Фрезерная обработка корпусными фрезами больших диаметров

За каждым решением руководства металлообрабатывающих предприятий о том, чтобы фрезу по металлу купить, стоит набор требований, основанных исключительно на решении конкретной задачи. Имеет ли приобретаемая фреза по металлу диаметр 40мм или даже 250мм - это не меняет порядок рассмотрения. В общем масштабе все факторы имеют большое значение: шпиндельная и зажимная станочная оснастка, материал обрабатываемой заготовки, металлорежущее оборудование. Много преимуществ, в том числе и качественное выполнение операции фрезерования, могут быть получены после принятия правильных решений при подробном рассмотрении всех вышеуказанных факторов. Выбор фрезы по металлу с нужным диаметром начинается с того момента, когда определяется, насколько широк будет её проход. Ширина поверхности обрабатываемой заготовки должна находиться в пределах между 2/3 и 3/4 от диаметра корпусной фрезы. Это означает, например, что если нужно отфрезеровать площадку шириной 180мм, то для этого потребуется фреза по металлу диаметром 250мм. Как только решение о ширине и диаметре будет принято, нужно будет разобраться в правильных углах врезания фрезы в обрабатываемую заготовку. Под этим углом на фрезе по металлу расположены режущие кромки или сменные твердосплавные пластины. При использовании фрез по металлу большого диаметра необходимо обязательно принять во внимание угол врезания, так как большое количество зубьев фрезы может одновременно быть в контакте с обрабатываемым материалом, что приводит к значительному выделению тепла в зоне фрезерования. Это тепло нужно как можно скорее убрать из зоны резания, и лучший способ сделать это - вывести его через образующуюся металлическую стружку. Правильное образование металлической стружки всегда важно при каждой резке металла, в том числе и при операции фрезерования. А главным правилом при этом является надёжная эвакуация металлической стружки из зоны резания и вывод вместе с ней тепла, которое образуется в самом процессе фрезерования. Образование стружки, а следовательно, и средняя толщина стружки меняются по мере изменения угла врезания фрезы по металлу в обрабатываемый материал. Например, если этот угол врезания изменяется с 90 градусов до 45 градусов, то толщина стружки фактически распределяется по более длинной области. Выбирая правильный угол врезания, можно оказывать влияние на среднюю толщину металлической стружки. Понимание важности средней толщины стружки - это то, что сейчас активно пропагандируется при процессе фрезерования. Нужно обязательно выполнять эти расчёты, потому что этот фактор значительно повышает производительность и увеличивает срок службы такого дорого инструмента, как большая фреза по металлу. Поддерживая правильную среднюю толщину стружки при нужных режимах резания, которые можно использовать, получают самые высокие скорости удаления металла с обрабатываемой заготовки. В цехах, где очень высок уровень производства и нужно ещё увеличить пропускную способность или производительность, это абсолютно первое, на что нужно смотреть при фрезеровании большой фрезой по стали.

