Höghastighetsbearbetning med CNC eller höghastighetsbearbetning (HSM, av engelskans High Speed Machining) är en metod som gör det möjligt att bearbeta arbetsstycken inom metallindustrin och som kännetecknas av att den ökar effektiviteten, precisionen och kvaliteten hos de bearbetade detaljerna jämfört med konventionella processer.
Vad är höghastighetsbearbetning?
Den här metoden används allt oftare i bearbetningsverkstäderna tack vare de stora fördelar den medför. Förutom att detaljerna blir mer precisa och effektiviteten ökar är det väl belagt att tekniken minskar produktionstiderna och inte kräver särskilt mycket mänsklig insats. Detta gör att produktionskostnaderna sjunker betydligt, men även leveranstiderna.
Höghastighetsbearbetning görs med hjälp av numerisk styrning (CNC), vilket gör att processerna automatiseras och kräver minimal insats från operatörerna. Men vad är höghastighets-CNC? Det bör påpekas att höghastighetsbearbetning kan utföras i en enda operation men också i en kombination av flera, allt beroende på vilken maskin som används.
Detta förfarande kan avse skärhastigheten, spindelvarvtalet, matningshastigheten eller spånavverkningens hastighet. Höghastighetsbearbetning kännetecknas av att spindeln når ett varvtal på 3 000 till 6 000 varv per minut och en diameter på mellan 25 och 30 millimeter. När det gäller hastigheter är det viktigt att framhålla att dessa metoder kan bearbeta med skärhastigheter som är fem till tio gånger snabbare än med konventionella metoder.
Vid denna typ av bearbetning beror skärdjupet och skärhastigheten samt matningen på vilka arbetsstycken som ska bearbetas (form, material m.m.).
Användningsområden för höghastighets-CNC
Vilket material man vill bearbeta spelar en mycket viktig roll inom metallindustrin. Det är inte samma sak att bearbeta en aluminiumdetalj som en av stål eller titan; materialets egna hårdhet och arbetsstyckets dimensioner påverkar också. Men en av de stora fördelarna med höghastighets-CNC är att den klarar bearbetning av alla typer av detaljer. Mångsidigheten hos maskinerna som klarar denna bearbetning har gjort att de används inom många olika branscher.
Förutom metallindustrin används höghastighets-CNC inom flygindustrin, men också inom form- och verktygstillverkning. I båda branscherna bearbetas mycket hållfasta metaller som titan, rostfritt stål och aluminium. Kom ihåg att det till exempel vid form- och verktygstillverkning krävs att stora volymer av dessa komponenter tillverkas, det vill säga serieproduktion i stora mängder. Därför är det mycket lämpligt att bearbeta med hög hastighet.
Fördelar med höghastighetsbearbetning
Höghastighets-CNC har många fördelar för metallindustrin. Till att börja med ersätter den maskiner som arbetar med stort skärdjup och låg skärhastighet (vilket är vanligt vid konventionell bearbetning) med maskiner som har mindre skärdjup men högre hastighet; detta gör att mängden avverkat spån blir större. Den höga skärhastigheten gör också att skärkrafterna och spånens storlek minskar.
Eftersom dessa skärkrafter minskar är det möjligt att bearbeta mycket tunna material, från och med 0,2 millimeter. Dessutom gör denna typ av bearbetning att det blir betydligt större precision i konturen och förbättrar arbetsstyckets ytkvalitet. Höghastighets-CNC gör det möjligt att leda bort nästan all värme som uppstår under processen via spånen, och dessutom minskar friktionskoefficienten mellan spånen och skärverktyget.
En annan fördel med tekniken är att mycket hårda stål kan bearbetas och att verktygets livslängd ökar. Slutligen, och som vi redan nämnt, minskar produktionstiderna vilket förkortar leveranstiderna; operatörernas närvaro krävs inte i någon större utsträckning, vilket också bidrar till lägre produktionskostnader.
Hur ska en maskin för höghastighetsbearbetning vara utformad?
För att kunna dra full nytta av höghastighets-CNC måste maskinen och dess verktyg uppfylla en rad krav. Utrustningen måste kunna hantera de krävda hastigheterna samt den profil som ska uppnås. Dessutom måste den integrerade CNC-styrningen ha förmågan att förutse hur skärverktygens banor ska ändras; till exempel att snabbt växla mellan borrning och svarvning, eller att rotera arbetsstycket till den önskade vinkeln.
Verktygen i spindelhuvudet måste vara mycket slitstarka och anpassade för de processer som genomförs. Slutligen, för att höghastighetsbearbetningen ska fungera, är det nödvändigt att använda CAM- och CAD-programvara som kan skapa lämpliga konstruktioner och strategier för denna typ av bearbetning.