Nowe osiągnięcia w technologii frezowania pozwalają producentom zaoszczędzić mnóstwo czasu i pieniędzy poprzez poprawę wydajności obróbki. Od wyboru odpowiedniego narzędzia frezarskiego do danego zadania, przez stosowanie skrawania walcowego w procesie frezowania czołowego, po… frezy do obróbki otworów, gdy warunki są odpowiednie. Producenci mogą znacznie zwiększyć wydajność produkcji bez inwestowania w nowy sprzęt.
Jak wybrać frez trzpieniowy
Wybierając właściwy frez do danego zadania, należy wziąć pod uwagę wszystko, począwszy od geometrii i rozmiaru obrabianego elementu, aż po materiał przedmiotu obrabianego.
W warsztatach obróbkowych powszechnie stosuje się frezy walcowo-czołowe o kącie 90° do frezowania czołowego. W niektórych przypadkach taki wybór ma sens. Jeśli frezowany przedmiot ma nieregularny kształt lub powierzchnia odlewu powoduje wahania głębokości skrawania, frez walcowo-czołowy może być najlepszym wyborem. W innych przypadkach jednak bardziej korzystne może okazać się użycie standardowego frezu walcowo-czołowego o kącie 45°.
Gdy kąt natarcia frezu jest mniejszy niż 90°, kąt natarcia frezu ma duży wpływ na posuw na ząb, ponieważ wiór staje się cieńszy, a osiowa grubość wióra mniejsza niż posuw frezu. Podczas frezowania czołowego, frez czołowy o kącie natarcia 45° generuje cieńsze wióry. Wraz ze zmniejszaniem się kąta natarcia, grubość wióra staje się mniejsza niż posuw na ząb, co z kolei może zwiększyć posuw 1.4-krotnie. W takim przypadku, użycie frezu czołowego o kącie natarcia 90° spowoduje spadek wydajności o 40% z powodu braku efektu osiowego ścieniania wióra, jaki zapewnia frez czołowy o kącie natarcia 45°.
Kolejnym ważnym aspektem wyboru frezu, który użytkownicy często pomijają, jest jego rozmiar. Wiele zakładów obróbki skrawaniem używa frezów o mniejszej średnicy do frezowania czołowego dużych elementów, takich jak bloki silników czy konstrukcje samolotów, co daje duże możliwości zwiększenia wydajności. Idealnie, frez powinien mieć 70% krawędzi skrawającej zaangażowanej w proces skrawania. Na przykład, podczas frezowania wielu powierzchni dużego elementu, frez czołowy o średnicy 50 mm będzie miał tylko 35 mm zaangażowane w proces skrawania, co zmniejsza wydajność. Zastosowanie frezu o większej średnicy pozwala zaoszczędzić dużo czasu obróbki.
Jak zoptymalizować strategie frezowania frezem trzpieniowym
Innym sposobem na usprawnienie operacji frezowania jest optymalizacja strategii frezowania frezem czołowym. Programując frezowanie czołowe, użytkownik musi najpierw uwzględnić sposób, w jaki narzędzie wcina się w obrabiany przedmiot. Często frez wcina się prosto w przedmiot. Temu cięciu często towarzyszy głośny odgłos uderzenia, ponieważ wióry wytwarzane przez frez są najgrubsze w momencie wyjścia ostrza z materiału. Silne uderzenie ostrza w materiał obrabianego przedmiotu często powoduje wibracje i naprężenia rozciągające, które skracają żywotność narzędzia.
Lepszym sposobem podawania jest zastosowanie metody walcowania, tzn. frez toczy się w obrabianym przedmiocie bez zmniejszania posuwu i prędkości skrawania. Oznacza to, że frez musi obracać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aby zapewnić obróbkę w kierunku współbieżnym. Wióry formowane w ten sposób są od grubych do cienkich, co może zmniejszyć wibracje i naprężenia rozciągające działające na narzędzie oraz przenieść więcej ciepła skrawania do wiórów. Zmieniając sposób, w jaki frez wcina się w obrabiany przedmiot za każdym razem, można wydłużyć żywotność narzędzia 1-2 razy. Aby osiągnąć tę metodę posuwu, promień programowania ścieżki narzędzia powinien wynosić 1/2 średnicy frezu, a odległość odsunięcia narzędzia od obrabianego przedmiotu powinna być zwiększona.
