1. Уводзіны
Фрэзераванне з ЧПУ знаходзіцца ў цэнтры сучаснай апрацоўкі, дазваляючы крамам фармаваць усё, ад аэракасмічных кампанентаў да аўтамабільных формаў.
Выбар правільнай фрэзы і стратэгіі ўплывае не толькі на якасць дэталі, але і на працягласць цыклу, Жыццё інструмента, і агульны кошт.
У прыватнасці, кантавое фрэзераванне і кантавое фрэзераванне прадстаўляюць два асноватворныя падыходы, кожны з адметнай механікай, перавагі, і абмежаванні.
Разумеючы іх асноўныя адрозненні, інжынеры могуць аптымізаваць хуткасць выдалення матэрыялу, аздабленне паверхні, і дакладнасць памераў.
2. Што такое тарцовая фрэзероўка?
Тарцавое фрэзераванне з'яўляецца краевугольным каменем выдалення вялікіх аб'ёмаў матэрыялу і плоскаснай апрацоўкі паверхні ў сучасных аперацыях з ЧПУ.
Па арыентацыі восі кручэння фрэзы перпендыкулярны да нарыхтоўкі, кантавыя фрэзы задзейнічаюць некалькі пласцін адначасова, вырабляюць шыр, плоскія паверхні з высокай эфектыўнасцю.
Вызначэнне і фундаментальная механіка
У тарцовым фрэзераванні, інструмента перыферычныя зубы і твар разца абодва здымаюць матэрыял. Звычайна, корпус фрэзы ахоплівае 50 мм да 250 мм у дыяметры, жыллё 8–16 індэксуемых уставак.
Як шпіндзель круціцца пры 1000-3000 абаротаў у хвіліну, фрэза прачышчае паверхню а невялікая восевая глыбіня рэзу (Ao ≈ 1–3 мм) і а цяжкае радыяльнае зачапленне (re ≈ 30–60% дыяметра).
Гэтая камбінацыя максімізуе хуткасць зняцця металу (MRR)— часта даходзіць 500-800 см³/мін з мяккай сталі - пры захаванні цэласнасці паверхні.
Тыповыя геаметрыі фрэзы
Большасць тарцовых фрэз выкарыстоўваюць індэксуемыя ўстаўныя галоўкі, дазваляе хутка мяняць інструмент і наладжваць рэжучыя беражкі. Агульныя геаметрыі ўключаюць:
- Квадратныя або круглыя ўстаўкі (8–12 мм упісаная акружнасць) для агульнага памолу
- Устаўкі з высокай падачай з паменшанымі вугламі апярэджання (10-20°) для павышэння MRR
- Устаўкі пазітыўнай геаметрыі для нізкіх сіл рэзання і чыстай аздаблення
Шпіндзельныя злучэння звычайна выкарыстоўваюць трывалыя канусы (КОТ 50 або HSK 100) каб мінімізаваць выцяканне (< 3 µm) і забяспечваюць устойлівасць пры вялікіх нагрузках.
Кінематыка рэзкі
Падкрэсліце кінематыку торцавага фрэзеравання:
Восевае зачапленне (Да):
- Кантралюе таўшчыню разрэзу за праход
- Тыповы дыяпазон: 1–3 мм для чарнавой апрацоўкі, 0.2–0,5 мм для аздаблення
Радыяльнае зачапленне (паўторна):
- Дыктуе шырыню фрэзы ў разрэзе
- Часта ўсталёўваецца на 30–60% дыяметра фрэзы для чарнавой апрацоўкі
Кірунак падачы:
- Звычайнае фрэзераванне (падняцца) паляпшае аздабленне паверхні, але можа павялічыць знос інструмента
- Пад'ём фрэзеравання (ўніз) памяншае сілы рэзання за кошт даўгавечнасці інструмента
Балансаванне Ao, паўторна, і карміць на зуб (fz ≈ 0,05–0,2 мм) аптымізуе загрузку чыпа і цеплавыдзяленне.
