10 viktiga steg i tillverkningen av fräsverktyg för modern CNC-bearbetning

10 viktiga steg i tillverkningen av fräsverktyg för avancerad CNC-bearbetning

Tillverkning av fräsverktyg är en process som utvecklas snabbt. I och med den ständiga utvecklingen av tillverkningstekniken är tillverkningen av fräsverktyg nu mer specialiserad än någonsin tidigare. Den har en direkt inverkan på bearbetningsnoggrannheten, verktygens livslängd och den totala produktiviteten.

Oavsett om du tillverkar delar för flygindustrin eller om du producerar en enkel industriell del som kan användas dagligen i de flesta företag, kommer kvaliteten på ditt CNC-fräsverktyg att ha en avgörande inverkan på att uppnå kvalitet och konsekventa resultat.

Dagens tillverkare är starkt beroende av de senaste framstegen inomfräsverktygslösningar för att uppnå snävare toleranser, mindre stilleståndstid och större övergripande effektivitet än någonsin tidigare.

I den här handboken kommer vi att gå igenom vart och ett av de 10 viktigaste stegen i tillverkningen av fräsverktyg för att visa hur fräsverktygen definierar vad som ska åstadkommas med CNC-fräsning.

1. Förstå applikationens krav

För att kunna skapa ett effektivt fräsverktyg måste en tillverkningsingenjör först förstå vad verktyget ska användas till. Ingenjören måste veta saker som spindelhastighet, materialhårdhet (HRC), axiella krafter och termiska förhållanden. Detta är mycket viktigt eftersom fräsverktyg för aluminium skiljer sig mycket från dem som används för härdat stål och titan. En analys av hela processmiljön gör det möjligt för verktygstillverkare att skapa CNC-fräsverktyg som ger bästa möjliga resultat.

2. Välja rätt verktygsmaterial

Fräsverktygens prestanda beror till stor del på vilket substrat som väljs för verktyget. Varje substrat har olika egenskaper.

• HSS: Kostnadseffektivt, mångsidigt för allmän användning

• Hårdmetall: Stor hårdhet - Stor värmebeständighet.

• Keramik: Utmärkt hållfasthet under höga temperaturer.

• PCD: Bästa substratet för applikationer med icke-järnhaltiga material

När du väljer ett substrat för ett fräsverktyg under tillverkningsprocessen är det viktigt att välja rätt substrat så att verktyget fungerar optimalt när det gäller slitstyrka, noggrannhet och livslängd. Karbider är de mest använda substraten för moderna CNC-maskiner eftersom de ger en balans mellan seghet och hårdhet.

3. Pulverbearbetning och sintring (för hårdmetallverktyg)

Vid tillverkningen av hårdmetallverktyg tillsätts små bitar av volframkarbid (TC) tillsammans med ett bindemedel (bond), t.ex. kobolt. Blandningen blir till ett pulver som sedan kan pressas i en form och värmebehandlas genom sintring. Det är under denna process som TC smälts samman och skapar ett material som är mycket tätt och extremt hårt - idealiskt för CNC-fräsning. Därför kommer varje fel i noggrannheten i denna process att ha en direkt effekt på hårdmetallverktygets slutliga fysiska styrka.

4. Precisionsformning och formning

Efter att ha förberett verktygsämnet börjar den faktiska formningen med hjälpav CNC-slipning maskiner, laserbearbetningssystem och andra avancerade EDM-tillverkningsprocesser för att skapa den grundläggande geometriska formen på verktygsämnet, tillsammans med flöjtprofilerna, räfflingsvinklarna, helixvinklarna och dimensionerna. Det är mycket viktigt att verktygsämnet formas med absolut precision eftersom varje liten avvikelse från specifikationen kan leda till dålig spånevakuering, värmeavledning eller ytkvalitet.

De fleraxliga slipsystem (MAG) som används vid tillverkning av avancerade fräsverktygslösningar ger submikron noggrannhet med hög repeterbarhet under tillverkningens massproduktionsfas.

