Высокоскоростная фрезерная обработка

Высокоскоростная обработка, в частности высокоскоростное фрезерование, имеет те же самые переменные, что и традиционное фрезерование. Перед её началом определяются все необходимые параметры: скорость резания, величина подачи и глубина резания. Однако при высокоскоростной механической обработке медленные и тяжёлые фрезерные проходы заменяются быстрыми и более лёгкими фрезерными проходами. Хотя может показаться контрпродуктивным принимать более лёгкие фрезерные проходы, когда возможны более нагруженные фрезерные проходы, но многие металлообрабатывающие производства утверждают, что при этом изменении в стратегии фрезерной обработки таким инструментом, как фреза твердосплавная, они будут производить точные детали значительно быстрее. Само определение высокоскоростного фрезерования затруднено, поскольку это может быть одна из многих фрезерные операций или их совместная комбинация.

Обычно его можно определить как:
1. Обработка с высокой скоростью резания (Vc).
2. Обработка с высокой частотой вращения шпинделя (n).
3. Обработка с высоким значением подачи (fz).
4. Обработка с высоким объёмом удаления обрабатываемого материала (Q).

Однако, высокоскоростная фрезерная обработка не определяется, как обработка с высокой скоростью удаления материала при использовании большой осевой глубины реза (ap) или большой радиальной глубины реза (ae). Высокоскоростное фрезерование обычно представляет собой комбинацию быстрых движений. Для достижения наилучших результатов все эти перемещения должны быть тщательно спланированы. Если применяется высокоскоростное фрезерование, но срок службы инструмента фреза по металлу и качество поверхности обрабатываемой детали находятся не в допустимых пределах, то весь процесс высокоскоростного фрезерования неправильно реализован. Пять параметров требуют рассмотрения, прежде чем фреза концевая или фреза корпусная когда-либо встретятся с обрабатываемой заготовкой. К ним относятся:
1. Тип и характеристики обрабатываемого материала.
2. Тип фрезерного станка и стратегия фрезерной обработки.
3. Выбор типа фрезы по металлу.
4. Режимы резания, система зажимной шпиндельной оснастки и её балансировка.
5. Программирование в CAM-системах.

Выбор фрезы по металлу для высокоскоростной обработки аналогичен по своей природе выбору для любого другого типа фрезерования. Операция высокоскоростного фрезерования начинается и заканчивается контактом с обрабатываемой заготовкой. Чтобы фреза твердосплавная купить или выбрать из уже имеющихся, нужно рассмотреть все параметры конкретного применения - тип обрабатываемого материала, габариты обрабатываемой заготовки и другие особенности, которые помогут определить, какая именно фреза по металлу лучше всего подходит.

Влияние обрабатываемого материала на высокоскоростное фрезерование

Высокоскоростная фрезерная обработка популярна как в аэрокосмической промышленности, так и в производстве штампов и пресс-форм. По этой причине наиболее часто встречающимися в этих применениях металлами являются титан, стали (включая нержавеющие стали) и алюминий. Конечно, каждый из этих обрабатываемых металлов имеет свои характеристики, поэтому высокоскоростная фрезерная обработка применяется для каждого из них по-разному. Например, высокоскоростная обработка титана происходит только на стадии чистовой финишной обработки. Хотя значение подачи на зуб фрезы твердосплавной остаётся прежним, величина подачи в минуту (SFM) может увеличиться. Это значит, что во время чернового фрезерования частота вращения шпинделя фрезерного станка поддерживается низкой, а во время чистового высокоскоростного фрезерования частота вращения шпинделя фрезерного станка значительно повышается.

