Otrepy po opracovaní sú veľmi nepríjemné. Existencia otrepov nielen znižuje presnosť obrábania a kvalitu povrchu obrobku, ale ovplyvňuje aj výkonnosť výrobku a niekedy dokonca spôsobuje nehody. Na vyriešenie vzniknutého problému s otrepami ľudia zvyčajne používajú proces odhrotovania. Odstraňovanie otrepov je neproduktívny proces, ktorý nielen zvyšuje cenu produktu a predlžuje výrobný cyklus produktu, ale tiež spôsobuje, že celý produkt je z dôvodu nesprávneho odstraňovania otrepov zošrotovaný, čo spôsobuje ekonomické straty. V tomto príspevku autor najskôr systematicky analyzuje hlavné faktory ovplyvňujúce tvorbu stopkových fréz a rozoberá metódy a technológie redukcie a kontroly frézovacích fréz od konštrukčného návrhu až po celý proces výroby.
1. Hlavná forma otrepov pri čelnom frézovaní
Podľa klasifikačného systému rezného pohybu - otrepy reznej hrany, otrepy vznikajúce v procese čelného frézovania zahŕňajú najmä otrepy na oboch stranách hlavnej hrany, otrepy v smere rezu pri bočnom reze, otrepy v smere rezu pri spodnom reze, a prísun a prísun. Existuje päť foriem smerových otrepov (pozri obrázok 1).
Obrázok Obrázok 1 Otrepy vytvorené čelným frézovaním
Všeobecne povedané, v porovnaní s inými frézami, fréza smeru rezu vyrezaná zo spodného okraja má vlastnosti veľkej veľkosti a ťažkého odstraňovania. Z tohto dôvodu tento článok berie ako hlavný výskumný objekt na vykonanie výskumu ostrap smeru rezu vyrezaný zo spodného okraja. Podľa veľkosti a tvaru otrepov v smere rezu spodnej hrany pri čelnom frézovaní ich možno rozdeliť na tieto tri typy: Otrepy typu I (väčšie rozmery, ťažko odstrániteľné a vyššie náklady na odstraňovanie), Typ Otrepy II (menšie vo veľkosti Small, nedajú sa ľahko odstrániť alebo odstrániť) a otrepy typu III sú negatívne otrepy (pozri obrázok 2).
obrázok
Obrázok 2 Typy otrepov v smere rezu vyrezaných zo spodnej hrany pri frézovaní
Po druhé, hlavné faktory ovplyvňujúce tvorbu stopkových fréz
Tvorba otrepov je veľmi zložitý proces deformácie materiálu. Rôzne faktory, ako sú vlastnosti materiálu obrobku, geometria, povrchová úprava, geometria nástroja, dráha rezu nástroja, opotrebovanie nástroja, rezné parametre a použitie chladiacej kvapaliny, to všetko priamo ovplyvňuje tvorbu ostrapov. Obrázok 3 je bloková schéma faktorov ovplyvňujúcich frézy na čelné frézovanie. Za špecifických podmienok frézovania závisí tvar a veľkosť stopkových fréz od kombinovaných účinkov rôznych ovplyvňujúcich faktorov, ale rôzne faktory majú rôzne účinky na tvorbu fréz.
obrázok
Obr.3 Kauzálny riadiaci diagram tvorby otrepov pri frézovaní
1. Vstup/výstup nástroja
Vo všeobecnosti je ostrapka, ktorá vzniká pri vyskrutkovaní nástroja z obrobku, väčšia ako ostrina, ktorá vzniká pri skrutkovaní nástroja do obrobku.
2. Uhol rezu roviny
Rovinný uhol rezu má veľký vplyv na tvorbu otrepov v smere rezu pri reze spodnej hrany. Rovinný uhol rezu je definovaný ako smer reznej rýchlosti (vektorová syntéza rýchlosti nástroja a rýchlosti posuvu) a uhol medzi orientáciami koncových plôch obrobku. Smer čelnej plochy obrobku je od bodu skrutkovania nástroja k bodu skrutkovania nástroja.
Výsledky skúšok ukazujú, že výška ostrapu sa mení s hĺbkou rezu, to znamená, že ostrap sa mení z ostrapu typu I na ostrap typu II so zvyšovaním hĺbky rezu. Minimálna hĺbka frézovania, ktorá vytvára otrepy typu II, sa zvyčajne nazýva medzná hĺbka rezu, vyjadrená v dcr. Obrázok 4 ukazuje vplyv plochého uhla nábehu a hĺbky rezu na výšku otrepu pri obrábaní hliníkovej zliatiny.
obrázok
Obrázok 4 Tvar otrepu a rovinný uhol rezu a hĺbka rezu
Z obrázku 4 je možné vidieť, že čím väčší je uhol rovinného rezu, tým väčšia je medzná hĺbka rezu; keď je rovinný uhol rezu väčší ako 120 stupňov, je veľkosť frézy typu I väčšia a hraničná hĺbka rezu pre prechod na frézu typu II je tiež veľká. Preto malý rovinný uhol rezu prispieva k vytvoreniu otrepov typu II, pretože čím je φ menšie, nosná tuhosť koncového povrchu je relatívne lepšia a je menej pravdepodobné, že sa vytvoria otrepy.
