1. Introduktion
CNC -fräsning sitter i hjärtat av modern bearbetning, vilket gör det möjligt för butiker att forma allt från flyg- och rymdkomponenter till bilformar.
Att välja rätt skärare och strategi påverkar inte bara delkvalitet utan påverkar också cykeltid, verktygsliv, och totala kostnader.
Särskilt, ansikte fräsning och slutfräsning representerar två grundläggande tillvägagångssätt, var och en med distinkt mekanik, fördelar, och begränsningar.
Genom att förstå deras viktigaste skillnader, Ingenjörer kan optimera materialborttagningshastigheterna, ytfin, och dimensionell noggrannhet.
2. Vad är ansiktsfräsning?
Ansiktsfräsning står som en hörnsten i avlägsnande av högvolym och plana ytor i moderna CNC-operationer.
Genom att orientera skärets rotationsaxel ständig till arbetsstycket, Ansiktsverk engagerar flera insatser samtidigt, producerar brett, platta ytor med hög effektivitet.
Definition och grundläggande mekanik
I ansiktsfräsning, verktygets perifera tänder och fräsytan Båda tar bort material. Typiskt, Cutter -kroppen sträcker sig över 50 mm till 250 mm i diameter, hus 8–16 Indexerbara insatser.
När spindeln roterar vid 1000–3000 rpm, skäraren skummar ytan med en grunt skärmdjup (AO ≈ 1–3 mm) och en tunga radiellt engagemang (Re ≈ 30–60% av diametern).
Denna kombination maximerar metallborttagningshastighet (Mrr)—Ofen når 500–800 cm³/min i milt stål - samtidigt som du upprätthåller ytintegritet.
Typiska skärgeometrier
De flesta ansiktsverk använder indexerbara insatshuvuden, Tillåter snabba verktygsändringar och anpassningsbara skärkanter. Vanliga geometrier inkluderar:
- Fyrkantiga eller runda skär (8–12 mm inskriven cirkel) för allmän fräsning
- Insatser med hög matning med reducerade blyvinklar (10–20 °) att öka MRR
- Insatser med positiv geometri för låga skärkrafter och fin finish
Spindelanslutningar använder vanligtvis robusta avsmalnande (KATT 50 eller hsk 100) För att minimera utgången (< 3 um) och säkerställa stabilitet under tunga skurna belastningar.
Skärande kinematik
Ansikte fräsning kinematik betonar:
Axiell engagemang (Till):
- Kontroller Skärtjocklek per pass
- Typiskt sortiment: 1–3 mm för grov, 0.2–0,5 mm för efterbehandling
Radiell engagemang (re):
- Dikterar skärningsbredden i snitt
- Ofta inställd på 30–60% av skärdiametern för grov
Matningsriktning:
- Konventionell fräsning (klättra) förbättrar ytfinishen men kan öka verktygsslitage
- Klättringfräsning (ner) minskar skärkrafterna på bekostnad av verktygslivet
Balansera till, re, och foder per tand (Fz ≈ 0,05–0,2 mm) Optimerar chipbelastning och värmeavledning.
Funktioner i ansiktsfräsning
- Stora diameter:
Breda huvuden (fram till 250 mm) leverera hög MRR och täck breda ytor snabbt. - Grunt axiell, Tunga radiella nedskärningar:
Spridning av snittet över många insatser minskar belastningen per-insert, förlänga verktygslivet. - Ytfin & Toleranser:
Med ett slutpass (Ilt 0.5 mm, fz ≈ 0.05 mm), Butiker uppnår RA 1,6-3,2 um och planhet inuti ± 0,02 mm över 300 mm. - Maskin & Verktygsbehov:
Kräver styva fabriker med 40–60 kW spindlar, högflödeskylvätska, och exakta verktygshållare (utflykt < 3 um).
