Kiedy dwa elementy łączą się, aby stworzyć coś większego niż suma ich części, wynik jest zazwyczaj mile zaskakujący. Firma Kline Oilfield Equipment Inc., znana również jako Kline Tools, była mile zaskoczona, gdy połączyła wysokowydajne oprogramowanie SoliCAM z frezem ogólnego przeznaczenia do obróbki zaworów kulowych 718 Inconel.
Rezultatem był 500-procentowy wzrost trwałości narzędzia i 86-procentowe skrócenie czasu cyklu.
Jake Aasness, który zajmuje się programowaniem i aplikacjami technicznymi dla Tulsa, Okla., producenta narzędzi do obsługi naziemnych odwiertów naftowych, zauważył, że Kline Tools korzysta z wersji SolidCAM 2011. Oprogramowanie zawiera moduł iMachining, który optymalizuje kąty narzędzia skrawającego i prędkości posuwu na całej ścieżce narzędzia w celu podwojenia lub potrojenia prędkości skrawania, według producenta SolidCAM Inc,
Według Aasnessa, algorytm modułu generuje gładką, morfującą spiralną ścieżkę narzędzia, jednocześnie kontrolując kąt skrawania, posuw i prędkość frezu.
“Teoretycznie narzędzie powinno zawsze mieć takie samo obciążenie wiórami, bez względu na wszystko” – powiedział, zauważając, że technika obróbki jest niejasno podobna do frezowania trochoidalnego. “Wciąż jestem pod wrażeniem, gdy na to patrzę. To tak, jakby narzędzie samo przeciągało się przez materiał i nie wymaga to większego obciążenia serwomechanizmów niż to, które jest potrzebne do przesuwania samego stołu.”
Jednak ścieżki narzędzia generowane przez oprogramowanie nie umożliwiają każdemu narzędziu tnącemu skutecznego cięcia materiałów trudnych w obróbce. Firma Kline Tools nadal doświadczała problemów podczas realizacji zamówienia na zawory kulowe 718 Inconel, które firma otrzymuje raz lub dwa razy w roku. “To był absolutny koszmar za każdym razem” – powiedział Aasness, dodając, że metal twardnieje, jeśli jest obrabiany na sucho, a frez trzpieniowy ulega mikropęknięciom termicznym, jeśli jest obrabiany z użyciem chłodziwa, ponieważ krawędź tnąca wielokrotnie nagrzewa się, gdy wchodzi w materiał, a następnie ochładza się, gdy obraca się w kierunku następnego wejścia.
Przedstawiciel handlowy IMCO Chris Cooper (po lewej) i Jake Aasness z Kline Tools byli mile zaskoczeni zdolnością frezu trzpieniowego IMCO Everyday Advantage do obróbki zaworów kulowych 718 Inconel (poniżej) osiem razy szybciej niż inne wysokowydajne frezy trzpieniowe.
Według Aasnessa, technologia liniowej ścieżki narzędzia iMachining łagodzi obie sytuacje poprzez zmniejszenie tarcia krawędzi skrawającej, umożliwiając tym samym zwiększenie prędkości obrotowej. “Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej skraca się zarówno czas, przez jaki krawędź skrawająca jest aktywna, jak i czas między aktywacjami” – powiedział – “co dodatkowo przyczynia się do stabilizacji termicznej frezu”.
Warsztat wypróbował kilka “fantazyjnych” wysokowydajnych frezów walcowo-czołowych, mając nadzieję, że zaawansowana konstrukcja narzędzia i generator ścieżki narzędzia razem przyniosą znaczną poprawę, ale wyniki były rozczarowujące, według Aasnessa. “Narzędzia nie przeszły nawet przez drugą część.”
Frez ogólnego przeznaczenia Everyday Advantage firmy IMCO Carbide Tool Inc. z Perrysburga w stanie Ohio jest głównym frezem trzpieniowym firmy Kline Tools, a cięcie Inconelu było wcześniej wyjątkiem, głównie dlatego, że instrukcja obsługi narzędzia nie zawiera zaleceń dotyczących prędkości i posuwu dla Inconelu. Jednak w warsztacie skończyły się zapasy frezów 3⁄8 “, a lokalny dystrybutor miał na półce frezy IMCO ogólnego przeznaczenia” – powiedział Chris Cooper, przedstawiciel handlowy IMCO na Oklahomę oraz północny i zachodni Teksas.
Po dostarczeniu znanych frezów Aasness przetestował jeden z nich w zalewie i chłodziwie wrzeciona przy 4074 obr. Udało mu się nie tylko bezproblemowo obrobić dwa zawory kulowe 718 Inconel, ale także przeciąć 12 zaworów kulowych wykonanych ze stali 4140 poddanej obróbce cieplnej, która ma twardość od 36 do 38 HRC. “Prawdopodobnie mógłbym obrobić jeszcze 10”. Aasness powiedział o częściach 4140, których czas cyklu wynosi 3 minuty. “Po zakończeniu frez nadal wyglądał dobrze”.
Obecnie Kline Tools uzyskuje pięć części ze stopu 718 Inconel na frez walcowo-czołowy Everyday Advantage, pracujący z prędkością 6000 obr. Czas cyklu spadł do 16 minut z 2 godzin. “Tego nie ma nawet na liście tego, co frez powinien być w stanie zrobić” – powiedział Aasness.
“Nikt z nas nie sądził, że narzędzie będzie działać tak dobrze, jak to się stało” – powiedział Cooper. “Byliśmy niezwykle zaskoczeni.”
Cooper przypisuje sukces narzędzia powłoce AlTiN (Spector), podłożu z węglików spiekanych oraz kątom linii śrubowej, prześwitu i wypukłości. Uważa też, że frezy IMCO enDURO, które zostały zaprojektowane do cięcia trudnych materiałów, takich jak tytan i stopy na bazie niklu, byłyby znacznie lepsze.
Aasness zauważył, że chciałby poeksperymentować z tymi narzędziami, ale połączenie ceny i wydajności frezów Everyday Advantage jest trudne do pobicia. “To bardzo wytrzymałe frezy” – powiedział