Асаблівасці тарцавога фрэзеравання
- Фрэзы вялікага дыяметра:
Шырокія галавы (да 250 мм) забяспечваюць высокі MRR і хутка пакрываюць шырокія паверхні. - Неглыбокая восевая, Цяжкія радыяльныя парэзы:
Распаўсюджванне разрэзу на шмат уставак зніжае нагрузку на ўстаўку, падаўжэнне тэрміну службы інструмента. - Аздабленне паверхні & Даноснасць:
З фінішнай перадачай (Ao ≈ 0.5 мм, fz ≈ 0.05 мм), крамы дасягнуць Ra 1,6–3,2 мкм і плоскасць ўнутры ±0,02 мм над 300 мм. - машына & Патрэбы ў інструментах:
Патрабуюцца жорсткія фрэзы з 40– шпіндзелі 60 кВт, цепланосбіт з высокім расходам, і дакладныя трымальнікі (выцяканне < 3 µm).
Плюсы тарцавой фрэзероўкі
- Максімальнае выдаленне металу:
MRR можа перавышаць 700 см³/хв у сталі, скарачэнне цыклаў чарнавой апрацоўкі да 50%. - Палепшаная плоскасць:
Вялікі дыяметр рэзання ліквідуе лініі падзелу і дае плоскія паверхні з мінімальнымі праходамі. - Эфектыўная эвакуацыя чыпаў:
Шырокая геаметрыя канаўкі і высакахуткасная дробка хутка ачышчаюцца, прадухіленне пераразання і назапашвання цяпла. - Меншыя сілы рэзання на зуб:
Размеркаванне нагрузкі на 8–16 пласцін памяншае асобную таўшчыню стружкі і знос пласцін.
Мінусы тарцавой фрэзероўкі
- Дрэнны доступ да вертыкальнай сцяны:
Геаметрыя фрэзы абмяжоўвае магчымасць апрацоўкі вузкіх прарэзаў або глыбокіх кішэняў - канцавыя фрэзы спраўляюцца з гэтымі функцыямі. - Абмежаванні навісі:
Доўгія падаўжальнікі інструментаў (Л/Д > 2:1) увесці адхіленне і балбатню, асабліва ў тонкіх паражнінах. - Патэнцыял для балбатні:
Высокае радыяльнае зачапленне на менш жорсткіх станках можа выклікаць рэзананс шпіндзеля або нарыхтоўкі. - Устаўце час прастою для змены:
Кожная прыпынак індэксацыі займае ~30–60 секунд, даданне часу без скарачэння ў працяглых серыях.
Прымяненне тарцавой фрэзероўкі
- Наплаўленне пліт & Фрэзераванне калоды:
Выраўноўваць вялікія адліўкі або градкі з плоскаснасцю лепш, чым 0.02 мм над 300 мм. - Цяжкая чарнавая апрацоўка:
Выдаленне 3–5 мм за праход у адлівак і поковок перад аздабленнем. - Памерці & Цвіль Fly Рэзка:
Лёгкія абястлушчаныя пасы (Ao ≈ 0.5 мм) для планарызацыі на ўзроўні блокаў перад дакладным фрэзераваннем. - Папярэдні абанемент:
Падрыхтоўка паверхняў для кантавога фрэзеравання шляхам выдалення міліметровай заготовки.
3. Што такое кантавое фрэзераванне?
Канцавое фрэзераванне ўяўляе сабой адзін з самых рознабаковы аперацый у сучаснай апрацоўцы з ЧПУ.
У адрозненне ад кантавога фрэзеравання, дзе вось разца стаіць перпендыкулярна нарыхтоўцы, кантавое фрэзераванне выраўноўвае восі інструмента паралельна (або пад невялікім вуглом) на паверхню.
У выніку, канцавыя фрэзы задзейнічаюць матэрыял як на сваёй перыферыі і на іх кончыку, якія дазваляюць апускаючыся, шчылінны, і контурная пластыка у адной траекторыі інструмента.
Вызначэнне і прынцыпы стрыжні
Канцавыя фрэзы выдаляюць матэрыял, круцячы разак з некалькімі канаўкамі і перамяшчаючы яго ўздоўж вызначаных траекторый.
Машыністы могуць пагрузіць фрэзу ў нарыхтоўку, затым перамесціце яго ў бакі для прарэзаў або прафілявання. Асноўныя параметры ўключаюць:
- Радыяльнае зачапленне (ae): працэнт задзейнічанага дыяметра інструмента, ад 5% (светлая аздабленне) да 100% (поўная прарэзка).
