Proces řezání kovů je často doprovázen tvorbou otřepů. Existence otřepů nejen snižuje přesnost zpracování a kvalitu povrchu obrobku, ale ovlivňuje také výkonnost výrobku a někdy dokonce způsobuje nehody. Odstraňování otřepů je neproduktivní proces, který nejen zvyšuje cenu produktu a prodlužuje výrobní cyklus produktu, ale také vede k sešrotování celého produktu v důsledku nesprávného odstraňování otřepů, což má za následek ekonomické ztráty.
Jelikož je odstraňování otřepů tak pracné, je lepší najít způsob, jak jej ovládat ze zdroje. Dnes se naučíme, jak snížit tvorbu otřepů při čelním frézování.
Hlavní formy otřepů při čelním frézování
Podle klasifikačního systému řezného pohybu - otřepy řezné hrany, otřepy vzniklé v procesu čelního frézování zahrnují zejména otřepy na obou stranách hlavní hrany, otřepy ve směru řezu bočního řezu, otřepy ve směru řezu spodního řezu, a přísun a přísun. Existuje pět forem směrových otřepů (viz obrázek 1).
Obecně řečeno, ve srovnání s jinými otřepy, otřepy ve směru řezu vyříznuté ze spodní hrany mají vlastnosti velké velikosti a obtížného odstranění. Z tohoto důvodu tento článek bere jako hlavní výzkumný objekt pro provádění výzkumu otřepy ve směru řezu vyříznuté ze spodní hrany. Podle velikosti a tvaru otřepů ve směru řezu spodní hrany při čelním frézování je lze rozdělit na tyto tři typy: otřepy typu I (větší rozměr, obtížně odstranitelné a vyšší náklady na odstranění), typ II otřepy (menší velikost Malé, nelze je snadno odstranit nebo odstranit) a otřepy typu III jsou negativní otřepy (jak je znázorněno na obrázku 2).
Obrázek 2 Typy otřepů ve směru řezu vyříznuté ze spodní hrany při frézování
Hlavní faktory ovlivňující tvorbu stopkových fréz
Tvorba otřepů je velmi složitý proces deformace materiálu. Různé faktory, jako jsou vlastnosti materiálu obrobku, geometrie, povrchová úprava, geometrie nástroje, dráha řezu nástroje, opotřebení nástroje, řezné parametry a použití chladicí kapaliny, to vše přímo ovlivňuje tvorbu otřepů. Obrázek 3 je blokové schéma faktorů ovlivňujících otřepy pro čelní frézování. Za specifických podmínek frézování závisí tvar a velikost stopkových fréz na kombinovaných účincích různých ovlivňujících faktorů, ale různé faktory mají různé vlivy na tvorbu otřepů.
01 Vstup/výstup nástroje
Obecně platí, že otřepy vzniklé při šroubování nástroje z obrobku jsou větší než otřepy vzniklé při šroubování nástroje do obrobku. Jak je znázorněno na obrázku 4, obrázek 4a ukazuje koncový povrch nástroje vyšroubovaný z obrobku, který je náchylný k vytváření větších otřepů typu I, zatímco na obrázku 4b je nástroj zašroubován do obrobku a vytvořené otřepy jsou obvykle otřepy typu II. Přidejte WeChat: Yuki7557 a odešlete výukový program 10G CNC
Obr.4 Vliv způsobu frézování na tvorbu otřepů
02 Úhel rovinného výřezu
Rovinný řezný úhel má velký vliv na tvorbu otřepů ve směru řezu řezu spodní hrany. Úhel rovinného řezu je definován jako směr řezné rychlosti (vektorová syntéza rychlosti nástroje a rychlosti posuvu) a úhel mezi orientacemi čelních ploch obrobku. Směr čela obrobku je od bodu zašroubování nástroje k bodu vyšroubování nástroje. Jak je znázorněno na obrázku 5, Ψ je rovinný řezný úhel a jeho rozsah je 0 stupňů<>
Obrázek 5 Úhel rovinného výřezu
Výsledky zkoušek ukazují, že výška otřepu se mění s hloubkou řezu, to znamená, že se otřepy mění z otřepu typu I na otřepy typu II s rostoucí hloubkou řezu. Minimální hloubka frézování, která vytváří otřepy typu II, se obvykle nazývá mezní hloubka řezu, vyjádřená v dcr. Obrázek 6 ukazuje vliv plochého úhlu náběhu a hloubky řezu na výšku otřepu při obrábění hliníkové slitiny.
