การตัดเฉือนด้วยอัตราความเร็วสูง (HSM) ไม่เพียงก่อให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเครื่องจักรกลเท่านั้น แต่ยังสร้างความเปลี่ยนแปลงให้กับเครื่องมือชนิดแกนหมุนความเร็วสูงอีกด้วยบางครั้งยังเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดและเป็นแกนกลางของเครื่องจักรกลความเร็วสูง และเป็นปัจจัยสำคัญของความสำเร็จของเครื่องมือ HSM

การใช้งานแกนหมุนที่มีความเร็วในการหมุนสูงและการมีความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความเร็วและแรงบิดที่ให้มาเป็นงานหลักของวิศวกรรมแกนหมุนสูง ประสิทธิภาพของแกนหมุนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ปัจจัยหลักประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดการออกแบบของระบบแบริ่งมอเตอร์คู่แบบเดี่ยวหรือแบบรวม ส่วนประกอบซีลและวิธีการเก็บบำรุงรักษาเครื่องมือ

เมื่อทำการตัดเฉือน แกนหมุนจะไม่สัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง แต่จะเชื่อมโยงกับระบบเทคโนโลยีอื่น ๆ ของเครื่องมือตัด การเชื่อมต่อนี้ทำหน้าที่เป็นตัวนำและเปลี่ยนแปลงความสามารถของการหมุนเร็วเพื่อความสามารถในการตัดเฉือนได้ดีเยี่ยม องค์ประกอบอีกอย่างสำหรับเครื่องมือตัดและแกนหมุนคือตัวจับยึดเครื่องมือที่ติดตั้งเข้ากับแกนหมุนที่ไม่ดีของชุดประกอบขนาดเล็ก เครื่องมือตัดและตัวจับยึดเครื่องมือนี้อาจลดการทำงานของแกนหมุนให้เหลือศูนย์ ซึ่ง HSM ได้เพิ่มความแม่นยำ, ความน่าเชื่อถือ, และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับการประกอบส่วนขยายของแกนหมุน

การหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดแรงเหวี่ยง ใน HSM เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม แรงเหล่านี้จะเพิ่มมากขึ้น และจะเพิ่มแบบทวีคูณและกลายเป็นปัญหาหลักในเครื่องมือตัดซึ่งกำหนดความทนทานของเครื่องมือ ในการกัดเม็ดมีดแบบถอดเปลี่ยนได้ แรงเหวี่ยงที่สูงอาจทำให้สกรูยึดเม็ดมีดแตก, เม็ดมีดหลุดร่วงและตัวด้ามหลุด สิ่งที่เกิดขึ้นไม่เพียงแต่สร้างความเสียหายให้กับเครื่องจักรและชิ้นส่วนงานที่ทำการกลึงเท่านั้น แต่อาจเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานได้อีกด้วย

ในสภาวะเช่นนี้ ผู้ผลิตเครื่องมือตัดต้องพิจารณาการออกแบบและวิธีการทางเทคโนโลยีที่จำเป็นเพื่อให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ของตนมีความน่าเชื่อถือ ดังนั้น การให้ความสำคัญกับมีดกัดที่ถอดเปลี่ยนได้ควรได้รับการพิจารณา การติดตั้งเม็ดมีดที่ปลอดภัยและโครงสร้างตัวเครื่องที่แข็งแรงเริ่มต้นด้วยสกรูที่จับยึดซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดและอ่อนแอที่สุดของระบบเทคโนโลยีทั้งหมดแต่มีผลกระทบเป็นอย่างมากต่อความน่าเชื่อมั่นของระบบ เช่นเดียวกันอาจกล่าวได้ว่าสกรูจับยึดมีความสัมพันธ์กับมีดกัดแบบถอดเปลี่ยนได้ความเร็วในการกัดสูง การใช้ไดนาโมเมตริกจะควบคุมการขันสกรูให้แน่น ( รูปที่ 1 ) อย่างไรก็ตามการตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงบิดถูกขันให้แน่นเพียงพอนั้นไม่เพียงพอที่จะใช้เครื่องมือตัดไม่อย่างมั่นใจ การออกแบบที่ชาญฉลาดนี้ถูกนำไปใช้เพื่อลดภาระแบบไดนามิกบนสกรูยึด

มีดกัด HSM90S FAL-22 ของ ISCAR สำหรับการกัดอลูมิเนียมอัตราความเร็วสูงที่มีประสิทธิภาพ มีเม็ดมีดขนาดใหญ่ที่ให้ความลึกของการตัดสูงสุด 22 มม. (0.866 ") ช่องบรรจุมีดมีส่วนยื่นออกมาที่พื้นผิวด้านล่างของแผ่นรองส่วนหน้าส่วนล่างของเม็ดมีดจะมีร่องที่เข้ากันพอดี เมื่อประกอบ (รูปที่ 2) ซึ่งจะช่วยลดการกระจายของเม็ดมีดในแนวรัศมีเนื่องจากแรงเหวี่ยงที่รุนแรงในการกัดความเร็วสูงและปรับปรุงการกระจายโหลดบนสกรูยึดเม็ดมีดการออกแบบหัวกัดช่วยให้การกัดที่เชื่อถือได้ในช่วงความเร็วในการหมุนสูงถึง 31000 รอบต่อนาที .