- Восевая глыбіня рэзу (ап): вагаецца ад 0.5 мм пры чыставой ачыстцы да 10–25 мм пры чарнавых праходах.
- Корм на зуб (fz): звычайна 0,02-0,15 мм/зуб, у залежнасці ад дыяметра інструмента і матэрыялу.
Змяняючы гэтыя, аператары балансуюць хуткасць выдалення матэрыялу (MRR)—часта 200–400 см³/мін у сталі — з патрабаваннямі да стойкасці інструмента і аздаблення паверхні.
Тыповыя геаметрыі фрэзы
Канцавыя фрэзы бываюць самых розных формаў для выканання розных задач:
- Квадратныя канцавыя фрэзы: Плоскае дно для вострых кутоў і 2D-профіляў; дыяметры ад 2 мм да 32 мм.
- Шаравыя канцавыя фрэзы: Закруглены наканечнік для гладкіх трохмерных контураў; распаўсюджаны пры апрацоўцы штампаў і прэс-формаў дыяметрам 4–20 мм.
- Канцавыя фрэзы з кутнім радыусам: Убудаваная галачка на куце, спалучэнне сілы і аздаблення; радыусы ад 0.5 мм да 3 мм.
Дадаткова, тыпы спецыяльнасцей уключыць мікракантавыя фрэзы (дыяметры <2 мм) для вытанчаных калідораў і чарнавая кантавая фрэза з зубчастымі флейтамі для разбівання дробак і павышэння MRR.
Кінематыка рэзкі
Рэжучае дзеянне кантавога фрэзеравання залежыць ад арыентацыі інструмента і траекторыі інструмента:
- Акунальная рэзка: Аператар апускае інструмент вертыкальна ў нарыхтоўку (ap да поўнай даўжыні інструмента), затым пераходзіць да бакавога руху.
- Прарэзанне: Фрэза рухаецца па траекторыі з радыяльным зачапленнем 80–100%., стварэнне слотаў за адзін праход.
- Прафіляванне/контураванне: З лёгкім радыяльным зачапленнем (5–30%), разак ідзе па складаных 2-D або 3-D траекторыях, фарміраванне кішэняў і контураў.
Каардынуючы хуткасць шпіндзеля (500-10000 абаротаў у хвіліну, у залежнасці ад дыяметра) з нормамі падачы, машыністы падтрымліваюць стабільныя нагрузкі на стружку і пазбягаюць дэфармацыі інструмента.
Асаблівасці канцавога фрэзеравання
- Універсальны кантроль глыбіні: Вы можаце рэгуляваць як восевую, так і радыяльную глыбіню ў шырокім дыяпазоне, адаптацыя да чарнавой і чыставой апрацоўкі адным тыпам інструмента.
- Прарэзы і кішэні: Канцавыя фрэзы выдатна спраўляюцца з стварэннем прарэзаў 0.5 мм шырыня (з дапамогай мікраінструментаў) і кішэні да 50 мм глыбінёй.
- Контурная складаная фігура: Фрэзы з шарыкам і кутнім радыусам ствараюць плыўныя пераходы на трохмерных паверхнях, з грабеньчыкам выш 0.02 мм.
- Чарнавая апрацоўка & Фініш: Чарнавыя варыянты ручкі ап >10 мм і а.э >50%, у той час як паліраваныя канаўкі на фінішных фрэзах дасягаюць Ra 0,4–1,6 мкм.
Плюсы канцавога фрэзеравання
- 3-D Контурны доступ: Канцавыя фрэзы выразаюць складаную геаметрыю, напрыклад, профілі лопасцей турбіны або паверхні медыцынскіх імплантатаў, без дадатковых налад.
- Высокая вертыкальная дакладнасць: Шчыльныя допускі (±0,01–0,02 мм) на сценах і функцыях, якія забяспечваюць належную пасадку кампанентаў.
- Кантраляваная таўшчыня стружкі: Абмяжоўваючы АЭ да <30%, крамы зніжаюць сілы рэзання і дасягаюць стабільнага зносу інструмента.
