Условия осуществления процесса формовки

Параметры процесса:

Разогрев под действием трения и давление подачи производят деформацию и перемещение материала. Нагрев происходит благодаря высокой скорости вращения, соответствующей осевой силе и скорости подачи. Это означает, что независимо от размера отверстия, используемый сверлильный станок должен иметь скорость вращения до 4000 об/мин, выходную мощность до 5 кВт и скорость подачи до 1000 мм/мин.

Правильная комбинация скорости подачи и скорости вращения зависит от марки (нержавеющая сталь, сталь или цветные металлы) и толщины стенки материала. Для достижения оптимальных результатов, материал должен поддерживать нужную температуру в процессе формовки и не остывать слишком быстро. Данные, приведенные ниже в этом документе, следует рассматривать только как ссылочные, они могут сильно меняться для различных материалов и толщин.

Осевая сила:

Как показано рисунке, требуемая осевая сила в начале процесса формовки трением очень велика и уменьшается к концу процесса, когда отверстие полностью сформировано. При обработке тонких материалов может понадобиться подкладка, чтобы избежать прогиба.

Крутящий момент:

Как показано на рисунке, увеличение вращательного момента обратно осевой силе до окончания процесса формовки отверстия. Таким образом, максимальный вращательный момент требуется на стадии преобразования втулки из конической в цилиндрическую форму. В этой точке требуется максимальное приложение силы (давления).

Скорость вращения об/мин:

Нормальная скорость (см. табл.) для маленьких диаметров отверстий относительно высока, приблизительно 3000 об/мин, и может достигать 4500 об/мин для цветных металлов. Для больших диаметров отверстия, таких как M20, требуемая скорость приблизительно 1000 об/мин. Нержавеющая сталь, теплопроводность которой меньше, может обрабатываться со скоростями до 20% меньшими.

Выходная мощность кВт:

Для того чтобы достичь требуемой осевой силы и вращающего момента, нужен станок с достаточной выходной мощностью (см. табл.). Для отверстий малых диаметров требуется меньшая осевая сила и выходная мощность, чем для больших диаметров. Выходная мощность станка определяет оптимальную скорость процесса. Быстрая обработка металла является определяющим фактором качества отверстия и, в особенности, времени службы пуансона.

Если станок для этого не достаточно приспособлен, пуансон будет проникать в металл очень медленно и оставаться слишком долго на одном месте, а инструмент сильнее изнашиваться на этапе преобразования втулки из конической в цилиндрическую форму. Вдобавок к этому, металл будет остывать, что будет вести к низкому качеству обрамляющего отверстие кольца, залипанию металла на инструмент.

Скорость подачи мм/мин:

Быстрое выполнение процесса формовки трением критично для достижения  желаемого качества выполняемого отверстия. Скорость подачи изменяется в диапазоне 100-150 мм/мин (+/- 20 %) для металла толщиной 1-3 мм. Это означает, что для того, чтобы проделать отверстие ø 7.3 мм в металле толщиной 2 мм, при скорости подачи 150 мм/мин требуется приблизительно 2 – 3 секунды от первого контакта пуансона с пластиной до возврата назад.

Скорость подачи может быть увеличена для отдельных этапов процесса, и, таким образом, повышена общая производительность процесса, в частности, при работе на ЧПУ станках. При работе с торцующими пуансонами, рекомендуется существенно увеличивать скорость подачи на последнем этапе процесса для того, чтобы материал, удаляемый при срезании кольца, успевал отделиться от инструмента.

*Примечание:

Данные приведены для Стали 45, в случае использования технологии с другими материалами, необходимо следовать следующим рекомендациям:

Нержавеющая сталь: 

- диаметр пуансона Centerdrill для резьб M8 и больше следует выбирать на 0.1 мм больше

- скорость вращения шпинделя меньше на 10-20 %

Цветные металлы:

- скорость вращения шпинделя до 50 % больше

- скорость подачи: 150 мм/мин