1. Einführung
Das CNC -Mahlen steht im Herzen der modernen Bearbeitung, Ermöglicht es den Geschäften, alles von Luft- und Raumfahrtkomponenten bis hin zu Automobilformen zu formen.
Die Auswahl des richtigen Cutters und der richtigen Strategie beeinflusst nicht nur die Teilqualität, sondern wirkt sich auch auf die Zykluszeit aus, Werkzeugleben, und Gesamtkosten.
Insbesondere, Gesichtsfräsen Und Schaftfräsen darstellen zwei grundlegende Ansätze, jeweils mit unverwechselbaren Mechanik, Vorteile, und Einschränkungen.
Durch das Verständnis ihrer Schlüsselunterschiede, Ingenieure können Materialentfernungsraten optimieren, Oberflächenbeschaffenheit, und dimensionale Genauigkeit.
2. Was ist das Gesichtsfräsen?
Gesichtsfräs.
Durch die Ausrichtung der Rotationsachse des Cutters senkrecht zum Werkstück, Gesichtsmühlen engagieren mehrere Einsätze gleichzeitig, breit produzieren, flache Oberflächen mit hoher Effizienz.
Definition und grundlegende Mechanik
Im Gesicht Milling, das Werkzeug periphere Zähne Und Schneidergesicht Beide entfernen Material. Typischerweise, Der Schneiderkörper erstreckt sich 50 mm bis 250 mm im Durchmesser, Gehäuse 8–16 Indexierbare Einsätze.
Während sich die Spindel dreht 1000–3000 U / min, Der Schneider überfliegt die Oberfläche mit a flache axiale Schnitttiefe (Ao ≈ 1–3 mm) und a schweres radiales Engagement (Re ≈ 30–60% des Durchmessers).
Diese Kombination maximiert die Metallentfernungsrate (MRR)- weitreichend 500–800 cm³/min in Weichstahl - während der Oberflächenintegrität aufrechterhalten wird.
Typische Cuttergeometrien
Die meisten Gesichtsmühlen verwenden Indexierbare Einfügenköpfe, Ermöglichen Sie Änderungen des schnellen Werkzeugs und anpassbaren Schneidkanten. Gemeinsame Geometrien sind:
- Quadrat- oder runde Einsätze (8–12 mm eingeschriebener Kreis) für allgemeines Mahlen
- Hochgefütterungseinsätze mit reduzierten Bleiwinkel (10–20 °) MRR zu steigern
- Positive Geometrieeinsätze Für niedrige Schnittkräfte und feines Finish
Spindelverbindungen setzen normalerweise robuste Verjüngungen ein (KATZE 50 oder hsk 100) Um den Runout zu minimieren (< 3 µm) und sorgen Sie für Stabilität bei schweren Schnittlasten.
Kinematik schneiden
Mahling -Kinematik im Gesicht betonen:
Axial Engagement (Zu):
- Kontrollen Schnittdicke pro Pass
- Typische Reichweite: 1–3 mm für die Schärfe, 0.2–0,5 mm zum Abschluss
Radiales Engagement (Re):
- Diktiert die Cutterbreite im Schnitt
- Oft auf 30–60% des Cutterdurchmessers für das Schruppen eingestellt
Fütterungsrichtung:
- Konventionelles Mahlen (Aufstieg) Verbessert die Oberflächenbeschaffung, kann jedoch den Werkzeugverschleiß erhöhen
- Mahlen besteigen (runter) Reduziert die Schneidkräfte auf Kosten des Werkzeuglebens
Ausbalancieren, Re, und füttern pro Zahn (Fz ≈ 0,05–0,2 mm) Optimiert Chiplast und Wärmeabteilung.