Fördelar med ansiktsfräsning
- Maximerad metallborttagning:
MRR kan överstiga 700 cm³/min i stål, minska grovcykler med upp till 50%. - Överlägsen planhet:
Stor skärdiameter eliminerar avskedslinjer och ger plana ytor med minimala pass. - Effektivt chiputveckling:
Bred flöjtgeometri och höghastighetsflis rensar snabbt, Förhindra återutveckling och värmeuppbyggnad. - Lägre skärkrafter per tand:
Spridande belastning över 8–16 insatser minskar individuell chiptjocklek och insats slitage.
Nackdelar
- Dålig vertikal väggåtkomst:
Cutter Geometry begränsar förmågan att bearbeta smala spår eller djupa fickor - Slutfabriker hanterar dessa funktioner. - Överhäng begränsningar:
Långa verktygsförlängningar (L/d > 2:1) introducera avböjning och prat, särskilt i smala hålrum. - Potential för prat:
Hög radiell engagemang på mindre styva maskiner kan locka spindel- eller arbetsstyckets resonanser. - Infoga driftstopp:
Varje indexeringsstopp tar ~ 30–60 sekunder, lägga till icke-skärningstid i långa lopp.
Applikationer av ansiktsfräsning
- Tallriksytan & Däckfräsning:
Utjämning av stora gjutningar eller sängar med planaritet bättre än 0.02 mm över 300 mm. - Kraftig:
Ta bort 3–5 mm per pass i gjutning och förlåtelse innan du avslutar. - Dö & Mögelskärning:
Lätt skummpass (Ilt 0.5 mm) för planarisering av blocknivå före precisionsfräsning. - Preliminära skummpass:
Förberedande ytor för slutfästningsfunktioner genom att ta bort millimeterskala..
3. Vad är slutfräsning?
Slutfräsning representerar en av de mest mångsidig verksamhet i modern CNC -bearbetning.
Till skillnad från ansiktsfräsning, där skärets axel står vinkelrätt mot arbetsstycket, slutfräsning anpassar verktygets axel parallell (eller i en liten vinkel) till ytan.
Som ett resultat, End Mills engagerar material både vid deras periferi och vid sitt tips, möjliggörande kast, slitsad, och konturer i en enda verktygsbanan.
Definition och kärnskärningsprinciper
Avsluta Mills Ta bort material genom att rotera en multiflittskärare och översätta det längs definierade verktygsbanor.
Maskinister kan kasta skäret i arbetsstycket, Flytta den sedan i sidled för att spela eller profilera. Viktiga parametrar inkluderar:
- Radiell engagemang (ae): Procentandel av verktygsdiameter engagerad, från 5% (Lätt efterbehandling) fram till 100% (full slits).
- Axiellt skärmdjup (ap): sträcker sig från 0.5 mm i fin efterbehandling till 10–25 mm i grova pass.
- Matning per tand (fz): Vanligtvis 0,02–0,15 mm/tand, beroende på verktygsdiameter och material.
Genom att variera dessa, operatörer balanserar materialborttagningshastigheten (Mrr)—Often 200–400 cm³/min i stål - med verktyg Livslängd och ytbehandlingskrav.
Typiska skärgeometrier
Slutkvarnar finns i ett brett utbud av former för att passa olika uppgifter:
- Fyrkantiga: Platt botten för skarpa hörn och 2D -profiler; diametrar från 2 mm till 32 mm.
- Bolländfabriker: Avrundat spets för smidiga 3D-konturer; Vanligt i materi och mögelbearbetning med diametrar på 4–20 mm.
- Hörnradie slut Mills: Inbyggd filé på hörnet, kombinera styrka och finish; radier från 0.5 mm till 3 mm.
Dessutom, specialtyper omfatta mikroändar (diametrar <2 mm) för fina korridorer och Roughing End Mills med serrerade flöjter för att bryta chips och öka MRR.
Skärande kinematik
End Millings skärande åtgärder beror på verktygsorientering och verktygsbanan:
- Stång: Operatören kastar verktyget vertikalt in i arbetsstycket (AP upp till hela verktygslängden), sedan övergångar till lateral rörelse.
- Slitsad: Skäret rör sig längs en väg med 80–100% radiellt engagemang, Skapa slots i en enda pass.