- Шырокі выбар інструментаў: Дыяметры ад 0.5 мм (мікраапрацоўка) да 50 мм падтрымлівае шырокі спектр матэрыялаў і прымянення.
Мінусы канцавога фрэзеравання
- Больш нізкі MRR супраць. Тарцавая фрэзероўка: Нават агрэсіўныя канцавыя фрэзы для чарнавой апрацоўкі дасягаюць каля 300–400 см³/мін, каля паловы таго, што дасягаюць тарцовыя фрэзы.
- Вышэйшыя сілы на зуб: Глыбокія выразы канцэнтруюць нагрузку на асобных канаўках, рызыка сколаў краёў, асабліва ў цвёрдасплаўных інструментах з малым дыяметрам.
- Рызыка дэфармацыі інструмента: Даўгазахопныя канцавыя фрэзы (Л/Д > 4:1) прагінацца пад нагрузкай, выклікаючы памылку памераў або балбатню.
- Комплекснае праграмаванне траекторыі: Стварэнне эфектыўнага слоттинга, трохідальны, або 3-восевыя контуры патрабуюць перадавых стратэгій CAM і аптымізацыі цыклаў.
Прымяненне канцавога фрэзеравання
- Прэцызійная прарэзка & Кішэнны: Апрацоўка шпоночных паз, Т-вобразныя прарэзы, і ўнутраных паражнін да ±0,02 мм.
- 3-D Аздабленне паверхні: Стварэнне гладкіх контураў прэс-формы і штампа з дапамогай інструментаў з шарыкавым носам, дасягненне Ра <0.8 µm.
- Аэракасмічная гравюра: Фрэзераванне адтулін для астуджэння, ўзоры флейты, і тэкст на кампанентах рухавіка з мікраканцовымі фрэзамі.
- Закругленне вуглоў & Зняцце фаскі: Выраб скруглення і фаскі за адзін праход, ліквідацыю другасных абломаў краю.
4. Твар супраць. Канцавое фрэзераванне: Як выбраць
Выбар паміж кантавым і кантавым фрэзераваннем залежыць ад некалькіх узаемазвязаных фактараў.
Ацэньваючы дэталь геаметрыі, мэты выдалення матэрыялу, патрабаванні да паверхні і допуску, і здольнасць машыны, вы можаце вызначыць аптымальную стратэгію або нават аб'яднаць абодва метаду, каб максымізаваць эфектыўнасць і якасць дэталяў.
Крытэрыі рашэння
Частка Геаметрыя
- Плоскі, шырокія паверхні (e.g. калоды, фланцы) натуральна падыходзіць кантавое фрэзераванне.
- Слоты, кішэні, і 3-D контуры патрабуюць кантавое фрэзераванне для дакладнага доступу.
Неабходная пляскатасць & Скончыць
- Тарцовыя фрэзы забяспечваюць роўнасць у межах ±0,02 мм 300 пралёты мм і шурпатасць Ra 1,6–3,2 мкм.
- Канцавыя фрэзы забяспечваюць больш жорсткія лакалізаваныя характарыстыкі - вертыкальныя сценкі да ±0,01 мм і аздабленне паверхні да Ra 0.8 мкм на невялікіх участках.
Хуткасць выдалення матэрыялу (MRR)
- Чарнавое тарцавое фрэзераванне сталі 500–800 см³/мін фрэзамі вялікага дыяметра.
- Канцавое фрэзераванне дасягае каля 300–400 см³/хв нават пры чарнавой апрацоўцы канцавых фрэз.
Цвёрдасць машыны & Сіла шпіндзеля
- Для цяжкага фрэзеравання патрабуюцца жорсткія станкі (40– шпіндзелі 60 кВт, CAT 50/HSK 100 звужваецца).
- Кантавое фрэзераванне - асабліва мікрапрацы або працы з вялікім вылетам - патрабуе высакахуткасных шпіндзеляў (10 000–20 000 Абароты ў хвіліну) і мінімізаваны выступ інструмента.
