1. Introduction
CNC Milling se trouve au cœur de l'usinage moderne, Permettre aux magasins de tout façonner, des composants aérospatiaux aux moules automobiles.
La sélection du coupeur et de la stratégie de droite influence non seulement la qualité des parties, mais aussi le temps de cycle, vie de l'outil, et le coût global.
En particulier, moulin à face et fraisage en bout représentent deux approches fondamentales, chacun avec des mécanismes distinctifs, avantages, et limites.
En comprenant leurs principales différences, Les ingénieurs peuvent optimiser les taux d'élimination des matériaux, état de surface, et précision dimensionnelle.
2. Qu'est-ce que le moulage du visage?
Le broyage de la face est une pierre angulaire de l'élimination des matériaux à haut volume et de la surface plane dans les opérations CNC modernes.
En orientant l'axe de rotation du coupeur perpendiculaire à la pièce, Face Mills engage plusieurs inserts simultanément, produisant large, surfaces plates à grande efficacité.
Définition et mécanique fondamentale
En frais de visage, l'outil dents périphériques et facette les deux retirer le matériau. Typiquement, Le corps du cutter s'étend 50 mm à 250 mm de diamètre, logement 8–16 inserts indexables.
Alors que la broche tourne à 1000–3000 tr / min, le coupeur éclate la surface avec un profondeur axiale peu profonde de coupe (AO ≈ 1–3 mm) et un engagement radial lourd (Re ≈ 30–60% de diamètre).
Cette combinaison maximise le taux d'élimination des métaux (MRR)—Ontending 500–800 cm³ / min en acier doux - tout en maintenant l'intégrité de la surface.
Géométries de coupe typique
La plupart des moulins en face utilisent têtes d'insertion indexable, permettant des modifications rapides d'outils et des bords de coupe personnalisables. Les géométries communes comprennent:
- Inserts carrés ou ronds (8–12 mm Cercle inscrit) pour le fraisage général
- Inserts à forte alimentation avec des angles de plomb réduits (10–20 °) Pour augmenter le MRR
- Inserts de géométrie positive pour les forces de coupe basse et finition fine
Les connexions de broche utilisent généralement des cônes robustes (CHAT 50 ou HSK 100) Pour minimiser le ruissellement (< 3 µm) et assurer la stabilité sous des charges de coupe lourdes.
Couper la cinématique
La cinématique de broyage du visage mettant l'accent:
Engagement axial (Au):
- Commandes d'épaisseur de coupe par pass
- Gamme typique: 1–3 mm pour le brouillage, 0.2–0,5 mm pour la finition
Engagement radial (concernant):
- Dicte la largeur de coupe en coupe
- Souvent réglé sur 30 à 60% du diamètre de la coupe pour brouiller
Direction d'alimentation:
- Broyage conventionnel (grimper) améliore la finition de surface mais peut augmenter l'usure des outils
- Grimpage (vers le bas) réduit les forces de coupe au détriment de la vie de l'outil
Équilibrer, concernant, et nourrir par dent (FZ ≈ 0,05–0,2 mm) Optimise la charge des puces et la dissipation de chaleur.
Caractéristiques du moulage du visage
- Coupes de grand diamètre:
Têtes larges (jusqu'à 250 mm) livrer un MRR élevé et couvrir rapidement de larges surfaces. - Axial peu profond, Coupes radiales lourdes:
L'étalage de la coupe sur de nombreux inserts réduit la charge par insert, prolonger la durée de vie de l'outil. - Finition de surface & Tolérances:
Avec une passe finale (Ilt 0.5 mm, fz ≈ 0.05 mm), Les magasins réalisent RA 1,6-3,2 µm et la planéité à l'intérieur ± 0,02 mm sur 300 mm. - Machine & Besoins d'outillage:
Nécessite des moulins rigides avec 40–60 kW broches, liquide de refroidissement à haut débit, et les titulaires d'outils précis (s'épuiser < 3 µm).