Merkmale des Gesichtsfräsens
- Großdurchmesserschneider:
Breite Köpfe (bis zu 250 mm) Liefern Sie hohe MRR und decken Sie schnell breite Oberflächen ab. - Flaches Axial, Schwere radiale Schnitte:
Das Verbreiten des Schnitts über viele Einsätze reduziert die Last pro Insert, Verlängerung der Werkzeugstandzeit. - Oberflächenbeschaffenheit & Toleranzen:
Mit einem Finishing -Pass (Ilt 0.5 mm, FZ ≈ 0.05 mm), Geschäfte erreichen RA 1,6-3,2 µm und Flatheit im Inneren ± 0,02 mm über 300 mm. - Maschine & Werkzeugbedürfnisse:
Erfordert starre Mühlen mit 40–60 kW Spindeln, High-Flow-Kühlmittel, und präzise Werkzeuginhaber (Auslaufen < 3 µm).
Gesichtigenfräsen
- Maximierte Metallentfernung:
MRR kann übertreffen 700 cm³/min in Stahl, Reduzierung von Schruppenzyklen um bis zu 50%. - Überlegene Flachheit:
Großer Schnittdurchmesser eliminiert Abschiedsleitungen und ergibt planare Oberflächen mit minimalen Pässen. - Effiziente Chip -Evakuierung:
Breite Flötegeometrie und Hochgeschwindigkeitschips schnell klar, Verhinderung von Wiederholungen und Wärmeaufbau. - Niedrigere Schnittkräfte pro Zahn:
Die Ausbreitungslast über 8–16 Einsätze verringert die Dicke der einzelnen Chips und Einsatzverschleiß.
Nachteile des Gesichts
- Schlechter vertikaler Wandzugang:
Die Cutter -Geometrie begrenzt die Fähigkeit, schmale Slots oder tiefe Taschen zu maschinen - enden Mühlen verarbeiten diese Merkmale. - Überhang Einschränkungen:
Lange Werkzeugverlängerungen (L/d > 2:1) Führen Sie die Ablenkung und das Geschwätz ein, vor allem in schlanken Hohlräumen. - Chatterpotential:
Ein hohes radiales Engagement für weniger starre Maschinen kann Spindel- oder Werkstückresonanzen erregen. - Einfügen von Ausfallzeiten einfügen:
Jeder Indexierungsstopp dauert ~ 30–60 Sekunden, Hinzufügen von Nichtschneidungszeit in langen Läufen.
Anwendungen des Gesichtsfräsens
- Plattenflächen & Decksfräsen:
Große Gussteile oder Betten mit planarität besser als 0.02 mm über 300 mm. - Schweres Schruppen:
Entfernen Sie 3–5 mm pro Pass in Gussteilen und Schmiedetechnik vor dem Ende. - Sterben & Schimmelfliegerschneidung:
Leichtes Skim passt (Ilt 0.5 mm) Für die Planarisierung auf Blockebene vor dem Präzisionsfräsen. - Vorläufige Skim -Pässe:
Vorbereitung von Oberflächen für Endmörsenfunktionen durch Entfernen von Millimeter-Maßstäbenbestand.
3. Was ist das Ende des Mahlens?
Endmahlen repräsentiert eine der meisten vielseitig Operationen in der modernen CNC -Bearbeitung.
Im Gegensatz zum Gesichtsfräsen, Wo die Achse des Cutters senkrecht zum Werkstück steht, Ende Mahlen stimmen die Achse des Werkzeugs aus parallel (oder in einem leichten Winkel) an die Oberfläche.
Infolge, Ende Mills engagieren Material sowohl an ihrer Peripherie Und an ihrer Spitze, Aktivieren Eintauchen, Schlitzen, Und Konturierung in einem einzigen Werkzeugweg.
Definitions- und Kernabschnittsprinzipien
Endmühlen entfernen Sie Material, indem Sie einen mehrflüssigen Cutter drehen und es entlang definierter Werkzeugwege übersetzen.