Защита режущей кромки фрезы

Защита режущей кромки фрезы для ЧПУ всегда важна, но на неё стоит обратить ещё больше внимания при фрезеровании фрезой большого диаметра. Для защиты разных краёв режущих кромок фрезы по металлу требуется образование металлической стружки различной толщины чипа, поэтому необходимо понимать систему оснастки в целом, чтобы определить, какая именно защита подходит для данного типа фрезерования. Можно получить большие преимущества, если настроить всю систему фрезерования правильно, а это имеет огромное значение при правильном применении. Однако, наоборот, если не настроить все параметры правильно, то срок службы фрезы по металлу значительно снизится. Ещё одним фактором, влияющим на стойкость фрезы по металлу, является выбор фрезерования при работе с использованием смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) или без использования СОЖ. Некоторые инструменты, например, как фреза твердосплавная маленького диаметра обычно имеют способность к сквозной подаче СОЖ по внутренним каналам, но и некоторые фрезы по металлу большего диаметра также имеют такую же способность. Однако, в зависимости от типа обрабатываемого материала может быть достигнут более длительный срок службы фрезы по металлу при применении метода сухого торцевого фрезерования без подачи СОЖ. Если работать этим методом сухого фрезерования, то, как правило, советуют его использовать, когда нужно фрезеровать подкалённые и закалённые стали и чугун с использованием корпусной фрезы по стали большого диаметра, и при этом будет генерироваться много тепла. Если не увеличить величину подачи, базируемую на основе принципа средней толщины металлической стружки, то вся генерация тепла произойдёт прямо на краю режущей кромки. Подбирая различную конфигурацию фрезы по металлу и форму её пластин, можно изменять угол врезания в обрабатываемый материал. Тем самым можно изменять толщину формируемой металлической стружки, а выделяемое тепло будет уходить вверх в сменную твердосплавную пластину, где основная масса её твёрдого сплава позволяет ему лучше рассеиваться. Кроме того, не будет создаваться износ прямо на переднем крае режущей кромки. Каналы для внутреннего подвода СОЖ, если они присутствуют в качестве дополнения, могут быть очень полезны в сочетании с подачей СОЖ под высоким давлением. Эвакуация стружки из зоны резания может быть облегчена при сухом фрезеровании, но с помощью использования охлаждения воздушным потоком. Это очень шумный вариант, и не каждый металлообрабатывающий фрезерный станок имеет такую возможность. При фрезеровании на горизонтально-фрезерном обрабатывающем станке эвакуация металлической стружки обычно не является большой проблемой. А при вертикальном процессе фрезерования или во время механической обработки в полости необходимо обязательно подводить воздушный поток, чтобы не перерезать повторно уже образовавшуюся металлическую стружку.

Количество зубьев фрезы

Фреза по металлу должна обладать количеством зубьев, необходимых для успешного фрезерования данного конкретного материала. Ещё их выбор должен быть основан на способе формирования металлической стружки. Например, при фрезеровании чугуна у корпусной фрезы должен быть очень мелкий шаг зубьев, потому что стружка у чугуна мелкая и сыпучая. Это позволяет удалять большие объёмы чугуна без проблем с эвакуацией стружки из зоны резания. Чем больше зубьев будет на фрезе по металлу, тем выше будет подача на один её оборот, а это приводит к повышению производительности. Угла наклона режущих зубьев могут быть переменными, в стружечные канавки между ними могут быть расположены неравномерно, что в общем плане помогает снизить или практически убрать любую вибрацию и резонанс. Неравное пространство между зубьями фрезы по металлу помогает демпфировать вибрацию, возникающую во время процесса фрезерования. Если все режущие кромки имеют одинаковый угол наклона, а также и все зубья равномерно разнесены по диаметру фрезы, то при её работе возникают некоторые резонансные колебания, и, как правило, они всё больше и больше усиливаются с течением времени. При фрезеровании фрезой по металлу с переменными углами наклона режущих кромок сразу заметна большая разница в качестве обрабатываемой поверхности, а нечётное количество зубьев помогает держать возникающие вибрации на нуле. Чем большее количество зубьев фрезы будет находится в контакте с обрабатываемой заготовкой, тем труднее может стать эвакуация стружки из зоны резания. Если происходит фрезерная обработка большой торцевой корпусной фрезой по металлу диаметром 250мм площадки шириной 200мм, то обязательно в зацеплении с обрабатываемым материалом будет много зубьев, а их точное количество будет зависеть от шага. В этих ситуациях становится чуть сложнее создавать идеальную стружку. Что можно сделать в ситуациях, когда эвакуация металлической стружки из зоны резания является большой проблемой? Попробовать пройти фрезой по металлу в два прохода, то есть снять необходимые припуск с обрабатываемой заготовки за два раза. Иногда лучше использовать фрезу CNC меньшего диаметра и пройти два прохода по заготовке, чтобы создать идеальное образование стружки и её удаление из зоны фрезерования. Правда, многое зависит и от фрезеруемого материала. Например, существует большая разница между стружкой, образующейся при фрезеровании легкообрабатываемого алюминия, и стружкой, полученной при фрезеровании труднообрабатываемой стали.

