Eines motoritzades vs. fresat secundari en torns suïssos

Eines motoritzades vs. fresat secundari en torns suïssos: optimització del tornejat de precisió CNC

PFT, Shenzhen

Resum: Els torns de tipus suís aconsegueixen geometries de peces complexes utilitzant eines motoritzades (eines rotatives integrades) o fresat secundari (operacions de fresat post-tornejat). Aquesta anàlisi compara els temps de cicle, la precisió i els costos operatius entre els dos mètodes basant-se en proves de mecanitzat controlades. Els resultats indiquen que les eines motoritzades redueixen el temps de cicle mitjà en un 27% i milloren la tolerància posicional en un 15% per a característiques com ara forats transversals i plans, tot i que la inversió inicial en eines és un 40% més alta. El fresat secundari demostra costos per peça més baixos per a volums inferiors a 500 unitats. L'estudi conclou amb criteris de selecció basats en la complexitat de la peça, la mida del lot i els requisits de tolerància.

1 Introducció

Els torns suïssos dominen la fabricació de peces petites i d'alta precisió. Una decisió crítica implica triar entreeines en moviment(fresat/trepat a màquina) imòlta secundària(operacions de postprocessament dedicades). Les dades del sector mostren que el 68% dels fabricants prioritzen la reducció de configuracions per a components complexos (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Aquesta anàlisi quantifica els compromisos de rendiment utilitzant dades empíriques de mecanitzat.

2 Metodologia

2.1 Disseny de proves

• Peces: eixos d'acer inoxidable 316L (Ø8 mm x 40 mm) amb 2 forats transversals de Ø2 mm + 1 forat pla de 3 mm.

• Màquines:

  • Eines en moviment:Tsugami SS327 (eix Y)

  • Fresat secundari:Indexador Hardinge Conquest ST + HA5C

• Mètriques seguides: Temps de cicle (segons), rugositat superficial (Ra µm), tolerància de posició del forat (±mm).

2.2 Recopilació de dades

Es van processar tres lots (n = 150 peces per mètode). La CMM de Mitutoyo va mesurar les característiques crítiques. L'anàlisi de costos va incloure el desgast de les eines, la mà d'obra i la depreciació de la màquina.

3 Resultats

3.1 Comparació de rendiment

*Figura 1: Les eines motoritzades redueixen el temps de cicle però augmenten els costos d'utillatge per peça.*

3.2 Anàlisi cost-benefici

• Punt d'equilibri: les eines motoritzades esdevenen rendibles a ~550 unitats (Figura 2).

• Impacte en la precisió: les eines motoritzades eliminen els errors de refixació, reduint la variació de Cpk en un 22%.

4 Discussió

Reducció del temps de cicle: Les operacions integrades de les eines motoritzades eliminen els retards en la manipulació de peces. Tanmateix, les limitacions de potència del cargol restringeixen el fresat pesat.
Limitacions de costos: els costos d'utillatge més baixos del fresat secundari són adequats per a prototips, però acumulen mà d'obra de manipulació.
Implicació pràctica: Per a components mèdics/aeroespacials amb toleràncies de ±0,015 mm, les eines motoritzades són òptimes malgrat una inversió inicial més elevada.

5 Conclusió

L'eina motoritzada en torns suïssos ofereix una velocitat i precisió superiors per a peces complexes de volum mitjà-alt (>500 unitats). El fresat secundari continua sent viable per a geometries més simples o lots baixos. La investigació futura hauria d'explorar l'optimització dinàmica de la trajectòria d'eina per a l'eina motoritzada.