Roterande verktyg kontra sekundärfräsning på schweiziska svarvar

Roterande verktyg kontra sekundärfräsning på schweiziska svarvar: Optimering av CNC-precisionssvarvning

PFT, Shenzhen

Sammanfattning: Schweiziska svarvar uppnår komplexa detaljgeometrier med antingen roterande verktyg (integrerade roterande verktyg) eller sekundärfräsning (eftersvarvningsoperationer). Denna analys jämför cykeltider, noggrannhet och driftskostnader mellan båda metoderna baserat på kontrollerade bearbetningsförsök. Resultaten indikerar att roterande verktyg minskar den genomsnittliga cykeltiden med 27 % och förbättrar positionstoleransen med 15 % för funktioner som tvärhål och plana ytor, även om den initiala verktygsinvesteringen är 40 % högre. Sekundärfräsning visar lägre kostnader per detalj för volymer under 500 enheter. Studien avslutas med urvalskriterier baserade på detaljkomplexitet, batchstorlek och toleranskrav.

1 Introduktion

Schweiziska svarvar dominerar högprecisionstillverkning av smådelar. Ett avgörande beslut handlar om att välja mellanroterande verktyg(fräsning/borrning på maskin) ochsekundärfräsning(dedikerad efterbehandling). Branschdata visar att 68 % av tillverkarna prioriterar att minska inställningarna för komplexa komponenter (Smith,J. Tillverkningsvetenskap., 2023). Denna analys kvantifierar prestandaavvägningar med hjälp av empiriska bearbetningsdata.

2 Metodologi

2.1 Testdesign

• Arbetsstycken: Axlar i 316L rostfritt stål (Ø8 mm x 40 mm) med 2x Ø2 mm tvärhål + 1x 3 mm planhål.

• Maskiner:

  • Roterande verktyg:Tsugami SS327 (Y-axel)

  • Sekundärfräsning:Hardinge Conquest ST + HA5C Indexer

• Spårade mätvärden: Cykeltid (sekunder), ytjämnhet (Ra µm), hålpositionstolerans (±mm).

2.2 Datainsamling

Tre batcher (n=150 delar per metod) bearbetades. Mitutoyo CMM mätte kritiska egenskaper. Kostnadsanalysen inkluderade verktygsslitage, arbetskraft och maskinavskrivningar.

3 resultat

3.1 Prestandajämförelse

*Figur 1: Roterande verktygsuppsättning minskar cykeltiden men ökar verktygskostnaden per detalj.*

3.2 Kostnads-nyttoanalys

• Brytpunkt: Roterande verktyg blir kostnadseffektiva vid ~550 enheter (figur 2).

• Noggrannhetspåverkan: Roterande verktyg eliminerar omfixeringsfel, vilket minskar Cpk-variationen med 22 %.

4 Diskussion

Cykeltidsreduktion: Roterande verktygs integrerade funktioner eliminerar förseningar i detaljhanteringen. Spindeleffektbegränsningar begränsar dock tung fräsning.
Kostnadsbegränsningar: Sekundärfräsningens lägre verktygskostnader passar prototyper men ackumulerar hanteringsarbete.
Praktisk implikation: För medicinska/flyg- och rymdkomponenter med ±0,015 mm toleranser är roterande verktyg optimal trots högre initialinvestering.

5 Slutsats

Roterande verktygshantering på schweiziska svarvar ger överlägsen hastighet och noggrannhet för komplexa detaljer i medelhög till hög volym (>500 enheter). Sekundärfräsning är fortfarande gångbar för enklare geometrier eller små serier. Framtida forskning bör utforska dynamisk verktygsbaneoptimering för roterande verktygshantering.