Maschinisten können den Cutter in das Werkstück stürzen, Bewegen Sie es dann seitlich zum Schlitzen oder Profilieren. Zu den wichtigsten Parametern gehören:
- Radiales Engagement (ae): Prozentsatz des Werkzeugdurchmessers engagiert, aus 5% (leichte Finishing) bis zu 100% (Voller Schlitz).
- Axiale Schnitttiefe (AP): reicht von 0.5 mm in feiner Fertigstellung auf 10–25 mm in Schrägpässen.
- Futter pro Zahn (Fz): Typischerweise 0,02–0,15 mm/Zahn, Abhängig vom Werkzeugdurchmesser und Material.
Durch Variieren dieser, Betreiber Gleichgewichtsmaterialentfernungsrate (MRR)- mehr als 200–400 cm³/min in Stahl - mit der Lebensdauer der Werkzeuge und der Oberflächenbearbeitung.
Typische Cuttergeometrien
Endmühlen kommen in einer Vielzahl von Formen, um unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen:
- Quadratische Schaftfräser: Flacher Boden für scharfe Ecken und 2D -Profile; Durchmesser von 2 mm bis 32 mm.
- Ballende Mills: Abgerundete Spitze für glatte 3D-Konturen; häufig in Würfel und Schimmelbearbeitung mit Durchmessern von 4 bis 20 mm.
- Eckradius -Endmühlen: Eingebautes Filet an der Ecke, Stärke und Finish kombinieren; Radien von 0.5 mm bis 3 mm.
Zusätzlich, Spezialentypen enthalten Mikro-End-Mühlen (Durchmesser <2 mm) für feine Korridore und Rauen -Endmühlen mit gezackten Flöten, um Chips zu brechen und MRR zu steigern.
Kinematik schneiden
Die Schnittwirkung von Ende Milling hängt von der Werkzeugausrichtung und dem Werkzeugweg ab:
- Sprungschneiden: Operator steckt das Werkzeug vertikal in das Werkstück (AP bis zur vollen Werkzeuglänge), dann wechselt zur lateralen Bewegung.
- Schlitzen: Der Cutter bewegt sich mit 80–100% radialem Engagement auf einem Weg, Erstellen von Slots in einem einzigen Pass.
- Profilerstellung/Konturierung: Mit leichtem radialem Engagement (5–30%), Der Cutter folgt komplexen 2-D- oder 3-D-Pfaden, Taschen und Konturen formen.
Durch Koordination der Spindelgeschwindigkeit (500–10000 U / min, abhängig vom Durchmesser) mit Futterraten, Maschinisten behalten stabile Chiplasten bei und vermeiden die Ablenkung der Werkzeugablenkung.
Merkmale des Endmahlens
- Vielseitige Tiefenkontrolle: Sie können sowohl axiale als auch radiale Tiefe über einen breiten Bereich einstellen, Anpassung an das Schruppen und Abschluss in einem Werkzeugtyp.
- Schlitz und Taschen: Ende Mills zeichnen sich aus, um Slots zu erstellen, um auf 0.5 mm Breite (mit Mikrowerkzeugen) und steckt bis zu 50 mm tief.
- Konturierungskomplexe Formen: Ball- und Eckradius-Endmühlen erzeugen glatte Übergänge auf 3-D-Oberflächen, mit Jakobsmuschelhöhen unter 0.02 mm.
- Rauen & Abschluss: Rauenvarianten behandeln AP >10 MM und AE >50%, Während polierte Flöten auf Finish Cutters RA 0,4–1,6 µm erreichen.
Vorteile des Endmahlens
- 3-D Konturzugriff: Endmühlen schnitzen komplizierten Geometrien - wie Turbinenklingenprofile oder medizinische Implantatflächen - ohne sekundäre Setups.
- Hohe vertikale Genauigkeit: Enge Toleranzen (± 0,01–0,02 mm) An Wänden und Merkmalen sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Komponentenanpassung.
- Kontrollierte Chip -Dicke: Durch Begrenzung von AE auf <30%, Geschäfte reduzieren Schneidkräfte und erreichen konstante Werkzeugkleidung.