Obr.6 Tvar otřepu a rovinný řezný úhel a hloubka řezu
Z obrázku 6 je vidět, že čím větší je úhel rovinného řezu, tím větší je mezní hloubka řezu; když je úhel rovinného řezu větší než 120 stupňů, je velikost otřepu typu I větší a limitní hloubka řezu pro přechod na otřepu typu II je také velká. Proto malý rovinný řezný úhel přispívá ke generování otřepů typu II, protože čím menší je Ψ, tím je nosná tuhost koncového povrchu relativně zlepšena a je méně pravděpodobné, že se vytvoří otřepy.
Z obrázku 5 je patrné, že velikost a směr rychlosti posuvu bude mít určitý vliv na velikost a směr rychlosti kompozitu v a následně bude mít vliv na rovinný úhel řezu a tvorbu otřepů. Proto čím větší je rychlost posuvu a úhel odsazení výstupní hrany, tím menší je Ψ, tím více přispívá k potlačení tvorby větších otřepů (jak je znázorněno na obrázku 7).
Obr.7 Vliv směru posuvu na tvorbu otřepů
03 Sekvence výstupu špičky nástroje EOS
Při čelním frézování je velikost otřepů do značné míry určena výstupním sledem břitů nástrojů. Jak je znázorněno na obrázku 8: bod A je bod na vedlejším břitu, bod C je bod na hlavním břitu a bod B je vrchol špičky nástroje. Předpokládá se, že špička nástroje je ostrá, to znamená, že se nebere v úvahu poloměr oblouku špičky nástroje. Pokud BC hrana opouští obrobek jako první a AB hrana opouští obrobek později, třísky jsou zavěšeny na obrobené ploše a při postupu frézování jsou třísky vytlačovány z obrobku, tvoří větší spodní hranu a vyřezávají otřepy směru řezu. Pokud hrana AB opustí obrobek jako první a hrana BC opustí obrobek později, tříska se zavěsí na přechodovou plochu a vyřízne se z obrobku, čímž se vytvoří menší spodní hrana, která vyřízne otřepy ve směru řezu.
Test ukazuje, že: ①Výstupní sekvence špičky nástroje, která zvětšuje velikost otřepu, je: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Výsledky produkované EOS jsou stejné, ale při stejné výstupní sekvenci je velikost otřepů vytvořená plastovými materiály větší než velikost vytvořená křehkými materiály.
Výstupní sekvence špičky nástroje nesouvisí pouze s geometrickým tvarem nástroje, ale souvisí také s faktory, jako je rychlost posuvu, hloubka frézování, geometrická velikost obrobku a řezné podmínky. Je to kombinace různých faktorů, které mají vliv na tvorbu otřepů.
Obrázek 8 Výstupní sekvence špičky nástroje a tvorba otřepů
04 Další faktory
① Parametry frézování, teplota frézování, řezné prostředí atd. budou mít také určitý vliv na tvorbu otřepů. Vliv některých hlavních faktorů, jako je rychlost posuvu, hloubka frézování atd., je reflektován teorií rovinného řezného úhlu a teorií EOS výstupní sekvence nosu nástroje. Nebudu zde zacházet do podrobností.
②Čím lepší je plasticita materiálu obrobku, tím snazší je vytvářet otřepy typu I. V procesu čelního frézování křehkých materiálů, pokud je rychlost posuvu nebo rovinný řezný úhel velký, vede to k tvorbě otřepů typu III (nedostatky).
③Je-li úhel mezi koncovým povrchem obrobku a zpracovávanou rovinou větší než pravý úhel, může být potlačena tvorba otřepů díky zvýšené tuhosti podpěry koncového povrchu.
④Použití frézovací kapaliny přispívá k prodloužení životnosti nástroje, snížení opotřebení nástroje, mazání procesu frézování a snížení velikosti otřepů.
⑤ Opotřebení nástroje má velký vliv na tvorbu otřepů. Při určitém opotřebení nástroje se zvětšuje oblouk hrotu nástroje, zvětšuje se nejen velikost otřepu ve směru výstupu nástroje, ale i velikost otřepů ve směru řezání nástroje. Mechanismus je třeba dále prostudovat do hloubky.
⑥Na tvorbu otřepů mají určitý vliv i další faktory, jako jsou materiály nástrojů. Za stejných řezných podmínek jsou diamantové nástroje příznivější k potlačení tvorby otřepů než jiné nástroje.
Základní způsoby řízení tvorby otřepů při čelním frézování
Vznik otřepů při čelním frézování je ovlivněn mnoha faktory, souvisí nejen s konkrétním procesem frézování, ale souvisí i se strukturou obrobku, geometrií nástroje a dalšími faktory. Pro snížení otřepů při čelním frézování musí být tvorba otřepů kontrolována a redukována z mnoha hledisek.
