Roterende verktøy vs. sekundær fresing på sveitsiske dreiebenker

Roterende verktøy vs. sekundærfresing på sveitsiske dreiebenker: Optimalisering av CNC-presisjonsdreiing

PFT, Shenzhen

Sammendrag: Sveitser-type dreiebenker oppnår komplekse delgeometrier ved hjelp av enten roterende verktøy (integrerte roterende verktøy) eller sekundærfresing (etterdreiing). Denne analysen sammenligner syklustider, nøyaktighet og driftskostnader mellom begge metodene basert på kontrollerte maskineringsforsøk. Resultatene indikerer at roterende verktøy reduserer gjennomsnittlig syklustid med 27 % og forbedrer posisjonstoleransen med 15 % for funksjoner som tverrhull og flate hull, selv om den opprinnelige verktøyinvesteringen er 40 % høyere. Sekundærfresing viser lavere kostnader per del for volumer under 500 enheter. Studien konkluderer med utvalgskriterier basert på delkompleksitet, batchstørrelse og toleransekrav.

1 Innledning

Sveitsiske dreiebenker dominerer høypresisjonsproduksjon av små deler. En kritisk avgjørelse innebærer å velge mellomroterende verktøy(fresing/boring på maskin) ogsekundær fresing(dedikerte etterbehandlingsoperasjoner). Bransjedata viser at 68 % av produsentene prioriterer å redusere oppsett for komplekse komponenter (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Denne analysen kvantifiserer ytelsesavveininger ved hjelp av empiriske maskineringsdata.

2 Metodikk

2.1 Testdesign

• Arbeidsstykker: 316L rustfritt stålskaft (Ø8 mm x 40 mm) med 2x Ø2 mm tverrhull + 1x 3 mm flatt hull.

• Maskiner:

  • Roterende verktøy:Tsugami SS327 (Y-akse)

  • Sekundær fresing:Hardinge Conquest ST + HA5C indekser

• Målinger sporet: Syklustid (sekunder), overflateruhet (Ra µm), hullposisjonstoleranse (±mm).

2.2 Datainnsamling

Tre batcher (n=150 deler per metode) ble behandlet. Mitutoyo CMM målte kritiske egenskaper. Kostnadsanalysen inkluderte verktøyslitasje, arbeidskraft og maskinavskrivninger.

3 resultater

3.1 Ytelsessammenligning

*Figur 1: Roterende verktøy reduserer syklustiden, men øker verktøykostnadene per del.*

3.2 Kost-nytte-analyse

• Break-Even-punkt: Roterende verktøy blir kostnadseffektivt ved ~550 enheter (figur 2).

• Nøyaktighetsinnvirkning: Roterende verktøy eliminerer omfikseringsfeil, og reduserer Cpk-variasjonen med 22 %.

4 Diskusjon

Reduksjon av syklustid: De integrerte operasjonene til roterende verktøy eliminerer forsinkelser i delhåndtering. Imidlertid begrenser spindelkraftbegrensninger tung fresing.
Kostnadsbegrensninger: Sekundærfresings lavere verktøykostnader passer til prototyper, men akkumulerer håndteringsarbeid.
Praktisk implikasjon: For medisinske/luftfartskomponenter med ±0,015 mm toleranser er roterende verktøy optimalt til tross for høyere initialinvestering.

5 Konklusjon

Roterende verktøy på sveitsiske dreiebenker gir overlegen hastighet og nøyaktighet for komplekse deler i middels til høyt volum (>500 enheter). Sekundærfresing er fortsatt mulig for enklere geometrier eller lave serier. Fremtidig forskning bør utforske dynamisk verktøybaneoptimalisering for roterende verktøy.