Другие параметры фрезы

При торцевом фрезеровании наиболее часто используется фреза по металлу с углом наклона пластин 45 градусов. Однако, если станок не является достаточно жёстким или не имеет достаточной мощности шпинделя для идеального удаления металла, можно использовать высокоскоростное фрезерование с низкой загрузкой. Небольшая глубина резания при ускоренных величинах подачи являются отличительной чертой такого типа фрезерования. В то время, как качество обрабатываемой поверхности при нагруженном фрезеровании может получиться неудовлетворительным, потому что при нехватке мощности шпинделя станка будут оставаться заметные линии траектории, то при высокоскоростном фрезеровании не будет такой проблемы, и может быть использован станок с меньшей мощностью шпинделя. Например, если у есть фрезерный станок с конусом шпинделя BT40, но на нём нужно удалить большой объём материала, то фрезерование на высокой подаче может быть лучшим вариантом. При этом типе фрезерования силы резания направляются в большей степени в осевом направлении вверх по оси шпинделя, что облегчает нагрузку на станок, поскольку именно в таком случае жёсткость системы снижается немного. Это подходящий вариант для металлообрабатывающих производств, у которых есть только маленькие фрезерные станки с невысокой мощностью шпинделя. Зная максимальную глубину резания, которую нужно удалить, и мощность шпинделя фрезерного станка, можно создать правильную стратегию фрезерования, основанную на том, сколько проходов нужно пройти в итоге. Корпусная фреза большего диаметра требует большой мощности из-за высоких сил резания при одновременном врезании своих зубьев в обрабатываемый материал. Применение таких фрез на ЧПУ металлорежущих станках с низкой мощностью шпинделя может привести к потере производительности из-за того, что фреза по металлу должна работать на пониженных режимах резания. Если мощность станка или его жёсткость слишком мала, то также возможно значительное снижение стойкости фрезы по металлу.

Тип шпинделя является другим параметром. Чем больше шпиндель, тем легче ему справиться с силами резания, создаваемыми в процессе фрезерования. Жёсткость всей системы и стабильность процесса также является ключевым фактором. И, чем выше скорость удаления металла с поверхности обрабатываемой заготовки, тем более важным становится её стабильное закрепление. Вибрации, вызванные недостаточным закреплением заготовки или шпиндельной зажимной оснастки, а также нежёстким станком, не создадут ничего, кроме лишних проблем. Использование более крупногабаритных фрез со сменными твердосплавными пластинами, как правило, означает их большее зацепление с заготовкой, так что возникают более высокие силы резания и потребляется более высокая мощность оборудования. Это может привести к нежелательному появлению вибраций, которые могут повлечь за собой ухудшению срока службы фрезы по стали, сколам на режущих кромках и даже поломке заготовки до состояния неисправимого брака. Обычно советуют использовать надёжную систему закрепления с достаточно надёжной затяжкой крепёжных болтов для обеспечения должной устойчивости корпусной фрезы. Плотная посадка отверстия фрезы на вал оправки также важна из-за возникающих сил, которые могут негативно воздействовать в процессе фрезерования. Основное внимание при работе корпусными фрезами большого диаметра уделяется защите их посадочных площадок за счёт использования картриджей, клиньев или упоров. Это обеспечивает возможность замены картриджа в случае поломки сменной твердосплавной пластины вместо замены всего повреждённого корпуса фрезы. При высокой цене подобных корпусных фрез больших диаметров это является критически важным. Обычно фреза по металлу со средним шагом достигает оптимальной производительности на высоких режимах резания, позволяя снимать большой объём металлической стружки даже на фрезерных станках с невысокой мощностью шпинделя.

Дополнительную техническую информацию можно прочитать в разделе "Статьи".