Obróbka CNC z dużymi prędkościami, czyli obróbka szybkościowa (z ang. HSM), to metoda obróbki detali stosowana w przemyśle metalowym, która w porównaniu z metodami konwencjonalnymi zwiększa wydajność, dokładność i jakość obrabianych detali.
Czym jest obróbka z dużymi prędkościami?
Metoda ta, coraz częściej stosowana w zakładach mechanicznych, jest ceniona za liczne korzyści. Oprócz większej dokładności detali i wyższej wydajności udowodniono, że skraca czas produkcji i nie wymaga dużego udziału człowieka. Dzięki temu znacznie spadają koszty produkcji, a także skracają się terminy realizacji.
Obróbkę z dużymi prędkościami prowadzi się z wykorzystaniem komputerowego sterowania numerycznego CNC; dzięki temu procesy są zautomatyzowane i wymagają minimalnego udziału operatorów. Ale czym właściwie jest szybkościowa obróbka CNC? Trzeba zaznaczyć, że obróbkę z dużymi prędkościami można prowadzić w ramach jednej operacji, ale również ich kombinacji – wszystko zależy od zastosowanej maszyny.
Pojęcie to może dotyczyć prędkości skrawania, prędkości obrotowej wrzeciona, prędkości posuwu lub wydajności usuwania wiórów. Obróbkę z dużymi prędkościami charakteryzuje to, że wrzeciono osiąga prędkość od 3000 do 6000 obr./min przy średnicy od 25 do 30 milimetrów; jeśli chodzi o prędkości, warto podkreślić, że procesy te pozwalają na obróbkę z prędkościami skrawania od pięciu do dziesięciu razy większymi niż w metodach konwencjonalnych.
W tego typu obróbce głębokość i prędkość skrawania, a także posuw zależą od obrabianych detali (kształtu, materiału itd.).
Zastosowania szybkościowej obróbki CNC
W obróbce metali bardzo duże znaczenie ma rodzaj materiału. Obróbka detalu z aluminium to coś innego niż obróbka stali czy tytanu; wpływ ma także twardość materiału oraz wymiary detalu. Jedną z wielkich zalet szybkościowej obróbki CNC jest jednak to, że pozwala obrabiać wszelkiego rodzaju detale. Dzięki uniwersalności maszyn przystosowanych do tej obróbki stosuje się je w różnych gałęziach przemysłu.
Poza przemysłem metalowym szybkościową obróbkę CNC wykorzystuje się w przemyśle lotniczym i kosmicznym, a także przy wytwarzaniu matryc i form. W obu branżach obrabia się bardzo wytrzymałe metale, takie jak tytan, stal nierdzewna i aluminium. Warto pamiętać, że na przykład przy produkcji matryc i form trzeba wytwarzać te elementy w dużych ilościach, czyli seryjnie i w dużych partiach. Dlatego obróbka z dużymi prędkościami jest tu szczególnie zalecana.
Zalety obróbki z dużymi prędkościami
Szybkościowa obróbka CNC daje przemysłowi metalowemu wiele korzyści. Przede wszystkim zastępuje obróbkę z dużą głębokością skrawania przy małej prędkości (typową dla obróbki konwencjonalnej) obróbką z mniejszą głębokością przy większej prędkości; dzięki temu ilość usuwanego materiału jest większa. Wysoka prędkość skrawania zmniejsza także siły skrawania i wielkość wiórów.
Dzięki mniejszym siłom skrawania można obrabiać bardzo cienkie ścianki, już od 0,2 milimetra. Ponadto ten rodzaj obróbki zapewnia znacznie większą dokładność konturu i poprawia jakość powierzchni detalu. Szybkościowa obróbka CNC pozwala odprowadzić niemal całe ciepło powstające w procesie wraz z wiórami, a dodatkowo zmniejsza współczynnik tarcia między wiórami a narzędziem skrawającym.
Kolejną zaletą tej techniki jest możliwość obróbki bardzo twardych stali oraz dłuższa żywotność narzędzi skrawających. Wreszcie, jak już wspomnieliśmy, skraca się czas produkcji, a więc i terminy realizacji; nie jest też potrzebna stała obecność operatorów, co również pomaga obniżyć koszty produkcji.
Jaka powinna być maszyna do obróbki szybkościowej?
Aby w pełni wykorzystać zalety szybkościowej obróbki CNC, maszyna i jej narzędzia muszą spełniać szereg wymagań. Urządzenie musi osiągać wymagane prędkości i odwzorowywać zadany profil. Ponadto zintegrowane w nim sterowanie CNC musi z wyprzedzeniem przewidywać zmiany torów ruchu narzędzi skrawających; na przykład bardzo szybko przechodzić od wiercenia do toczenia albo obracać detal pod wymaganym kątem.
Narzędzia we wrzecionie muszą być bardzo odporne na zużycie i dobrane do wykonywanych procesów. Wreszcie, aby obróbka z dużymi prędkościami przynosiła efekty, niezbędne jest oprogramowanie CAM i CAD, które pozwala opracować odpowiednie projekty i strategie dla tego rodzaju obróbki.