Chociaż skrawanie walcowe jest stosowane przede wszystkim w celu poprawy sposobu, w jaki narzędzie wchodzi w obrabiany przedmiot, te same zasady obróbki można zastosować na innych etapach frezowania. W przypadku frezowania płaskiego dużych powierzchni, powszechną metodą programowania jest frezowanie narzędziem na całej długości przedmiotu obrabianego w sposób sekwencyjny, a następnie wykonywanie kolejnego skrawania w przeciwnym kierunku. Aby utrzymać stałą głębokość skrawania promieniowego i wyeliminować wibracje, połączenie skrawania spiralnego z walcowaniem narożnika przedmiotu obrabianego jest zazwyczaj bardziej efektywne.
Operatorzy maszyn skrawających znają hałas skrawania spowodowany wibracjami, który zazwyczaj występuje, gdy narzędzie wcina się w przedmiot obrabiany lub wykonuje ostry obrót o 90° podczas skrawania. Obrócenie narożnika przedmiotu obrabianego może wyeliminować ten hałas i wydłużyć żywotność narzędzia. Ogólnie rzecz biorąc, promień naroża przedmiotu obrabianego powinien wynosić 75–100% średnicy frezu, co może skrócić długość łuku skrawającego frezu, zmniejszyć wibracje i umożliwić stosowanie wyższych prędkości posuwu.
Aby wydłużyć żywotność narzędzia, podczas frezowania czołowego należy unikać jego przechodzenia przez otwory lub przerwy w materiale obrabianym (jeśli to możliwe). Podczas przechodzenia frezu czołowego przez środek otworu w materiale obrabianym, narzędzie frezuje w dół po jednej stronie otworu, a w górę po drugiej stronie, co może powodować silne oddziaływanie na płytkę. Można tego uniknąć, programując ścieżkę narzędzia wokół otworów i kieszeni.
Coraz więcej producentów używa frezów do obróbki otworów metodą interpolacji spiralnej lub kołowej. Chociaż ta metoda jest nieco wolniejsza niż wiercenie, jest korzystniejsza w wielu zastosowaniach.
Podczas wiercenia otworów w nieregularnych powierzchniach, wiertło może mieć trudności z penetracją przedmiotu obrabianego wzdłuż linii środkowej, co powoduje odchylenie wiertła od powierzchni przedmiotu obrabianego. Ponadto, wiertło wymaga około 10 KM mocy na każde 25 mm średnicy otworu, co oznacza, że optymalna wartość mocy może nie zostać osiągnięta podczas wiercenia na obrabiarce o małej mocy. Ponadto, niektóre części wymagają obróbki wielu otworów o różnych średnicach. Jeśli obrabiarka ma ograniczoną pojemność magazynu narzędzi, zastosowanie frezowania może zapobiec częstym przestojom obrabiarki na wymianę narzędzi.
Podczas frezowania otworów frezem, rozmiar narzędzia staje się szczególnie istotny. Jeśli średnica frezu jest zbyt mała w stosunku do średnicy otworu, podczas obróbki może powstać rdzeń w środku otworu. Wypadnięcie tego rdzenia może uszkodzić przedmiot obrabiany lub narzędzie. Zbyt duża średnica frezu może uszkodzić zarówno samo narzędzie, jak i przedmiot obrabiany, ponieważ frez nie skrawa w środku i może zderzyć się z dnem narzędzia.
Ponadto, podczas frezowania otworów frezem, operację należy programować od osi narzędzia. Ponieważ podczas frezowania z interpolacją śrubową frezem z płytkami wymiennymi, krawędź zewnętrzna płytki jest znacznie wyżej niż środek, programiści czasami to ignorują i nieumyślnie stosują zbyt wysoki posuw, przekraczający efektywny zakres roboczy narzędzia.
Wybierając odpowiedni frez do obróbki materiału przedmiotu obrabianego w sposób minimalizujący wibracje i naprężenia rozciągające oraz wiedząc, kiedy frezowanie jest skuteczniejsze niż wiercenie, producenci mogą wydajnie i ekonomicznie przekształcać półfabrykaty w piękne części.