- Breite Werkzeugauswahl: Durchmesser von 0.5 mm (Mikromaschine) bis zu 50 MM unterstützen eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen.
Nachteile des Endmahlens
- Niedrigere MRR vs. Planfräsen: Sogar aggressiv, Etwa die Hälfte der Gesichtsmühlen erreichen.
- Höhere Kräfte pro Zahn: Tiefe Schnitte konzentrieren Lasten auf einzelnen Flöten, Risikokantenausschnitte, vor allem in Carbid -Werkzeugen mit kleinen Durchmessern.
- Risiko einer Instrumentablenkung: Langstufe Endmühlen (L/d > 4:1) unter Last ablenken, Dimensionsfehler oder Geschwätz verursachen.
- Komplexe ToolPath -Programmierung: Effizientes Schlitzen erzeugen, Trochoidal, oder 3-Achsen-Konturen verlangt fortgeschrittene CAM-Strategien und Zyklusoptimierung.
Anwendungen des Endmahlens
- Präzisionsschlitz & Taschen: Bearbeitungsschlüsselungen, T-Nuten, und interne Hohlräume bis ± 0,02 mm.
- 3-D Oberflächenbearbeitung: Erzeugen Sie glatte Schimmel- und Sterbenkonturen mit Kugelnasenwerkzeugen, Ra erreichen <0.8 µm.
- Luft- und Raumfahrt -Feature -Gravur: Mahlen von Kühllöchern, Flötenmuster, und Text auf Motorkomponenten mit Mikro-Endmühlen.
- Eckrundung & Schäfer: Produktion und Chamfer in einem Pass produzieren, Eliminierung der Sekundärkantenbrüche.
4. Gesicht vs. Schaftfräsen: So wählen Sie aus
Die Auswahl zwischen Gesicht und Endmahlen hängt von mehreren miteinander verbundenen Faktoren ab.
Durch Bewertung Teilgeometrie, Materialentfernungsziele, Oberflächen- und Toleranzanforderungen, Und Maschinenfunktion, Sie können die optimale Strategie bestimmen - oder sogar beide Methoden kombinieren -, um die Effizienz und die Teilqualität zu maximieren.
Entscheidungskriterien
Teilgeometrie
- Wohnung, expansive Oberflächen (z.B. Decks, Flansche) natürlich passen Gesichtsfräsen.
- Slots, Taschen, und 3D-Konturen erfordern Schaftfräsen für präzisen Zugang.
Erforderliche Flachheit & Beenden
- Gesichtsmühlen liefern Flachheit innerhalb von ± 0,02 mm vorbei 300 MM -Spannweiten und Rauheit von RA 1,6–3,2 µm.
- Endmühlen erzielen strengere lokalisierte Merkmale - konvertische Wände auf ± 0,01 mm und Oberflächenüberschreitungen bis RA 0.8 µm auf kleinen Bereichen.
Materialentfernungsrate (MRR)
- Gesichtsfräsen 500–800 cm³/min in Stahl mit Großmesserschneidern.
- Ende Mahlen tops.
Maschinensteifheit & Spindelkraft
- Schweres Gesichtsfräsen erfordert starre Maschinen (40–60 kW Spindeln, Katze 50/HSK 100 verjüngt sich).
- Ende des Mahlen (10 000–20 000 U/min) und minimiertes Werkzeugüberhang.
