Otřepy po opracování jsou velmi nepříjemné. Existence otřepů nejen snižuje přesnost obrábění a kvalitu povrchu obrobku, ale ovlivňuje také výkonnost výrobku a někdy dokonce způsobuje nehody. U vytvořeného problému s otřepy lidé obvykle používají k jeho vyřešení proces odstraňování otřepů. Odstraňování otřepů je neproduktivní proces, který nejen zvyšuje cenu produktu a prodlužuje výrobní cyklus produktu, ale také způsobuje sešrotování celého produktu kvůli nesprávnému odstranění otřepů, což způsobuje ekonomické ztráty. V tomto příspěvku autor nejprve systematicky analyzuje hlavní faktory ovlivňující tvorbu otřepů při čelním frézování a rozebírá metody a technologie snižování a kontroly otřepů při frézování od konstrukčního návrhu až po celý proces výroby.
1. Hlavní tvar 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).
Obrázek Obrázek 1 Otřepy vytvořené čelním frézováním
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 Otřepy II (menší velikosti Small, nelze je snadno odstranit nebo odstranit) a otřepy typu III jsou negativní otřepy (viz obrázek 2).
obrázek
Obrázek 2 Typy otřepů ve směru řezu vyříznuté ze spodní hrany při frézování
Za druhé, hlavní faktory ovlivňující tvorbu otřepů při čelním frézování
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.
obrázek
Obr.3 Kauzální regulační diagram tvorby frézovacích otřepů
1. Vstup/výstup nástroje
Obecně platí, že otřepy vzniklé při šroubování nástroje z obrobku jsou větší než otřepy vzniklé při šroubování nástroje do obrobku.
2. Úhel rovinného řezu
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.
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 4 ukazuje vliv plochého úhlu náběhu a hloubky řezu na výšku otřepu při obrábění hliníkové slitiny.
obrázek
Obrázek 4 Tvar otřepu a rovinný řezný úhel a hloubka řezu
Z obrázku 4 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 je φ menší, nosná tuhost koncového povrchu je relativně lepší a otřepy se méně pravděpodobně tvoří.
Velikost a směr rychlosti posuvu bude mít určitý vliv na velikost a směr rychlosti kompozitu v a poté bude mít vliv na rovinný úhel řezu a tvorbu otřepů. Proto čím větší je rychlost posuvu a úhel odsazení výstupní hrany, tím menší je φ, což více přispívá k potlačení tvorby větších otřepů (viz obrázek 5).
obrázek
Obr.5 Vliv směru posuvu na tvorbu otřepů
3. Sekvence výstupu špičky nástroje EOS
Při čelním frézování je velikost otřepů do značné míry určena výstupním sledem břitů nástrojů. Jak je znázorněno na obrázku 6: 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.
obrázek
Obrázek 6 Výstupní sekvence špičky nástroje a tvorba otřepů
experiment ukazuje:
①Sekvence výstupu špičky nástroje ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA, díky které se velikost otřepu postupně zvyšuje.
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.
4. Vliv dalších faktorů
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 tvorba otřepů potlačena 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 je materiál nástroje. Za stejných řezných podmínek jsou diamantové nástroje příznivější k potlačení tvorby otřepů než jiné nástroje.
Za třetí, základní způsob kontroly tvorby frézovacích otřepů
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.
1. Rozumné konstrukční řešení
Vznik otřepů je do značné míry ovlivněn strukturou obrobku. Struktura obrobku je odlišná a tvar a velikost otřepů na hranách po zpracování jsou také velmi odlišné. Pokud je materiál obrobku a povrchová úprava předem stanovena, je geometrie obrobku a hrany důležitým faktorem při určování tvorby otřepů.
2. Vhodná sekvence zpracování
Jak je znázorněno na obrázku 7, 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
(a) (b)
Obrázek 7 Vyberte metodu řízení sekvence zpracování
Na obr. 8a, pokud se nejprve vyvrtá otvor a poté se rovina vyfrézuje, snadno se na obvodu otvoru vytvoří velké řezné a frézovací otřepy; pokud se nejprve frézuje rovina a pak se vrtá otvor, jsou na obvodu otvoru jen malé otřepy od vrtání a řezání. Podobně na obrázku 8b je velikost otřepu vytvořeného nejprve frézováním horního povrchu a poté frézováním konkávního obrysu menší než velikost vytvořená nejprve opracováním konkávního obrysu a poté frézováním roviny.
obrázek
(a) (b)
Obrázek 8 Ovládání metody dráhy nástroje
3. Vyhněte se výstupu 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 vyhnout tomu, aby se fréza během zpracování co nejvíce roztočila.
4. Vyberte 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.
5. Zvolte příslušné 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.).
Vznik otřepů při čelním frézování je ovlivněn mnoha faktory, hlavními ovlivňujícími faktory jsou: výstup/vstup nástroje, rovinný řezný úhel, sekvence výstupu hrotu nástroje, parametry frézování atd. Konečný tvar a velikost otřepu je výsledkem a kombinace faktorů.
Počínaje celým procesem návrhu struktury obrobku, uspořádáním technologie zpracování, spotřebou frézování a výběrem nástroje, tento článek analyzuje hlavní faktory ovlivňující frézování otřepů a předkládá způsob řízení trasy frézy, volbu vhodného sledu zpracování a zlepšení návrh konstrukce. Technologie, proces a způsob potlačení nebo redukce frézovacích otřepů, jako je metoda, poskytuje proveditelné technické řešení pro aktivní řízení velikosti otřepů, zlepšení kvality produktu, snížení nákladů a zkrácení výrobního cyklu při frézování.