01 Rozumné konstrukční řešení
Vznik otřepů je do značné míry ovlivněn strukturou obrobku. Struktura obrobku je odlišná a tvar a velikost otřepů na okrajích po zpracování jsou také velmi odlišné. Pokud je materiál obrobku a povrchová úprava předem stanovena, je geometrie a hrana obrobku důležitým faktorem při určování tvorby otřepů. Obrázek 9 ukazuje, že ke koncovému povrchu obrobku je přidáno zkosení pro snížení otřepů.
Obrázek 9 Přidejte metodu zkosení výstupní hrany
02 Vhodná sekvence zpracování
Sekvence zpracování má také určitý vliv na tvar a velikost stopkových fréz. V závislosti na tvaru a velikosti otřepů se také liší pracovní zatížení a související náklady na odstraňování otřepů. Proto je výběr vhodné sekvence zpracování účinným způsobem, jak snížit náklady na odstraňování otřepů. Obrázek 10 ukazuje použití vhodné sekvence zpracování pro řízení vytváření větších otřepů.
Obrázek 10 Vyberte metodu řízení sekvence zpracování
Na obr. 10a, pokud je nejprve vyvrtán otvor a poté je rovina vyfrézována, snadno se na obvodu otvoru vytvoří velké otřepy vyříznutí a frézování; pokud se nejprve frézuje rovina a pak se vrtá otvor, jsou na obvodu otvoru jen malé otřepy od vrtání. Podobně na obrázku 10b je velikost otřepu vytvořeného nejprve vyfrézováním horního povrchu a poté vyfrézováním konkávního obrysu menší než velikost vytvořená nejprve obrobením konkávního obrysu a poté frézováním roviny.
03 Vyvarujte se vytažení nástroje
Zabránění vytažení nástroje je účinný způsob, jak zabránit tvorbě otřepů, protože vytažení nástroje je hlavním faktorem pro tvorbu otřepů ve směru řezu. Fréza obvykle vytváří větší otřepy, když je vyšroubována z obrobku, a menší otřepy, když je zašroubována do obrobku. Proto je třeba se vyvarovat toho, aby se fréza během zpracování co nejvíce roztočila. Stejně jako na obrázku 4 je závada vytvořená pomocí obrázku 4b menší než závada vytvořená na obrázku 4a.
04 Zvolte vhodnou trasu řezání
Z předchozí analýzy je vidět, že když je úhel výřezu roviny menší než určitá hodnota, velikost generovaného otřepu je menší. Úhel rovinného řezu lze změnit změnou šířky frézování, rychlosti posuvu (velikost a směr) a rychlosti otáčení (velikost a směr). Proto lze generování otřepů typu I předejít výběrem vhodné dráhy nástroje (viz obrázek 11).
Obrázek 11 Ovládání metody dráhy nástroje
Obrázek 11a ukazuje tradiční klikatou dráhu nástroje a šrafovaná část na obrázku označuje část, kde mohou být generovány velké otřepy ve směru řezu. Obrázek 11b používá vylepšenou dráhu nástroje, která může zabránit vytváření řezných otřepů. I když je dráha nástroje na obr. 11b o něco delší než na obr. 11a a zabere o něco více času frézování, protože není zapotřebí žádný další proces odstraňování otřepů, použití obr. 11a vyžaduje mnoho času na odstraňování otřepů (ačkoli stínovaná část na obrázku To znamená, že není mnoho míst, kde se generují otřepy, ale všechny hrany, kde se otřepy nacházejí, musí být při skutečném odstraňování otřepů projety), takže obecně je trasa řezání zobrazená na obrázku 11b lepší než trasa zobrazená na obrázku 11a, pokud jde o ovládání otřepů.
05 Zvolte vhodné parametry frézování
Určitý vliv na tvorbu otřepů mají parametry čelního frézování (jako je posuv na zub, šířka čelního frézování, hloubka čelního frézování a geometrický úhel nástroje atd.). Tabulka 1 uvádí několik zásad pro výběr parametrů čelního frézování pro zmenšení velikosti otřepů.
Tabulka 1 Typy otřepů a způsoby úpravy
5 speciálních metod odstraňování otřepů
01 Elektrolytické odstraňování otřepů
Takzvané elektrolytické odjehlování je chemická metoda odjehlování, kterou lze po opracování, broušení a lisování odstranit otřepy a zaoblit nebo zkosit ostré hrany kovových dílů.