- Profilering/konturering: Med lätt radiellt engagemang (5–30%), Cutter följer komplexa 2-D- eller 3-D-banor, forma fickor och konturer.
Genom att samordna spindelhastigheten (500–10000 rpm, beroende på diameter) med foderhastigheter, Maskinister upprätthåller stabila chipbelastningar och undviker avböjning av verktyg.
Funktioner i slutfräsning
- Mångsidig djup kontroll: Du kan justera både axiella och radiella djup över ett brett intervall, Anpassa till grovning och efterbehandling i en verktygstyp.
- Slotting och Pocketing: End Mills utmärker sig för att skapa slots ner till 0.5 mm bredd (med mikroverktyg) och fickor upp till 50 mm djup.
- Konturerande komplexa former: Boll- och hörnradieändfabriker producerar smidiga övergångar på 3D-ytor, med kammussla höjder under 0.02 mm.
- Grov & Efterbehandling: Grova varianter hanterar AP >10 mm och AE >50%, Medan polerade flöjter på efterbehandling får RA 0,4–1,6 um.
Fördelar med slutfräsning
- 3-D Konturåtkomst: END MILLS Carve intrikata geometrier - som turbinbladprofiler eller medicinska implantatytor - utan sekundära inställningar.
- Hög vertikal noggrannhet: Täta toleranser (± 0,01–0,02 mm) på väggar och funktioner säkerställer rätt komponentpassning.
- Kontrollerad chiptjocklek: Genom att begränsa AE till <30%, Butiker minskar skärkrafterna och uppnår konsekvent verktygsslitage.
- Val av ett brett verktygsval: Diametrar från 0.5 mm (mikropårning) fram till 50 mm stöder ett stort antal material och applikationer.
Nackdelar av slutfräsning
- Lägre MRR vs. Ansikte fräsning: Till och med aggressiva grovt slutkvarnar toppar cirka 300–400 cm³/min, ungefär hälften av vad ansiktsverk uppnår.
- Högre krafter per tand: Djupa snittkoncentratbelastningar på enskilda flöjter, riskchippning, särskilt i karbidverktyg med små diametrar.
- Risk för avböjning av verktyg: Långgräs (L/d > 4:1) avböjning under belastning, orsakar dimensionellt fel eller prat.
- Komplex verktygsbaneprogrammering: Generera effektiv slits, trokoid, eller 3-axliga konturer kräver avancerade CAM-strategier och cykeloptimering.
Applikationer av slutfräsning
- Precisionsspalva & Ficka: Bearbetning av nycklar, T-slots, och inre hålrum till ± 0,02 mm.
- 3-D ytbehandling: Generera smidig mögel- och dö-konturer med boll-näsverktyg, uppnå RA <0.8 um.
- Aerospace Feature Gravering: Fräsande kylhål, flöjtmönster, och text på motorkomponenter med mikroändfabriker.
- Hörnrundning & Avfasning: Producerar filéer och avfasar i ett pass, eliminera sekundära kantavbrott.
4. Ansikte vs. Slutfräsning: Hur man väljer
Att välja mellan ansikte och slutfräsning beror på flera sammanhängande faktorer.
Genom att utvärdera delgeometri, Materialborttagningsmål, yt- och toleranskrav, och maskinförmåga, Du kan bestämma den optimala strategin - eller till och med kombinera båda metoderna - för att maximera effektiviteten och delkvaliteten.
Beslutskriterier
Delgeometri
- Platt, expansiva ytor (till exempel. däck, flänsar) Naturligtvis passar ansikte fräsning.
- Slots, fickor, och 3D-konturer kräver slutfräsning för exakt tillgång.
Obligatorisk planhet & Avsluta
- Ansiktsfabriker levererar planhet inom ± 0,02 mm över 300 mm spann och grovhet av RA 1,6–3,2 um.
- Slutkvarnar uppnår stramare lokala funktioner - Vertikala väggar till ± 0,01 mm och ytan avslutas till RA 0.8 um på små områden.
Materialborttagningshastighet (Mrr)
- Ansiktsfräsar 500–800 cm³/min i stål med skär med stor diameter.