Gesichtsfräsen vs. Endmahlen - Vergleichstabelle
| Kategorie | Planfräsen | Schaftfräsen |
|---|---|---|
| Primäre Funktion | Große Bearbeitung, flache Oberflächen | Bearbeitungsschlitze, Taschen, Konturen, und 3D -Funktionen |
| Schneidfläche | Boden des Schneiders (Axial Engagement) | Boden und Seiten des Schneiders (axial + radiales Engagement) |
| Typische Cuttergeometrie | Cutter mit großem Durchmesser mit indexbaren Einsätzen (Ø50-250 mm) | Solide Carbid- oder HSS -Endmühlen (Ø3–50 mm), Kugelnase, Eckradius |
Materialentfernungsrate (MRR) |
Hoch (bis zu 800 cm³/min in Stahl) | Mäßig (bis zu 400 cm³/min) |
| Futter pro Zahn (Fz) | 0.1–0,3 mm/Zahn | 0.02–0,15 mm/Zahn |
| Oberfläche erreichbar | RA 1,6-3,2 µm | RA 0,8–1,6 µm in Finishing -Anwendungen |
| Stärken | Ausgezeichnete Oberflächenflatheit, hohe Entfernungsraten, Gute Chip -Evakuierung | Zugang zu komplexen Funktionen, hohe Präzision auf kleinen Teilen |
| Schwächen | Vertikale Wände oder tiefe Hohlräume nicht maschinenbereit; Risiko eines Geschwätzes bei langen Überhängen | Niedrigere Entfernungsraten; Risiko einer Werkzeugablenkung bei hohen Seitenverhältnissen |
| Allgemeine Anwendungen | Decksfräsen, Blockplatte, Schwere Plattenrauen | Schlitzen, Taschen, Profilmahlen, 3D Schimmelbearbeitung |
| Maschinenanforderungen | High-Toorque, starren Maschinen für breites Cutter Engagement | Hochgeschwindigkeitsspindeln; in der Lage zu komplexen 3-Achsen oder 5-Achsen-Bewegungen |
| Überlegungen zum Leben in Werkzeugen | Verschleiß einfügen; Benötigt eine regelmäßige Indexierung oder Ersatz | Breakage oder Chipping in Endmühle, Besonders unter Bedingungen langreicher |
Best-Practice-Richtlinien für Hybridstrategien
- Bühne 1 - Schruppen mit Gesichtsmühle: Entfernen Sie 70–80% der Lagerbestände bei flachem axialem und schwerem Radialschnitt.
- Bühne 2 -Halbfinishing-Pass: Verwenden Sie eine Endmühle mit mittlerer Durchmesser (ae ~ 30%, ap ~ 2 mm) Ecken und Wände abschneiden.
- Bühne 3 - Pass beenden: Verwenden Sie eine gute Endmühle (Fz <0.05 mm, AP ~ 0,5 mm) Für 3D-Konturen und enge Toleranzen.
- Optimieren Sie den Werkzeugweg: Wenden Sie adaptive Clearing für Endmühlen an, um die konstante Chiplast aufrechtzuerhalten und den Werkzeugverschleiß minimieren.
- Vibrationen überwachen: Passen Sie AE und FZ an, um ein Geschwätz zu vermeiden, vor allem bei Langstrecken-Setups.
5. Abschluss
Gesicht und beenden Sie die jeweils entscheidende Rolle bei der modernen Bearbeitung.
Gesichtsfräsen maximiert die Entfernung der Materialien und die Flachoberflächequalität, Während das Ende des Mahlens die 3D -Geometrie und enge Merkmale entsperren.
Durch Bewertung eines Teildesigns, MRR -Ziele, und Maschinenfunktionen, Ingenieure können die optimale Strategie - oder eine Hybridsequenz - einsetzen, um zu erreichen effizient, Hochwertige Produktion.
Vorwärts gehen, Innovationen wie High-Feed-Gesichtsmühlen Und Mikro-End-Mühlen Erweitern Sie die Fähigkeiten beider Methoden weiterhin, sicherstellen, dass ihre Relevanz bei hohem Mix gewährleistet, geringe Lautstärke, und Umgebungen in Massenproduktion gleichermaßen.
DAS ist die perfekte Wahl für Ihre Fertigungsbedürfnisse, wenn Sie qualitativ hochwertige benötigen CNC Fräsdienste.