Veľkosť a smer rýchlosti posuvu bude mať určitý vplyv na veľkosť a smer rýchlosti kompozitu v a potom bude mať vplyv na rovinný uhol rezu a tvorbu otrepov. Preto čím väčšia je rýchlosť posuvu a uhol odsadenia výstupnej hrany , tým menšie je φ, čo viac prispieva k potlačeniu tvorby väčších otrepov (pozri obrázok 5).
obrázok
Obr.5 Vplyv smeru posuvu na tvorbu otrepov
3. Sekvencia výstupu nosa nástroja EOS
Pri čelnom frézovaní je veľkosť otrepu do značnej miery určená výstupným sledom hrotov nástrojov. Ako je znázornené na obrázku 6: bod A je bod na vedľajšej reznej hrane, bod C je bod na hlavnej reznej hrane a bod B je vrchol špičky nástroja. Predpokladá sa, že špička nástroja je ostrá, to znamená, že sa neberie do úvahy polomer oblúka špičky nástroja. Ak hrana BC vychádza z obrobku ako prvá a hrana AB opúšťa obrobok neskôr, triesky sú zavesené na obrábanej ploche a pri postupe frézovania sa triesky vytláčajú z obrobku, čím sa vytvorí väčšia spodná hrana a vyrežú sa. otrepy smeru rezu. Ak hrana AB opustí obrobok ako prvá a hrana BC opustí obrobok neskôr, trieska sa prichytí na prechodovú plochu a vyreže sa z obrobku, čím sa vytvorí menšia spodná hrana, ktorá vyreže ostrap smeru rezu.
obrázok
Obrázok 6 Výstupná sekvencia nosa nástroja a tvorba ostrín
experiment ukazuje:
①Sekvencia výstupu špičky nástroja ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA, vďaka ktorej sa veľkosť ostrapu postupne zvyšuje.
② Výsledky produkované EOS sú rovnaké, ale pri rovnakej výstupnej sekvencii je veľkosť otrepov produkovaná plastovými materiálmi väčšia ako veľkosť produkovaná krehkými materiálmi. Výstupná sekvencia nosa nástroja nesúvisí len s geometrickým tvarom nástroja, ale súvisí aj s faktormi, ako je rýchlosť posuvu, hĺbka frézovania, geometrická veľkosť obrobku a rezné podmienky. Je to kombinácia rôznych faktorov, ktoré majú vplyv na tvorbu otrepov.
4. Vplyv iných faktorov
① Parametre frézovania, teplota frézovania, prostredie rezania atď. budú mať tiež určitý vplyv na tvorbu otrepov. Vplyv niektorých hlavných faktorov, ako je rýchlosť posuvu, hĺbka frézovania atď., sa odráža v teórii rovinného uhla rezu a v teórii EOS sekvencie výstupného hrotu nástroja. Nebudem tu zachádzať do detailov.
②Čím lepšia je plasticita materiálu obrobku, tým ľahšie je vytváranie otrepov typu I. V procese čelného frézovania krehkých materiálov, ak je rýchlosť posuvu alebo rovinný rezný uhol veľký, vedie to k tvorbe otrepov typu III (nedostatky).
③Keď je uhol medzi koncovým povrchom obrobku a opracovanou rovinou väčší ako pravý uhol, môže sa potlačiť tvorba otrepov vďaka zvýšenej tuhosti podpery koncového povrchu.
④Použitie frézovacej kvapaliny prispieva k predĺženiu životnosti nástroja, zníženiu opotrebovania nástroja, mazaniu procesu frézovania a zníženiu veľkosti ostrapov.
⑤ Opotrebenie nástroja má veľký vplyv na tvorbu otrepov. Pri určitom opotrebovaní nástroja sa zväčšuje oblúk hrotu nástroja, zväčšuje sa nielen veľkosť ostrapu v smere výstupu nástroja, ale aj veľkosť ostrapov v smere rezu nástroja. Mechanizmus je potrebné ďalej študovať do hĺbky.
