Jak dobrać narzędzia do obróbki CNC?

 

Jak dobrać narzędzia skrawające do obróbki metalu?

Dobór narzędzia skrawającego ma bezpośredni wpływ na czas obróbki, jakość powierzchni i koszt wykonania detalu. Nie zawsze jednak najdroższy frez czy płytka będzie najlepszym wyborem. Narzędzie powinno być dopasowane do materiału, geometrii detalu, parametrów skrawania i rodzaju wykonywanej operacji.

Błędny dobór może prowadzić do szybszego zużycia narzędzia, drgań, pogorszenia jakości powierzchni, a nawet uszkodzenia obrabianego elementu. Jak więc dobrać narzędzia, aby osiągnąć odpowiednią wydajność bez niepotrzebnego zwiększania kosztów?

W skrócie

Z tego artykułu dowiesz się:

• co wpływa na dobór narzędzia CNC,
• dlaczego materiał detalu ma tak duże znaczenie,
• kiedy warto stosować droższe narzędzia,
• jak zużycie narzędzi wpływa na koszt produkcji,
• jakie błędy najczęściej obniżają wydajność obróbki.

Materiał determinuje wybór narzędzia

Pierwszym kryterium powinien być materiał obrabianego detalu.

Innych narzędzi wymagają aluminium i mosiądz, innych stal konstrukcyjna czy nierdzewna, a jeszcze innych materiały hartowane, tytan lub superstopy niklu.

Znaczenie mają między innymi:

• twardość materiału,
• jego ciągliwość,
• przewodność cieplna,
• skłonność do tworzenia narostu,
• właściwości ścierne.

Narzędzie dobrze sprawdzające się przy aluminium może zupełnie nie nadawać się do obróbki stali nierdzewnej.

Liczy się nie tylko rodzaj narzędzia

Sam wybór frezu czy płytki to dopiero początek. Znaczenie ma również jego geometria.

W przypadku frezów należy uwzględnić między innymi:

• średnicę,
• liczbę ostrzy,
• kąt pochylenia linii śrubowej,
• długość części roboczej,
• rodzaj powłoki.

Nie można też zapominać o sztywności całego układu. Zbyt długie narzędzie może powodować drgania nawet wtedy, gdy samo narzędzie jest bardzo dobrej jakości.

Najdroższe narzędzie nie zawsze jest najlepsze

Firmy często próbują zwiększyć wydajność poprzez zakup najwyższej klasy narzędzi.

Nie zawsze przynosi to oczekiwany efekt.

Jeżeli problemem jest niewłaściwe mocowanie detalu, zbyt mała sztywność obrabiarki albo źle dobrane parametry skrawania, nawet bardzo dobre narzędzie nie wykorzysta swojego potencjału.

Dlatego przed zakupem droższych narzędzi warto sprawdzić cały proces.

Czasami znacznie większą poprawę daje zmiana strategii obróbki niż zastosowanie droższego frezu.

Zużycie narzędzia wpływa na koszt detalu

Koszt narzędzia nie kończy się na jego cenie zakupu.

W produkcji seryjnej ważniejszy może być koszt przypadający na jeden wykonany detal.

Przykładowo droższy frez, który pozwala wykonać kilka razy więcej elementów niż tańszy odpowiednik, może być w rzeczywistości rozwiązaniem bardziej ekonomicznym.

Dlatego warto monitorować:

• trwałość narzędzi,
• liczbę wykonanych detali,
• czas wymiany,
• koszt narzędzia przypadający na sztukę.

Takie dane pozwalają podejmować decyzje na podstawie rzeczywistych kosztów, a nie ceny katalogowej.

Przezbrojenia też kosztują

Wymiana zużytego narzędzia oznacza nie tylko koszt nowego frezu czy płytki.

Trzeba również uwzględnić czas operatora i przestój obrabiarki CNC.

W produkcji seryjnej nawet kilka dodatkowych wymian w ciągu zmiany może znacząco wpłynąć na wydajność.

Dlatego przy wyborze narzędzia warto patrzeć na cały proces, a nie tylko na jego parametry skrawania.

Przykład z produkcji

Zakład wykonujący seryjnie aluminiowe korpusy stosował stosunkowo tanie frezy, których trwałość była niewielka. Częste wymiany powodowały przestoje i dodatkową pracę operatorów.

Po testach zastosowano droższe narzędzie o większej trwałości. Cena pojedynczego frezu była wyższa, ale liczba wymian znacząco spadła.

Po przeliczeniu kosztu narzędzia, pracy operatora i czasu maszyny okazało się, że koszt wykonania jednej sztuki był niższy.

To dobry przykład, dlaczego przy produkcji seryjnej warto analizować koszt narzędzia w przeliczeniu na detal.

Co powinien wiedzieć technolog?

Dobór narzędzia powinien być częścią całego procesu technologicznego. Warto analizować nie tylko maksymalne parametry podawane przez producenta, ale również rzeczywiste warunki pracy konkretnej obrabiarki.

Znaczenie mają także:

• moc i sztywność wrzeciona,
• sposób mocowania,
• dostęp do chłodziwa,
• geometria detalu,
• długość wysunięcia narzędzia.

Dobrze dobrane narzędzie to takie, które wykorzystuje możliwości maszyny bez niepotrzebnego zwiększania kosztów.

Wnioski

Dobór narzędzi CNC powinien wynikać z materiału, geometrii detalu, rodzaju operacji i możliwości konkretnej obrabiarki. Najdroższe rozwiązanie nie musi być najbardziej opłacalne, a cena zakupu narzędzia nie pokazuje rzeczywistego kosztu jego użytkowania.

W produkcji seryjnej szczególnie ważne jest analizowanie trwałości narzędzi i kosztu przypadającego na jedną sztukę. To właśnie te dane pozwalają znaleźć rozwiązania, które jednocześnie zwiększają wydajność i ograniczają koszty.