Новые разработки в технологии фрезерования позволяют производителям экономить много времени и денег за счет повышения эффективности обработки. От выбора правильного фрезерного инструмента для выполнения задачи до использования прокатных резов при торцевом фрезеровании и использования фрезы для обработки отверстий при подходящих условиях. Производители могут значительно увеличить производственные мощности без инвестиций в новое оборудование.
Как выбрать концевую фрезу
При выборе подходящей фрезы для работы необходимо учитывать все: от геометрии и размера обрабатываемой детали до материала заготовки.
В механических мастерских обычно используют квадратную фрезу для торцевого фрезерования 90°. В некоторых случаях этот выбор имеет смысл. Если фрезеруемая деталь имеет неправильную форму или поверхность отливки приводит к изменению глубины резания, квадратная фреза для торцевого фрезерования может быть лучшим выбором. Но в других случаях вы можете получить больше пользы от использования стандартной торцевой фрезы 45°.
Если угол наклона фрезы меньше 90°, угол наклона фрезы будет иметь большое влияние на подачу на зуб, которую она может использовать, поскольку стружка становится тоньше, а осевая толщина стружки становится меньше скорости подачи фрезы. При торцевом фрезеровании торцевая фреза с углом наклона 45° будет производить более тонкую стружку. По мере уменьшения угла наклона толщина стружки становится меньше подачи на зуб, что, в свою очередь, может увеличить скорость подачи в 1,4 раза. В этом случае, если используется торцевая фреза с углом врезания 90°, производительность будет снижена на 40% из-за отсутствия эффекта осевого утончения стружки, создаваемого торцевой фрезой с углом врезания 45°.
Другим важным аспектом выбора фрезы, который пользователи часто упускают из виду, является размер фрезы. Многие обрабатывающие цеха используют фрезы меньшего диаметра при торцевом фрезеровании крупных деталей, таких как блоки двигателей или конструкции самолетов, что оставляет много места для повышения производительности. В идеале фреза должна иметь 70% режущей кромки, участвующей в резании. Например, при фрезеровании нескольких поверхностей большой детали торцевая фреза диаметром 50 мм будет иметь только 35 мм, участвующих в резании, что снижает производительность. Если использовать фрезу большего диаметра, можно сэкономить много времени обработки.
Как оптимизировать стратегии фрезерования концевыми фрезами
Другим способом улучшения фрезерных операций является оптимизация стратегии фрезерования торцевой фрезы. При программировании операции торцевой фрезы пользователь должен сначала учесть способ, которым инструмент врезается в заготовку. Часто фреза просто врезается прямо в заготовку. Этот рез часто сопровождается громким ударным шумом, поскольку стружка, производимая фрезой, имеет наибольшую толщину, когда лезвие выходит из реза. Сильное воздействие лезвия на материал заготовки часто вызывает вибрацию и создает растягивающие напряжения, которые сокращают срок службы инструмента.
Лучшим способом подачи является использование метода прокатного резания, то есть фреза вкатывается в заготовку, не снижая скорости подачи и скорости резания. Это означает, что фреза должна вращаться по часовой стрелке, чтобы обеспечить обработку в режиме нисходящего фрезерования. Образующаяся таким образом стружка идет от толстой к тонкой, что может снизить вибрацию и растягивающее напряжение, действующее на инструмент, и передать больше тепла резания в стружку. Изменяя способ, которым фреза врезается в заготовку каждый раз, срок службы инструмента может быть увеличен в 1-2 раза. Для достижения этого метода подачи радиус программирования траектории инструмента должен составлять 1/2 диаметра фрезы, а расстояние смещения от инструмента до заготовки должно быть увеличено.
Хотя прокатные резы в основном используются для улучшения способа входа инструмента в заготовку, те же принципы обработки могут быть применены и на других этапах фрезерования. Для операций плоского фрезерования большой площади общий метод программирования заключается в том, чтобы фрезеровать инструмент по всей длине заготовки последовательно и выполнять следующий рез в противоположном направлении. Для поддержания постоянного количества радиального реза и устранения вибрации сочетание спиральных резов и прокатки угла заготовки обычно более эффективно.
Станочники знакомы с шумом резки, вызванным вибрацией, который обычно возникает, когда инструмент врезается в заготовку или когда инструмент делает резкий поворот на 90° в состоянии резки. Прокатка угла заготовки может устранить этот шум и продлить срок службы инструмента. Вообще говоря, радиус угла заготовки должен составлять 75%-100% от диаметра фрезы, что может сократить длину дуги резания фрезы и уменьшить вибрацию, а также обеспечить более высокие скорости подачи.
Чтобы продлить срок службы инструмента, при торцевом фрезеровании следует избегать прохождения инструмента через отверстия или прерывания в заготовке (если это возможно). Когда торцевая фреза проходит через середину отверстия в заготовке, инструмент фрезерует вниз с одной стороны отверстия и вверх с другой стороны, что может вызвать сильное воздействие на пластину. Этого можно избежать, программируя траекторию инструмента вокруг отверстий и карманов.
Все больше производителей используют фрезы для обработки отверстий методом спиральной или круговой интерполяции. Хотя этот метод немного медленнее сверления, он более выгоден для многих операций.
При сверлении отверстий в неровных поверхностях сверлу может быть трудно проникнуть в заготовку по центральной линии, что приведет к отклонению сверла от поверхности заготовки. Кроме того, сверлу требуется около 10 лошадиных сил на каждые 25 мм диаметра отверстия, что означает, что оптимальное значение мощности может быть не достигнуто при сверлении на маломощном станке. Кроме того, некоторые детали требуют обработки множества отверстий разных размеров. Если станок имеет ограниченную емкость инструментального магазина, использование фрезерования может избежать частых простоев станка для смены инструмента.
При фрезеровании отверстий фрезой размер инструмента становится особенно важным. Если диаметр фрезы слишком мал по сравнению с диаметром отверстия, в центре отверстия во время обработки может образоваться стержень. Когда этот стержень падает, он может повредить заготовку или инструмент. Если диаметр фрезы слишком большой, он может повредить сам инструмент и заготовку, поскольку фреза не режет по центру и может столкнуться с нижней частью инструмента.
Кроме того, при фрезеровании отверстий фрезой операцию следует программировать от центральной линии инструмента. Поскольку при фрезеровании с винтовой интерполяцией фрезой с индексируемой пластиной наружный край пластины значительно выше, чем центр, программисты иногда игнорируют это и непреднамеренно используют слишком высокую скорость подачи, которая превышает эффективный рабочий диапазон инструмента.
Выбрав правильную фрезу для резки материала заготовки таким образом, чтобы свести к минимуму вибрацию и растягивающее напряжение, а также зная, когда фрезерование эффективнее сверления, производители могут эффективно и экономично превращать заготовки в красивые детали.