เพื่อลดแรงเหวี่ยงในการตัด ควรมีความสมมาตรตามแนวแกนและความสมดุลสูง มีมาตรฐานและบรรทัดฐานระดับสากลและระดับประเทศ ที่ระบุเกรดการปรับความสมดุลของเครื่องมือ เมื่อออกแบบเครื่องมือกัดแบบถอดเปลี่ยนได้สำหรับ HSM สิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายมวลของตัวเครื่องมือมีสมมาตรกับแกนของตัวเครื่องมือ เนื่องจากความสมดุลตามทฤษฎีนี้เกี่ยวข้องกับวัสดุเสมือนจริงจึงไม่สามารถแทนที่ความสมดุลทางกายภาพของชิ้นงานจริงได้หากมีความจำเป็น แต่สามารถลดความไม่สมดุลของมวลผลิตภัณฑ์ในอนาคตได้อย่างมาก ทำให้สมดุล “ ทางกายภาพ” ง่ายขึ้นมาก

เป็นที่ทราบกันดีว่าความปรารถนาของวิศวกรออกแบบเครื่องมือคือการสร้างตัวมีดที่สามารถถอดเปลี่ยนได้และโดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นผิวช่องบรรจุเม็ดมีดให้แข็งที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ อย่างไรก็ตาม ยิ่งความแข็งสูงขึ้นตัวเครื่องมือที่หมุนอย่างรวดเร็วก็จะพังเร็วขึ้น ดังนั้นการค้นหาจุดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความแข็งแรงและการสึกหรอจึงเป็นอีกภารกิจที่สำคัญในการค้นหาการแก้ปัญหาของเครื่องมือ HSM ที่มีประสิทธิภาพ

เครื่องมือที่เป็นของแข็งมีความแม่นยำสูงกว่าและสมมาตรตามแนวแกนที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมีดกัดแบบถอดเปลี่ยนได้ โดยทั่วไป เครื่องมือที่เป็นของแข็งจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าและต้องการ รอบ/นาที (RPM) ที่สูงขึ้นโดยธรรมชาติแม้จะใช้ความเร็วในการตัดเท่ากันก็ตาม สิ่งนี้อธิบายได้ว่าเหตุใดเครื่องมือ HSM ส่วนใหญ่จึงเป็นของแข็ง

โดยปกติแล้ว เครื่องมือมักผลิตจากซีเมนต์เต็ดคาร์ไบด์เคลือบผิว แม้ว่าในช่วงไม่นานมานี้การตัดเซรามิกเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสำหรับการตัดเฉือนด้วยความเร็วสูงของวัสดุซุปเปอร์อัลลอยที่มีอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตามการเลือกเครื่องมือที่มั่นคงโดยเฉพาะมีดกัดสำหรับ HSM อาจเป็นเรื่องยาก

โดยปกติแล้ว อัตราส่วนระยะยื่นต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของมีดกัดโซลิดคาร์ไบด์ (SCEM) จะมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือที่ถอดเปลี่ยนได้ คุณลักษณะดังกล่าวและรูปทรงบิดเกลียวทำให้หน้าตัดของเครื่องมืออ่อนแอลง ซึ่งต้องให้ความใส่ใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับความแรงของการสั่นสะเทือนของ (SCEM)

เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของการตัด วิศวกรมักจะกำหนดระยะความถี่ของฟันให้ไม่เท่ากันและตัวแปรของเกลียว สิ่งเหล่านี้ไม่อยู่ในหลักการสมมาตรตามแนวแกนและอาจให้ผลลัพธ์ย้อนกลับ ดังนั้น การออกแบบที่ชาญฉลาดและเหมาะสมที่สุดสำหรับมีดกัดโซลิดคาร์ไบด์จึงต้องอาศัยความเฉลียวฉลาดของวิศวกรและการยืดหยุ่นที่เหมาะสม (รูปที่ 3)

การมีเครื่องมือป้องกันการสั่นสะเทือนที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีถือเป็นการต่อสู้เพียงครึ่งเดียว เราได้กล่าวถึงตัวจับยึดเครื่องมือที่ติดตั้งบนแกนหมุนความเร็วสูงแล้ว ดังนั้นการใช้เครื่องมือในอุดมคติจะเป็นอย่างไรหากตัวจับยึดเครื่องมือที่มีขนาดใหญ่กว่ามากไม่เหมาะกับ HSM?

ใน HSM ไม่สามารถแยกลักษณะไดนามิกของเครื่องมือออกจากตัวจับยึดเครื่องมือได้ ตัวอย่างเช่นการปรับสมดุลของเครื่องมือควรทำร่วมกับที่จับเครื่องมือซึ่งเป็นวิธีเดียวในการตอบสนองความต้องการด้านความถูกต้อง, ความน่าเชื่อถือ, และความปลอดภัย

ระบบ CAD / CAM ที่ทันสมัยช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถประเมินพฤติกรรมแบบไดนามิกของผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ตามแบบจำลอง 3 มิติได้ การจัดหารุ่นดังกล่าวสำหรับเครื่องมือตัดที่จับเครื่องมือและอุปกรณ์เสริมต่าง ๆ ถือเป็นคุณสมบัติทั่วไปของผู้ผลิตเครื่องมือที่จริงจังในปัจจุบัน ในความเป็นจริงเราภูมิใจที่ได้รับทราบว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ISCAR ได้ขยายตัวเลือกการประกอบคู่แบบดิจิทัลใน e-catalog อย่างมีนัยสำคัญ
สรุปได้ว่าการตัดเฉือนความเร็วสูงมีอิทธิพลต่อความต้องการเฉพาะของเครื่องมือตัดและตัวจับยึดเครื่องมือ ด้วยการตอบสนองความต้องการเหล่านี้ HSM จึงกลายเป็นแกนหมุนความเร็วสูงที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมและมีประสิทธิภาพสูงสุด

[Fig. 1]    


[Fig. 2]    


[Fig. 3]