańczającej (np. szlifowania lub polerowania).
HSM charakteryzują:
- wysokie prędkości skrawania,
- duża prędkość posuwu,
- niskie głębokości skrawania – zapewnia on mniejsze zużycie narzędzi skrawających oraz przyspieszenie praktycznego ruchu narzędzia skrawającego (niewielkie ilości materiału są usuwane z dużą szybkością),
- bardzo wysokie prędkości obrotowe wrzeciona frezarki; przyjmuje się, że powyżej 10 000 obrotów na minutę / RPM,
- specjalne narzędzia (ostrza tokarskie, frezy, itp.) do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego w dużych ilościach,
- specjalistyczne maszyny do obróbki CNC (odpowiednio skalibrowane i zaprogramowane oraz charakteryzujące się bardzo wysoką sztywnością, która nie wpływa negatywnie na ścieżkę narzędzia), dzięki czemu możliwe jest uzyskanie wysokiej prędkości skrawania oraz precyzji procesu.
Odpowiednie dobranie parametrów pracy pozwala na uzyskanie dobrej jakości powierzchni – zwłaszcza przy doborze odpowiednich frezów (najczęściej małych, często kulistych) czy też głębokości skrawania (ok. 0,02-0,05 mm).
W literaturze poświęconej pracy z maszynami CNC i obróbce materiału przy ich użyciu, wciąż trwa swego rodzaju dyskusja, która pozwalałaby jednoznacznie podać definicję obróbki szybkościowej. Dobór parametrów pracy jest uzależniony od parametrów mechanicznych wybranego materiału, jednak wspólnym mianownikiem tej metody są wspomniane powyżej elementy.
Zalety obróbki HSM
Największą zaletą obróbki szybkościowej pozostają wysoka prędkość skrawania oraz możliwość uzyskania dobrej jakości powierzchni w stosunkowo krótkim czasie.
Przekłada się to na:
- przyspieszenie procesu obróbki i wytwarzania części,
- obniżenie kosztów produkcji elementów (w wielu przypadkach zmniejszenie do minimum śladów przejść narzędzi skrawających),
- w wielu przypadkach – brak konieczności dalszej obróbki wykańczającej/precyzyjnej (np. szlifowania CNC lub polerowania),
- mniejsze obciążenie narzędzia skrawającego, a zarazem: zmniejszenie jego zużycia,
- możliwość płynnej obróbki dużych powierzchni, bez konieczności dzielenia procesu na kilka etapów,
- łatwiejsza obróbka twardych stopów metalu (np. stali zahartowanej, specjalistycznych serii aluminium czy tytanu),
- obniżenie temperatury pracy, co przekłada się na obniżenie naprężeń termicznych i lepszą wytrzymałość wytworzonych części – bez konieczności zastosowania zaawansowanych systemów chłodzenia obrabianej powierzchni,
- przy odpowiedniej kalibracji obrabiarki – brak drgań w procesie obróbki.
Zastosowania obróbki szybkościowej
Wysoka precyzja obróbek szybkościowych sprawia, że wykorzystywane są one w wielu branżach, w których kluczowe jest uzyskanie jednakowej jakości powierzchni i jej parametrów mechanicznych. Wśród gałęzi przemysłu powszechnie wykorzystujących obróbkę HSM warto wymienić:
- branżę lotniczą – zwłaszcza w procesie produkcji łopat wirników silników odrzutowych, które ze względu na rozmiary oraz duże obciążenia wymagają wysokiej precyzji obróbki i możliwie identycznej jakości powierzchni,
- branżę automotive – obróbka szybkościowa pozwala na uzyskanie bardzo dobrej jakości powierzchni w krótszym czasie, zwłaszcza przy obróbce poddawanych dużym siłom elementów (np. korbowody, bloki silników, tłoki),
- szeroko pojęty przemysł precyzyjny – przyspieszenie skrawania np. twardych stopów stali czy aluminium pozwala na wytworzenie wytrzymałych i stosunkowo lekkich konstrukcji o dobrych parametrach mechanicznych oraz wolnych od naprężeń termicznych (mogą one przełożyć się na żywotność elementu),
- przemysł elektroniczny – HSM umożliwia wytwarzanie matryc, form czy innych cienkościennych obiektów, ram czy części, niezbędnych w wielu obszarach tej branży (np. wytrzymałych szkieletów telefonów komórkowych).
Obróbka HSM a HEM - kiedy wybrać którą?
Inną, również stosunkowo nową metodą obróbki skrawaniem, jest HEM, czyli High Efficiency Machining (w wolnym tłumaczeniu: obróbka o wysokiej efektywności).
HSM zakłada:
- wysoką prędkość posuwu,
- bardzo niską głębokość skrawania (ADOC),
- dużą głębokość promieniową.
Z kolei HEM wykorzystuje:
- wysoką prędkość posuwu narzędzia skrawającego,
- zachowanie dużych głębokości skrawania,
- niskie głębokości promieniowe (RDOC).
W wyniku tej obróbki materiał jest usuwany przez całą powierzchnię boczną frezu, jednak zagłębia się on płytko w materiał, co przekłada się na lepsze odprowadzanie ciepła (większa powierzchnia chłodząca) oraz mniejsze zużycie narzędzia.
Obie metody mają swoje zalety i pozwalają na uzyskanie powierzchni o zbliżonych parametrach jakościowych w produkcji elementów z materiałów o różnych parametrach. Dobór odpowiedniej techniki obróbczej (HSM / HEM), z uwzględnieniem materiału oraz oczekiwanych właściwości części wymaga dużej wiedzy z zakresu materiałoznawstwa i najnowszych technologii obróbki skrawaniem CNC.
Nie musisz wiedzieć wszystkiego - od tego masz specjalistów, na przykład w RADMOT
W RADMOT oferujemy usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych, w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż. Mamy do Twojej dyspozycji ponad 80 nowoczesnych maszyn w naszym parku maszynowym, wszystkie od renomowanych producentów. Pobierz prezentację i sprawdź na jakich obrabiarkach produkujemy części.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Usługi CNC świadczymy od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, nasza fachowa wiedza jest na Twoje usługi.
