CNC sottrattiva vs. CNC-AM ibrida per la riparazione degli utensili

Da PFT, Shenzhen

Per mantenere le linee di produzione funzionanti senza intoppi nel 2025 è necessario massimizzare la durata di vita di attrezzature critiche e costose.aumento dei tassi di rottamazioneMentre l'elaborazione CNC tradizionale è stata a lungo lo standard per la riparazione e la ristrutturazione degli utensili,l'emergere di sistemi di produzione additiva CNC (AM) ibridi integrati offre un'alternativa promettenteI sistemi ibridi combinano la fresatura/tornitura tradizionale con i processi di deposizione di energia diretta (DED) AM come il rivestimento laser o la produzione additiva di arco di filo (WAAM),tutti all'interno di una singola piattaforma di macchine.

2 Metodi

• Riparazione CNC sottrattiva:Le aree usurate sono state lavorate su un centro di lavorazione a 5 assi per ripristinare la geometria originale.
• Riparazione ibrida CNC-AM:Le aree usurate sono state prima preparate mediante lavorazione a luce. Il materiale mancante è stato poi ricostruito utilizzando DED (input di polvere) basato su laser su una macchina ibrida CNC-AM dedicata (ad esempio, DMG MORI LASERTEC,Mazak INTEGREX i-AM)- la polvere di leghe di acciaio da attrezzatura corrispondente è stata depositata; infine, il materiale depositato è stato lavorato fino alla geometria finale precisa nella stessa configurazione; i parametri di deposizione (potenza laser,tasso di alimentazione, sovrapposizione) sono stati ottimizzati per un minimo di calore e di diluizione.
• Geometria:Le geometrie pre e post-riparazione sono state scansionate utilizzando un CMM ottico ad alta precisione (Coordinate Measuring Machine).
• Integrità della superficie:La rugosità superficiale (Ra, Rz) è stata misurata perpendicolarmente alla direzione di taglio con un profilometro a contatto.3) sono stati prelevati profili nelle zone riparate e nelle zone colpite dal calore (HAZ).
• Proprietà del materiale:Le sezioni trasversali delle aree riparate sono state preparate, incise ed esaminate con microscopia elettronica ottica e di scansione (SEM) per valutare la microstruttura, la porosità e l'integrità del legame.
• Tempo di processo:Il tempo totale impiegato dalla macchina per ciascun processo di riparazione (installazione, lavorazione, deposizione per ibridi, finitura) è stato registrato.
• Dati di riferimento:I risultati sono stati confrontati con i parametri di riferimento pubblicati per le prestazioni degli utensili e con gli standard di riparazione stabiliti.

3.1 Precisione dimensionale e ripristino geometrico

• 3.2 Proprietà dei materiali e microstruttura
• 3.3 Efficienza dei processi

- Sì.4 Discussione

This comparative study demonstrates that hybrid CNC-Additive Manufacturing offers a powerful and often superior alternative to conventional subtractive CNC machining for the repair of high-value cutting toolsI risultati chiave mostrano un ibrido CNC-AM:

• Superiore alla complessità:Il vantaggio significativo del CNC-AM ibrido risiede nella riparazione di utensili con geometrie complesse o danni gravi localizzati (frangetti, bordi rotti).La capacità additiva consente un ripristino mirato senza compromettere il corpo dell'utensile principale, preservando più del materiale originale costoso e la geometria something qualcosa che i metodi sottrattivi non possono ottenere senza una riprogettazione fondamentale.
• Performance del materiale:Il successo della deposizione di leghe di grado utensile con una durezza adeguata e una microstruttura sana conferma la fattibilità tecnica della riparazione ibrida.L'input di calore controllato ha ridotto al minimo gli effetti dannosi sul materiale di base.
• Compromesso in termini di tempo di processo:Mentre i metodi sottrattivi sono più veloci per l'usura semplice, gli ibridi diventano competitivi o più veloci per le riparazioni complesse.valoreIl problema non sta solo nel tempo, ma nel salvataggio di strumenti che altrimenti potrebbero essere smaltiti usando solo metodi sottrattivi.
• Limitazioni:Questo studio si è concentrato sulla fattibilità tecnica e sulle proprietà iniziali.compresa la resistenza all'usura e la durata della fatica rispetto agli strumenti nuovi e alle riparazioni sottrativeIl costo iniziale dell'apparecchiatura ibrida CNC-AM è anche significativamente superiore a quello delle macchine CNC standard.anche se spesso compensato da risparmi di materiale sullo strumento stesso.
• Implicazioni pratiche:Per i produttori che si occupano di un volume elevato di attrezzature complesse e di alto valore,l'investimento in capacità di riparazione ibrida CNC-AM rappresenta un motivo convincente per ridurre i costi di sostituzione e l'inventario degli utensiliPer strumenti più semplici o meno complessi, i metodi sottrattivi rimangono efficienti ed economici.

Mentre il CNC sottrattivo rimane efficiente per modelli di usura più semplici, il CNC-AM ibrido sblocca un valore significativo per applicazioni di riparazione di utensili complessi.La raccomandazione è che i fabbricanti valutino il proprio portafoglio di attrezzature e le modalità di guasto specifiche..L'implementazione dovrebbe concentrarsi sugli strumenti di alto valore con geometrie complesse, dove il costo di sostituzione è elevato.Le ulteriori ricerche dovrebbero dare la priorità alla convalida delle prestazioni a lungo termine nelle impostazioni operative e a dettagliate analisi costi-benefici che comprendano l'estensione della vita degli utensili.