Metoda elektrolytického obrábění, která využívá elektrolýzu k odstranění otřepů z kovových dílů, v angličtině zkráceně ECD. Upevněte nástrojovou katodu (obvykle mosaznou) v blízkosti otřepů na obrobku s určitou mezerou (obvykle 0.3-1 mm) mezi nimi. Vodivá část katody nástroje je zarovnána s hranou otřepu a druhý povrch je pokryt izolační vrstvou, takže elektrolýza se soustředí na část otřepu. Přidejte WeChat: Yuki7557 a odešlete výukový program 10G CNC
Během zpracování je katoda nástroje připojena k zápornému pólu stejnosměrného napájení a obrobek je připojen ke kladnému pólu stejnosměrného napájení. Mezi obrobkem a katodou proudí nízkotlaký elektrolyt (obvykle vodný roztok dusičnanu sodného nebo chlorečnanu sodného) o tlaku 0,1 až 0,3 MPa. Po zapnutí stejnosměrného napájení bude otřepy odstraněna anodickým rozpuštěním a odstraněna elektrolytem.
obrázek
Elektrolyt je do určité míry korozivní a obrobek by měl být po odstranění otřepů očištěn a chráněn proti korozi. Elektrolytické odjehlování je vhodné pro odstraňování otřepů ve skrytých částech protínajících se otvorů nebo tvarově složitých částech. Efektivita výroby je vysoká a doba odstraňování otřepů obecně trvá jen několik sekund až desítek sekund.
Tato metoda se často používá pro odjehlování ozubených kol, drážkování, ojnic, těles ventilů a otvorů pro průchod oleje klikovým hřídelem, stejně jako zaoblení ostrých rohů. Nevýhodou je, že elektrolýzou podléhá i okolí otřepu dílu, povrch ztratí svůj původní lesk a dokonce se projeví i rozměrová přesnost.
02 Odjehlování brusným proudem
Abrasive Flow Machining (AFM) je nový proces dokončování a odstraňování otřepů vyvinutý koncem 70. let v zahraničí. Tento proces je vhodný zejména pro otřepy, které právě vstoupily do dokončovací fáze, ale pro malé a dlouhé otvory a kovové formy s nepřiměřeným dnem atd. nejsou vhodné pro zpracování.
03 Magnetické broušení a odstraňování otřepů
Při magnetickém broušení se obrobek dostane do magnetického pole tvořeného dvěma magnetickými póly a do mezery mezi obrobkem a magnetickými póly se umístí magnetická brusiva. Při působení magnetické síly jsou brusiva úhledně uspořádána ve směru magnetické siločáry, aby vytvořila měkkou a tuhou magnetickou brusku. Kartáč, když se obrobek otáčí a vibruje axiálně v magnetickém poli, obrobek a brusivo se budou vzájemně pohybovat a brusný kartáč bude brousit povrch obrobku; metoda magnetického broušení dokáže účinně a rychle brousit a odhrotovat díl, který je vhodný pro Díly různých materiálů, různých velikostí a různých struktur jsou dokončovací metodou s nízkou investicí, vysokou účinností, širokým uplatněním a dobrou kvalitou.
V současné době je v zahraničí možné brousit a odhrotovat vnitřní a vnější povrchy rotačního tělesa, ploché díly, ozubení ozubených kol, složité profily atd., odstraňovat oxidové okují na vodičích, čistit desky plošných spojů.
04 Tepelné odstraňování otřepů
Tepelné odstraňování otřepů (TED) je odpálení otřepů pomocí vysoké teploty vznikající po deflagraci směsi vodíku a plynného kyslíku nebo kyslíku a zemního plynu. Jde o to, aby se kyslík a kyslík nebo zemní plyn a kyslík dostaly do uzavřené nádoby a zapálily se přes zapalovací svíčku, takže směs v mžiku vybuchne a uvolní velké množství tepelné energie k odstranění otřepů. Po odpálení a spálení obrobku však jeho oxidovaný prášek přilne k povrchu obrobku, který je nutné vyčistit nebo namořit.
05 Mirai Výkonné ultrazvukové odstraňování otřepů
Výkonná ultrazvuková technologie odstraňování otřepů Mirai je metoda odstraňování otřepů, která se v posledních letech stala populární. Účinnost čištění je 10 až 20krát vyšší než u běžných ultrazvukových čisticích strojů. Otvory jsou v nádržce na vodu rovnoměrně rozmístěny, takže není nutné používat čištění ultrazvukem. Dávkování lze dokončit během 5 až 15 minut současně.