5. Kantförberedelse och honing

Vassa kanter är användbara när man skär i sekunder eller minuter, men under högbelastade skärförhållanden kan verktygets livslängd ökas avsevärt med en mikroslipad kant. Kantförberedelse innebär att skäreggarna rundas eller slätas ut för att minska antalet mikrofrakturer och göra kanterna stabila. Vanliga metoder för att utföra detta steg är borstning, dragfinish och mikroslipning. Detta steg är viktigast för verktyg som används vid CNC-fräsning med hög hastighet på grund av de ökade krafter och temperaturer som är förknippade med dessa applikationer.

6. Applicering av beläggning

Dagens CNC-tillverkare använder i stor utsträckning belagda verktyg. Beläggningar hjälper till att skydda verktygen mot slitage, ökar deras värmebeständighet och minskar deras friktion. Några av de vanligaste beläggningarna är

• TiN (titannitrid)

• TiAlN (titan- och aluminiumnitrid)

• AlTiN (aluminium-titannitrid)

• DLC (diamantliknande kol)

Rätt beläggning kan förlänga livslängden på verktyg för krävande applikationer med så mycket som 200-500% och är en kritisk faktor att ta hänsyn till i utvalda applikationer.

7. Kvalitetsinspektion och testning

Varje verktyg undersöks noggrant för kvalitetssäkring enligt industristandarder och i denna process mäter alla lasermätare, högupplösta mikroskop och koordinatmätmaskiner följande parametrar vid verktygsinspektion tills de har klarat alla kvalitetssäkringstester.

• Toleranser för dimensioner

• Rundgång

• Ytfinish

• Beläggningens tjocklek

• Verktygets balans

I takt med att CNC-baserad tillverkning blir alltmer komplex ökar också kravet på kvalitetssäkring som en viktig faktor för en framgångsrik implementering av fräsverktygslösningar. Ofta utför tillverkarna prestandatester på provverktyg för att fastställa vilken skärprestanda och livslängd deras verktyg kan leverera.

8. Balansering och polering

CNC-fräsning med hög hastighet kräver korrekt verktygsbalans. Om ett verktyg inte är balanserat kan det orsaka vibrationer, överdrivet verktygsslitage, dålig ytkvalitet och spindelfel. Genom att polera verktygets egg (skäregg) skapar du ett jämnt flöde av spånor under skäroperationerna, vilket ger mindre värme under skärningen och förbättrar den totala effektiviteten hos de verktyg som används i dessa applikationer, särskilt i industrier som använder högprecisionsbearbetning (t.ex. flyg- och rymdindustrin, bearbetning av formverktyg, tillverkning av fordonskomponenter m.m.).

9. Anpassning och utveckling av specialgeometri

Vissa applikationer kräver unika eller specialanpassade fräsverktyg på grund av speciella material och geometrier. Anpassning kan innebära att man utformar verktyg med variabel spiralform, flera spånor eller variationer i hörnradie och till och med genomgående kylsystem. Denna process ger tillverkarna möjlighet att utveckla verktyg specifikt för en viss applikation, vilket ger förbättrade cykeltider och ökad noggrannhet.

10. Förpackning och spårbarhet

Efter att verktyget har tillverkats är det sista steget att förpacka och märka verktyget på rätt sätt. Varje verktyg har ett batchnummer, en materialspecifikation, en beläggningstyp och ett kundordernummer. Möjligheten att spåra verktyget under hela dess livstid är avgörande för försvars- och medicintekniska industrier där kvaliteten är mycket viktig.

Avslutande tankar

På grund av den komplexa utformningen av moderna CNC-fräsar står tillverkarna inför stora utmaningar när de ska producera högkvalitativa produkter. I takt med att tekniken fortsätter att utvecklas kommer det att vara en ständig utmaning för många tillverkare att tillhandahålla kraftfulla, effektiva och exakta lösningar för CNC-fräsverktyg. Vi erbjuder toppmoderna CNC-fräsar som är speciellt utformade för moderna produktionsprocesser och som klarar dagens krävande bearbetningsapplikationer.

Kontakta oss på idag för att ta reda på hur vi kan hjälpa dig med dina verktygsbehov eller för att få en prisuppgift på fräsverktyg med prestanda som är skräddarsydda för just ditt företag!