Тип фрезерного станка для высокоскоростного фрезерования

При выборе фрезерного станка для высокоскоростной механической обработки возникает проблема, поскольку при изменении типа обрабатываемого материала изменяются также и требования к крутящему моменту, мощности и частоте вращения шпинделя станка. Это означает, что фрезерный станок, который подходит для высокоскоростной обработки титана, может быть совершенно не пригоден для фрезерования другого материала, например, такого как штамповая сталь даже при условии использования специальной серии инструмента фреза по стали. Перед началом любой операции высокоскоростной фрезерной обработки необходимо проверить график мощности и крутящего момента фрезерного станка, чтобы убедиться, что данный фрезерный станок будет в состоянии выполнить необходимые требования режимов резания фрезы по металлу. Довольно часто во время этих операций высокоскоростного фрезерования фрезерный станок будет работать на двух крайних своих возможностях. Поэтому чрезвычайно важно применять правильную стратегию фрезерной обработки твердосплавными фрезами или корпусными фрезами. Необходимо применять надлежащие фрезерные методы обхода углов и утоньшения металлической стружки. Они обычно включают в себя радиусную траекторию на входе и на выходе из обрабатываемого металла, компенсацию величины подачи в зависимости от углового радиуса и технику трохоидального фрезерования. При обычном фрезеровании фреза по металлу проходит по прямой линии и обычно имеет большую нагрузку при формировании металлической стружки. При трохоидальном фрезеровании фреза для ЧПУ перемещается в круговом движении и имеет низкую, но постоянную нагрузку при формировании стружки. Постоянное удаление металлической стружки и низкая нагрузка гарантирует производительность и надёжность процесса высокоскоростной фрезерной обработки, обеспечивая при этом желаемое качество обрабатываемой поверхности. Это достигается минимизацией изменений рабочей нагрузки и её направления. Использование данных методов также позволит предотвратить перегрузку фрезерного станка.

Подбор фрезы для высокоскоростной обработки

Что действительно очень важно при высокоскоростной фрезерной обработке, так это, чтобы фреза по металлу была надлежащим образом надёжно закреплена и сбалансирована вместе со шпиндельной зажимной оснасткой. Отсутствие стабильности во фрезе твердосплавной или фрезе корпусной вызывает вибрацию, что сокращает их срок службы. Фактически, на каждые 0,01 мм биения стойкость фрезы по металлу может быть уменьшена на целых 50%. Биение также снижает качество поверхности обрабатываемой заготовки. Представьте себе математические уравнения, включающие второй закон Ньютона, который используются для вычисления дисбаланса твердосплавных фрез или эксцентриситета шпиндельной оснастки. Но важно, чтобы металлообрабатывающие производства знали, что даже наименьшая величина дисбаланса на высоких скоростях может вызвать основные проблемы, связанные с эксцентриситетом. Современные производители фрез по металлу рассчитывают заранее последствия несбалансированных сил, поэтому добавляют балансировочную наклейку на нужную сторону своих фрез по металлу. В настоящее время это удобная практика, распространённая во многих фрезерных брендах, которая позволяет технологам металлорежущих производства быстро дифференцировать разные торцевые и концевые фрезы. При добавлении 0,25-граммовой наклейки на идеально сбалансированную концевую фрезу весом 1,25кг вместе с конусом BT40 обнаруживается, что эта крошечная масса вызывает силу дисбаланса величиной 12Н при частоте вращения шпинделя 15000 об/мин. Балансировка фрезы твердосплавной приводит к её вращению для создания центробежных сил, а затем значение этих сил измеряется на подшипниках специальной балансировочной машины или шпинделя современного фрезерного станка. Это и определит размер и направление дисбаланса на заданной высоте. Баланс очень важен. Когда фреза CNC выходит из равновесия, она сразу наносит ущерб шпинделю станка, и стойкость этой фрезы по металлу резко снижается.

7 шагов для балансировки фрезы по металлу:
1. Включите балансировочный станок.
2. Убедитесь в чистоте балансировочного станка.
3. Выставить дисбаланс в балансировочном станке на величину 0.
4. Введите массу фрезы (при необходимости класса G).
5. Очистите фрезу.
6. Поместите фрезу в балансировочный станок.
7. Измерить дисбаланс.

Программирование высокоскоростного фрезерования в CAM-системах

Металлорежущие производства, которые хотят добавить возможность высокоскоростной фрезерной обработки, должны иметь фрезерный станок, который может обеспечить необходимое движение, необходимое взаимодействие с CAM-системой и управление с хорошей функцией предварительного просмотра фрезерной обработки. Правильное программное обеспечение CAM позволяет создавать сложные, 3-D и профильные поверхности, а также обеспечивает согласованность нагрузки при формировании стружки и всех режимов резания. Действительно, существует ряд факторов, определяющих успешность применения высокоскоростного фрезерования. Фреза твердосплавная, фрезерный станок, система ЧПУ и программное обеспечение CAM - всё это его часть. Если правильно учесть все эти вышеуказанные факторы и фрезеровать с действительно быстрой частотой вращения шпинделя, то можно получите максимум от процесса высокоскоростного фрезерования.

Дополнительную техническую информацию можно прочитать в разделе "Статьи".