Фрэзераванне асобы супраць. Канцавое фрэзераванне — параўнальная табліца
| Катэгорыя | Тарцавая фрэзероўка | Канцавое фрэзераванне |
|---|---|---|
| Асноўная функцыя | Апрацоўка буйных, плоскія паверхні | Апрацоўка паз, кішэні, контуры, і 3D функцыі |
| Рэжучая паверхня | Ніжняя частка фрэзы (восевае зачапленне) | Дно і бакі фрэзы (восевай + радыяльнае зачапленне) |
| Тыповая геаметрыя фрэзы | Фрэзы вялікага дыяметра са зменнымі пласцінамі (Ø50–250 мм) | Цвёрдасплаўныя або HSS канцавыя фрэзы (Ø3–50 мм), шарыкавы нос, кутні радыус |
Хуткасць выдалення матэрыялу (MRR) |
Высокі (да 800 см³/мін у сталі) | Умераны (да 400 см³/хв) |
| Корм на зуб (Fz) | 0.1–0,3 мм/зуб | 0.02–0,15 мм/зуб |
| Дасягальная аздабленне паверхні | Ra 1,6–3,2 мкм | Ra 0,8–1,6 мкм у аздабленні |
| Моцныя бакі | Выдатная роўнасць паверхні, высокія паказчыкі выдалення, добрая эвакуацыя чыпаў | Доступ да складаных функцый, высокая дакладнасць дробных дэталяў |
| Слабыя бакі | Немагчыма апрацаваць вертыкальныя сценкі або глыбокія паражніны; рызыка балбатні на доўгіх навісях | Больш нізкі ўзровень выдалення; рызыка дэфармацыі інструмента пры высокіх суадносінах бакоў |
| Агульныя прыкладанні | Фрэзераванне палубы, блокавае наплаўленне, чарнавая апрацоўка цяжкіх пліт | Прарэзанне, кішэнны, фрэзераванне профілю, 3D аздабленне формы |
| Патрабаванні да машыны | Высокі крутоўны момант, жорсткія машыны для шырокага зачаплення фрэзы | Высакахуткасныя шпіндзелі; здольны да складаных 3-восевых або 5-восевых рухаў |
| Тэрмін службы інструмента | Устаўка знос; патрабуе рэгулярнай індэксацыі або замены | Паломка канцавой фрэзы або сколы, асабліва ў далёкіх умовах |
Рэкамендацыі па найлепшай практыцы для гібрыдных стратэгій
- Этап 1 – Чарнавая апрацоўка тарцавой фрэзай: Пры неглыбокім восевым і цяжкім радыяльным разрэзе выдаляюць 70–80% запасу.
- Этап 2 – Паўфінішны пас: Выкарыстоўвайце кантавую фрэзу сярэдняга дыяметра (ae ~30%, ap ~2 мм) для апрацоўкі кутоў і сцен.
- Этап 3 – Фінішны пропуск: Выкарыстоўвайце тонкую кантавую фрэзу (fz <0.05 мм, ap ~0,5 мм) для 3-D контураў і жорсткіх допускаў.
- Аптымізаваць траекторыю: Ужывайце адаптыўную ачыстку кантавых фрэз, каб падтрымліваць пастаянную нагрузку на стружку і мінімізаваць знос інструмента.
- Вібрацыі манітора: Адрэгулюйце Ae і Fz, каб пазбегнуць балбатні, асабліва на далёкіх устаноўках.
5. Conclusion
Тарцавое і кантавое фрэзераванне выконвае вырашальную ролю ў сучаснай апрацоўцы.
Тарцавое фрэзераванне максімальна павялічвае выдаленне матэрыялу і якасць роўнай паверхні, у той час як кантавое фрэзераванне разблакуе 3D-геаметрыю і вузкія элементы.
Ацэньваючы канструкцыю дэталі, MRR мэты, і магчымасці машыны, інжынеры могуць разгарнуць аптымальную стратэгію - або гібрыдную паслядоўнасць - для дасягнення здольны, высакаякасная вытворчасць.
Рухаючыся наперад, інавацыі, як тарцовыя фрэзы з вялікай падачай і мікракантавыя фрэзы працягвайце пашыраць магчымасці абодвух метадаў, забеспячэнне іх актуальнасці ў высокім міксе, нізкі аб'ём, і асяроддзя масавай вытворчасці, так.
Гэтае гэта ідэальны выбар для вашых вытворчых патрэбаў, калі вам патрэбна якасная З ЧПУ фрэзерныя паслугі.