⑥Iné faktory, ako je materiál nástroja, majú tiež určitý vplyv na tvorbu ostrapov. Pri rovnakých rezných podmienkach sú diamantové nástroje vhodnejšie na potlačenie tvorby ostrapov ako iné nástroje.
Tri, základný spôsob kontroly tvorby frézových otrepov
Vznik ostrapov pri čelnom frézovaní je ovplyvnený mnohými faktormi, nesúvisí len s konkrétnym procesom frézovania, ale súvisí aj so štruktúrou obrobku, geometriou nástroja a ďalšími faktormi. Aby sa obmedzili otrepy pri čelnom frézovaní, vytváranie otrepov sa musí kontrolovať a redukovať z mnohých aspektov.
1. Rozumný konštrukčný návrh
Tvorbu otrepov do značnej miery ovplyvňuje štruktúra obrobku. Štruktúra obrobku je odlišná a tvar a veľkosť otrepov na okrajoch po spracovaní sú tiež veľmi odlišné. Ak je materiál obrobku a povrchová úprava vopred určené, geometria obrobku a hrany sú dôležitým faktorom pri určovaní tvorby otrepov.
2. Vhodná postupnosť spracovania
Ako je znázornené na obrázku 7, postupnosť spracovania má tiež určitý vplyv na tvar a veľkosť stopkových fréz. V závislosti od tvaru a veľkosti otrepov sa líši aj pracovná záťaž a súvisiace náklady na odstraňovanie otrepov. Preto je výber vhodnej postupnosti spracovania efektívnym spôsobom, ako znížiť náklady na odihlovanie.
obrázok
(a) (b)
Obrázok 7 Vyberte metódu riadenia sekvencie spracovania
Na obr. 8a, ak sa najprv vyvŕta otvor a potom sa vyfrézuje rovina, na obvode otvoru sa ľahko vytvoria veľké rezné a frézovacie otrepy; ak sa najprv frézuje rovina a potom sa vŕta diera, na obvode diery sú len malé vŕtacie a rezné otrepy. Podobne, na obrázku 8b, veľkosť ostrapu vytvoreného najprv vyfrézovaním horného povrchu a potom vyfrézovaním konkávneho obrysu je menšia ako veľkosť vytvorená najprv opracovaním konkávneho obrysu a potom vyfrézovaním roviny.
obrázok
(a) (b)
Obrázok 8 Ovládanie spôsobu dráhy nástroja
3. Vyhnite sa úniku nástroja
Zabránenie vytiahnutia nástroja je účinný spôsob, ako zabrániť tvorbe ostrapov, pretože vybratie nástroja je hlavným faktorom pre tvorbu ostrapov v smere rezu. Fréza zvyčajne vytvára väčšie otrepy, keď sa odskrutkuje z obrobku, a menšie otrepy, keď sa zaskrutkuje do obrobku. Preto sa treba vyhnúť tomu, aby sa fréza počas spracovania čo najviac roztočila.
4. Zvoľte vhodnú trasu rezu
Z predchádzajúcej analýzy je zrejmé, že keď je uhol rezu roviny menší ako určitá hodnota, veľkosť generovaného otrepu je menšia. Uhol rovinného rezu je možné zmeniť zmenou šírky frézovania, rýchlosti posuvu (veľkosť a smer) a rýchlosti otáčania (veľkosť a smer). Preto je možné vyhnúť sa vytváraniu ostrapov typu I výberom vhodnej dráhy nástroja.
5. Zvoľte vhodné parametre frézovania
Určitý vplyv na tvorbu ostrapov majú parametre čelného frézovania (ako posuv na zub, šírka čelného frézovania, hĺbka čelného frézovania a geometrický uhol nástroja atď.).
Tvorbu stopkových fréz je ovplyvnená mnohými faktormi, hlavnými ovplyvňujúcimi faktormi sú: výstup/vstup nástroja, rovinný rezný uhol, sekvencia výstupu špičky nástroja, parametre frézovania atď. Konečný tvar a veľkosť frézy je výsledkom kombinácia faktorov.
Počnúc celým procesom konštrukcie obrobku, usporiadaním technológie spracovania, spotrebou frézovania a výberom nástrojov, táto práca analyzuje hlavné faktory ovplyvňujúce frézovanie otrepov a predkladá spôsob riadenia trasy frézy, výber vhodnej postupnosti spracovania a zlepšenie dizajn konštrukcie. Technológia, proces a spôsob potláčania alebo znižovania otrepov pri frézovaní, akým je metóda, poskytuje realizovateľné technické riešenie na aktívne riadenie veľkosti otrepov, zlepšenie kvality produktu, zníženie nákladov a skrátenie výrobného cyklu pri frézovaní.