- Slutfräsning toppar cirka 300–400 cm³/min även med grovt slutkvarn.
Styvhet & Spillrekraft
- Tung ansiktsfräsning kräver styva maskiner (40–60 kW spindlar, Cat 50/HSK 100 avtagande).
- Slutfräsning-speciellt mikro- eller långåtgående jobb-bevarar höghastighetsspindlar (10 000–20 000 Varvtal) och minimerat verktygsöverhäng.
Ansikte fräsning vs. Slutfräsning - Jämförande tabell
| Kategori | Ansikte fräsning | Slutfräsning |
|---|---|---|
| Primärfunktion | Bearbetar stor, platta ytor | Bearbetning, fickor, konturer, och 3D -funktioner |
| Skäryta | Botten av skäret (axiell engagemang) | Botten och sidor av skäret (axial + radiell engagemang) |
| Typisk skärgeometri | Stora diameter med indexerbara insatser (Ø50-250 mm) | Solid Carbide eller HSS End Mills (Ø3–50 mm), bollnäsa, hörnradie |
Materialborttagningshastighet (Mrr) |
Hög (fram till 800 cm³/min i stål) | Måttlig (fram till 400 cm³/min) |
| Matning per tand (Fz) | 0.1–0,3 mm/tand | 0.02–0,15 mm/tand |
| Ytfinish uppnåbar | RA 1,6-3,2 um | RA 0,8–1,6 um i efterbehandlingsapplikationer |
| Styrkor | Utmärkt ytflathet, höga borttagningsgrader, Bra chiputveckling | Tillgång till komplexa funktioner, hög precision på små delar |
| Svagheter | Kan inte bearbeta vertikala väggar eller djupa hålrum; Risk för skrav på långvariga överhäng | Lägre borttagningshastigheter; Risk för avböjning av verktyg vid höga bildförhållanden |
| Gemensamma applikationer | Däckfräsning, blockering, Tung tallriksrovning | Slitsad, ficka, profilfräsning, 3D Mögelbehandling |
| Maskinkrav | Högvridare, styva maskiner för brett skärare | Höghastighetsspindlar; kapabel till komplexa 3-axliga eller 5-axliga rörelser |
| Verktygslivets överväganden | Slitage; behöver regelbunden indexering eller ersättning | End Mill Breakage eller Chipping, Särskilt under långsiktiga förhållanden |
Riktlinjer för bästa praxis för hybridstrategier
- Etapp 1 - Roughing med ansiktsverk: Ta bort 70–80% av beståndet på grunt axiellt och tungt radiellt snitt.
- Etapp 2 -Semi finishing Pass: Använd en slutkvarn med medeldiameter (ae ~ 30%, ap ~ 2 mm) att trimma hörn och väggar.
- Etapp 3 - Efterbehandling: Anställa ett fint slutbruk (fz <0.05 mm, AP ~ 0,5 mm) för 3D-konturer och snäva toleranser.
- Optimera verktygsbanan: Applicera adaptiv clearing för slutkvarnar för att upprätthålla konstant chipbelastning och minimera verktygsslitage.
- Övervaka vibrationer: Justera AE och FZ för att undvika prat, Särskilt på långsäckta inställningar.
5. Slutsats
Ansikte och slutfräsning varje serverar avgörande roller i modern bearbetning.
Ansiktsfräsning maximerar materialavlägsnande och plattytkvalitet, Medan slutfräsning låser upp 3D -geometri och snäva funktioner.
Genom att utvärdera deldesign, MRR -mål, och maskinfunktioner, ingenjörer kan distribuera den optimala strategin - eller en hybridsekvens - för att uppnå effektiv, högkvalitativ produktion.
Framåt, innovationer som Högfoder ansiktsverk och mikroändar Fortsätt att utöka kapaciteten för båda metoderna, säkerställa deras relevans i högblandning, lågvolym, och både massproduktionsmiljöer.
DETTA är det perfekta valet för dina tillverkningsbehov om du behöver högkvalitativ Cnc fräsningstjänster.