Avantages du moulage du visage
- Élimination des métaux maximisés:
MRR peut dépasser 700 cm³ / min en acier, réduire les cycles de brouillage jusqu'à 50%. - Planéité supérieure:
Le grand diamètre de coupe élimine les lignes de séparation et donne des surfaces planes avec des passes minimales. - Évacuation efficace des puces:
Géométrie de flûte large et les puces à grande vitesse se dégagent rapidement, Empêcher la récupération et l'accumulation de chaleur. - Réduire les forces de coupe par dent:
La charge de propagation sur 8 à 16 inserts diminue l'épaisseur de la puce individuelle et l'insertion d'usure.
Inconvénients du moulage du visage
- Mauvais accès à mur vertical:
La géométrie des coupeurs limite la capacité de machine à machines à fentes étroites ou à des poches profondes - les usines à l'exécution de ces fonctionnalités. - Contraintes de surplomb:
Extensions d'outils longs (L/D > 2:1) introduire la déviation et les bavardages, Surtout dans les cavités minces. - Potentiel de bavardage:
Un engagement radial élevé sur des machines moins rigides peut exciter les résonances de broche ou de pièce. - Insérer des temps d'arrêt à changement:
Chaque arrêt d'indexation prend ~ 30 à 60 secondes, Ajout de temps sans coupe à long terme.
Applications du fraisage du visage
- Plaque surfaçage & Broyeur de terrasse:
Niveler de grandes pièces moulées ou lits avec la planarité mieux que 0.02 mm sur 300 mm. - Brouillage lourd:
Retrait de 3 à 5 mm par passe dans les pièces moulées et les formes avant de terminer. - Mourir & Coupure de moule de moisissure:
Light Skim passe (Ilt 0.5 mm) pour la planarisation au niveau des blocs avant le broyage de précision. - Passage préliminaire:
Préparer les surfaces pour les caractéristiques de la mise en fin de fin en supprimant le stock à l'échelle du millimètre.
3. Qu'est-ce que la fin de la fin?
Fin de fraisage représente l'un des plus polyvalent Opérations dans l'usinage CNC moderne.
Contrairement au moulage du visage, où l'axe du coupeur est perpendiculaire à la pièce, Fin de fraisage aligne l'axe de l'outil parallèle (ou sous un léger angle) à la surface.
Par conséquent, Les moulins de fin engagent du matériel à la fois à leur périphérie et à leur extrémité, habilitant plongeage, rainurage, et contournement dans un parcours d'outils unique.
Définition et principes de coupe de base
Les moulins d'extrémité retirent le matériau en faisant tourner un coupeur multi-flûtes et en le traduisant le long des parcours d'outils définis.
Les machinistes peuvent plonger le coupeur dans la pièce, Ensuite, déplacez-le latéralement pour les fentes ou le profilage. Les paramètres clés incluent:
- Engagement radial (ae): pourcentage du diamètre de l'outil engagé, depuis 5% (finition légère) jusqu'à 100% (fente complète).
- Profondeur axiale de la coupe (AP): va de 0.5 mm en finition fine à 10–25 mm en passes de brouillage.
- Se nourrir par dent (FZ): généralement 0,02 à 0,15 mm / dent, en fonction du diamètre et du matériau de l'outil.
En variant ces, Les opérateurs équilibrent le taux d'élimination des matériaux (MRR)—Ot 200–400 cm³ / min en acier - avec des exigences de la durée de vie et de la finition de la surface.
Géométries de coupe typique
Les moulins d'extrémité sont disponibles dans une grande variété de formes en fonction des différentes tâches:
- Fraises à bout carré: Fond plat pour les coins pointus et les profils 2D; diamètres de 2 mm à 32 mm.
- Moulins à balle: Astuce arrondie pour les contours 3D lisses; Common dans l'usinage de la matrice et des moisissures avec des diamètres de 4 à 20 mm.
- Rayon de rayon d'angle: Filet intégré au coin, combinant la force et la finition; rayons de 0.5 mm à 3 mm.
En plus, Types de spécialité inclure moulins micro-fins (diamètres <2 mm) pour les couloirs fins et fraises d'ébauche avec des flûtes dentelées pour casser les jetons et augmenter le MRR.
Couper la cinématique
L'action de coupe du Milling final dépend de l'orientation et de la parcours d'outils de l'outil:
- Coupure de plongeon: L'opérateur plonge l'outil verticalement dans la pièce (AP jusqu'à la durée complète de l'outil), puis passe au mouvement latéral.
