Live Tooling versus secundair frezen op Zwitserse draaibanken

Live Tooling versus secundair frezen op Zwitserse draaibanken: CNC-precisiedraaien optimaliseren

PFT, Shenzhen

Samenvatting: Zwitserse draaibanken bereiken complexe onderdeelgeometrieën met behulp van aangedreven gereedschappen (geïntegreerde roterende gereedschappen) of secundair frezen (nabewerkingen). Deze analyse vergelijkt de cyclustijden, nauwkeurigheid en operationele kosten van beide methoden op basis van gecontroleerde bewerkingsproeven. De resultaten geven aan dat aangedreven gereedschappen de gemiddelde cyclustijd met 27% verkorten en de positietolerantie met 15% verbeteren voor onderdelen zoals dwarsgaten en vlakken, hoewel de initiële investering in gereedschap 40% hoger is. Secundair frezen laat lagere kosten per onderdeel zien voor volumes onder de 500 stuks. Het onderzoek concludeert met selectiecriteria op basis van onderdeelcomplexiteit, seriegrootte en tolerantievereisten.

1 Inleiding

Zwitserse draaibanken domineren de productie van zeer nauwkeurige kleine onderdelen. Een cruciale beslissing is de keuze tussenlive gereedschap(frezen/boren op de machine) ensecundair frezen(speciale nabewerkingen). Uit industriële gegevens blijkt dat 68% van de fabrikanten prioriteit geeft aan het verminderen van de configuratie voor complexe componenten (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Deze analyse kwantificeert prestatieafwegingen met behulp van empirische bewerkingsgegevens.

2 Methodologie

2.1 Testontwerp

• Werkstukken: assen van roestvrij staal 316L (Ø8mm x 40mm) met 2x Ø2mm dwarsgaten + 1x 3mm vlak.

• Machines:

  • Live-gereedschap:Tsugami SS327 (Y-as)

  • Secundair frezen:Hardinge Conquest ST + HA5C Indexer

• Bijgehouden statistieken: cyclustijd (seconden), oppervlakteruwheid (Ra µm), gatpositietolerantie (±mm).

2.2 Gegevensverzameling

Er werden drie batches (n=150 onderdelen per methode) verwerkt. De Mitutoyo CMM mat kritische kenmerken. De kostenanalyse omvatte gereedschapsslijtage, arbeid en machine-afschrijving.

3 resultaten

3.1 Prestatievergelijking

*Figuur 1: Met live-gereedschappen wordt de cyclustijd verkort, maar de gereedschapskosten per onderdeel stijgen.*

3.2 Kosten-batenanalyse

• Break-evenpunt: Levende gereedschappen worden rendabel bij ~550 eenheden (figuur 2).

• Impact op nauwkeurigheid: met live-gereedschappen worden fouten bij het opnieuw fixeren geëlimineerd, waardoor de Cpk-variatie met 22% wordt verminderd.

4 Discussie

Cyclustijdreductie: De geïntegreerde bewerkingen van de actieve gereedschappen elimineren vertragingen in de verwerking van onderdelen. Beperkingen in het spindelvermogen beperken echter zwaar frezen.
Kostenbeperkingen: De lagere gereedschapskosten van secundair frezen zijn geschikt voor prototypes, maar vereisen meer arbeidsuren.
Praktische implicatie: Voor medische/luchtvaartcomponenten met toleranties van ±0,015 mm is live-gereedschap optimaal, ondanks een hogere initiële investering.

5 Conclusie

Aangedreven gereedschappen op Zwitserse draaibanken leveren superieure snelheid en nauwkeurigheid voor complexe onderdelen met een gemiddeld tot hoog volume (> 500 stuks). Secundair frezen blijft haalbaar voor eenvoudigere geometrieën of kleine series. Toekomstig onderzoek zou dynamische gereedschapspadoptimalisatie voor aangedreven gereedschappen moeten onderzoeken.