- Rainurage: Le coupeur se déplace le long d'un chemin avec un engagement radial de 80 à 100%, Création de créneaux en une seule passe.
- Profilage / contour: Avec un engagement radial léger (5–30%), Le coupeur suit des chemins complexes 2-D ou 3D, façonner les poches et les contours.
En coordonnant la vitesse de la broche (500–10000 tr / min, en fonction du diamètre) avec des taux d'alimentation, Les machinistes maintiennent des charges de puces stables et évitent la déviation de l'outil.
Caractéristiques du fraisage final
- Contrôle de la profondeur polyvalente: Vous pouvez ajuster les profondeurs axiales et radiales à travers une large gamme, S'adapter au bravage et à la finition dans un seul type d'outil.
- Fente et empocher: Les usines de bout excellent pour créer des emplacements 0.5 Largeur MM (avec micro outils) et les poches jusqu'à 50 mm de profondeur.
- Contour des formes complexes: Les moulins d'extrémité de la balle et du radius produisent des transitions lisses sur des surfaces 3D, avec des hauteurs de pétonxe sous 0.02 mm.
- Ebauche & Finition: Les variantes de brouillage gèrent AP >10 MM et AE >50%, tandis que les flûtes polies sur les coupeurs de finition atteignent 0,4 à 1,6 µm.
Avantages de la fin de la fin
- 3-D Contour Accès: Les moulins d'extrémité sculptent les géométries complexes - comme les profils de lame de turbine ou les surfaces d'implant médical - sans configuration secondaire.
- Précision verticale élevée: Tolérances serrées (± 0,01–0,02 mm) sur les murs et les caractéristiques assurez un ajustement de composant approprié.
- Épaisseur de puce contrôlée: En limitant Ae à <30%, Les magasins réduisent les forces de coupe et obtiennent une usure d'outils cohérente.
- Sélection de l'outil large: Diamètres de 0.5 mm (micro-machine) jusqu'à 50 MM Soutenez une vaste gamme de matériaux et d'applications.
Inconvénients du broyage final
- MRR inférieur vs. Fraisage du visage: Même les moulins agressifs de brouillage s'élèvent à environ 300 à 400 cm³ / min, Environ la moitié de ce que les moulins réalisent.
- Forces plus élevées par dent: Les coupes profondes concentrent les charges sur les flûtes individuelles, risquant l'écaillage des bords, surtout dans les outils en carbure de petits diamètres.
- Risque de déviation de l'outil: Moulins à long terme (L/D > 4:1) Défler sous chargement, provoquant une erreur dimensionnelle ou un bavardage.
- Programmation complexe de parcours d'outils: Générer des fentes efficaces, trochoïde, ou les contours à 3 axes exigent des stratégies de CAM avancées et une optimisation du cycle.
Applications du fraisage final
- Fente de précision & Poche: Keyways d'usinage, Fentes en T, et cavités internes à ± 0,02 mm.
- 3-D Finition de surface: Génération de contours de moisissures et de matrices lisses avec des outils de nez à balles, Atteindre Ra <0.8 µm.
- Gravure de fonction aérospatiale: Mison des trous de refroidissement, motifs de flûte, et texte sur les composants du moteur avec des moulins micro-fins.
- Arrondi d'angle & Chanfreinage: Produire des filets et des chanfreurs en une seule passe, Éliminer les ruptures de bord secondaire.
4. Visage vs. Fraisage en bout: Comment choisir
La sélection entre le broyage du visage et de la fin dépend de plusieurs facteurs interdépendants.
En évaluant géométrie en partie, Objectifs de suppression des matériaux, Exigences de surface et de tolérance, et capacité machine, Vous pouvez déterminer la stratégie optimale ou même combiner les deux méthodes - pour maximiser l'efficacité et la qualité des pièces.
Critères de décision
Géométrie en partie
- Plat, surfaces vastes (par exemple. ponts, brise) convient naturellement moulin à face.
- Machines à sous, poches, et les contours 3D nécessitent fraisage en bout pour un accès précis.
Planéité requise & Finition
- Les moulins de face offrent une planéité à moins de ± 0,02 mm 300 MM MM et rugosité de RA 1,6–3,2 µm.
- Les moulins d'extrémité atteignent des caractéristiques localisées plus serrées - les murs verticaux à ± 0,01 mm et les finitions de surface jusqu'à RA 0.8 µm sur de petites zones.
Taux d'élimination des matériaux (MRR)
- Face Faculing ROOSS 500–800 cm³ / min en acier avec des coupeurs de grand diamètre.
- Le broyage final s'élève à environ 300 à 400 cm³ / min même avec des usines d'extrémité bruyantes.
Rigidité de la machine & Fuseau
- Le broyage à visage lourd nécessite des machines rigides (40–60 kW broches, Cat 50 / HSK 100 cônes).
- Fin Misse (10 000–20 000 RPM) et surplomb d'outil minimisé.
Face Face Vs. Fin de fraisage - table comparative
| Catégorie | Fraisage du visage | Fraisage en bout |
|---|---|---|
| Fonction principale | Usinage grand, surfaces planes | Machines à sous, poches, contours, et fonctionnalités 3D |
| Surface de coupe | Bas du coupeur (engagement axial) | Fond et côtés du coupeur (axial + engagement radial) |
| Géométrie de coupe typique | Coupes de grand diamètre avec inserts indexables (Ø50-250 mm) | Carbure solide ou moulins HSS (Ø3–50 mm), nez de balle, rayon d'angle |
Taux d'élimination des matériaux (MRR) |
Haut (jusqu'à 800 cm³ / min en acier) | Modéré (jusqu'à 400 cm³ / min) |
| Se nourrir par dent (FZ) | 0.1–0,3 mm / dent | 0.02–0,15 mm / dent |
| Finition de surface réalisable | RA 1,6-3,2 µm | RA 0,8–1,6 µm dans les applications de finition |
| Points forts | Excellente planéité de surface, taux de retrait élevés, Bonne évacuation de la puce | Accès aux fonctionnalités complexes, haute précision sur de petites pièces |
| Faiblesse | Impossible de machination des murs verticaux ou des cavités profondes; Risque de bavardage sur de longs surplombs | Taux de retrait inférieurs; Risque de déviation de l'outil à des rapports d'aspect élevé |
| Applications courantes | Broyeur de terrasse, Block Refaçage, brouillage de plaque lourde | Rainurage, poche, broyage de profil, 3D Finition du moule |
| Exigences de machine | Torque élevé, Machines rigides pour un engagement de coupe large | Broches à grande vitesse; Capable de mouvements complexes à 3 axes ou à 5 axes |
| Considérations de la vie de l'outil | Insérer; Besoin d'indexation ou de remplacement régulier | Breakage ou écaillage du moulin à bout, Surtout dans les conditions de longue durée |
Lignes directrices sur les meilleures pratiques pour les stratégies hybrides
- Scène 1 - brouillage avec moulin à face: Retirer 70 à 80% du stock à une coupe radiale axiale et lourde peu profonde.
- Scène 2 - Pass semi-finisse: Utilisez un moulin à extrémité de diamètre moyen (AE ~ 30%, ap ~ 2 mm) Pour couper les coins et les murs.
- Scène 3 - Pass de finition: Emploie une fin de fin (FZ <0.05 mm, AP ~ 0,5 mm) pour les contours 3D et les tolérances serrées.
- Optimiser la parcours d'outils: Appliquer une compensation adaptative pour les usines d'extrémité pour maintenir une charge de puce constante et minimiser l'usure des outils.
- Surveiller les vibrations: Ajuster AE et FZ pour éviter les bavardages, surtout sur les configurations à longue durée.
5. Conclusion
Face et fin de la fin de la fin des autres rôles cruciaux dans l'usinage moderne.
Le broyage du visage maximise l'élimination des matériaux et la qualité de la surface plate, tandis que le broyage de fin déverrouille la géométrie 3D et les fonctionnalités serrées.
En évaluant la conception de pièces, Cibles MRR, et capacités de machine, Les ingénieurs peuvent déployer la stratégie optimale - ou une séquence hybride - pour réaliser efficace, production de haute qualité.
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