Максимизация эффективности с помощью концевых фрез с высокой подачей: подробное руководство

В мире обработки и фрезерования эффективность и точность всегда важны. Концевые фрезы с высокой подачей стали ключевой частью усилий многих производителей по повышению производительности и сокращению времени цикла. В этом руководстве рассматриваются основы концевого фрезерования с высокой подачей — что это такое, почему оно так хорошо работает, когда его следует использовать и как извлечь из него максимальную пользу. Изучая технические детали и стратегические применения этих инструментов, операторы могут достичь рекордных уровней производительности, а также сэкономить деньги на таких расходах, как замена инструмента или сборы за простой станка. Даже если вы новичок или не знакомы с этой областью в целом как инженер или производитель в любой отрасли, где что-то изготавливается из металлических листов и т. д., здесь каждый найдет что-то ценное!

Что такое концевая фреза с высокой подачей?

Понимание базовой концепции мельниц с высокой производительностью

Концевая фреза с высокой подачей — это исключительный режущий инструмент, который был разработан для работы на очень высоких скоростях подачи, тем самым увеличивая скорость, с которой материалы удаляются с заготовки без потери стабильности и точности. В отличие от обычных концевых фрез, концевые фрезы с высокой подачей используют малый радиус резания с небольшой глубиной резания на вставке, что позволяет им быстро перемещаться по заготовке. Такое расположение также гарантирует, что при резке используются минимальные усилия, равномерно распределяя нагрузки по всему инструменту, тем самым минимизируя износ, а также продлевая его срок службы. Специальная геометрия и режущее действие обеспечивают эффективное удаление стружки, меньшие нагрузки на шпиндель и улучшенную отделку поверхности, что делает эти типы фрез подходящими для применений, требующих высокой производительности и точности.

Сравнение концевых фрез с высокой подачей и традиционных концевых фрез

При сравнении концевых фрез с высокой подачей и традиционных фрез можно заметить некоторые различия, которые помогают нам понять, насколько полезны эти инструменты.

Скорость подачи и съем материала:

• Концевые фрезы с высокой подачей: Их скорость подачи намного выше и часто составляет от 0,04 до 0,12 дюймов на зуб (IPT). Это значительно увеличивает скорость удаления материала.
• Традиционные концевые фрезы: Они имеют относительно низкую скорость подачи, около 0,002–0,02 IPT, что может препятствовать эффективному удалению материала.

Глубина резки:

• Концевые фрезы с высокой подачей: Здесь используется небольшая глубина резания, обычно от 0,01 до 0,08 дюйма, чтобы контролировать силы резания и обеспечивать более высокие скорости подачи.
• Традиционные концевые фрезы: Эти фрезы лучше всего подходят для резки на глубину от 0,1 до 1 дюйма в зависимости от диаметра инструмента и обрабатываемого материала.

Силы резания и срок службы инструмента:

• Концевые фрезы с высокой подачей: Они равномерно распределяют нагрузку по пластинам, тем самым снижая усилия, необходимые для резания, и одновременно продлевая срок службы инструмента.
• Традиционные концевые фрезы: Поскольку обычные концевые фрезы выполняют более глубокие разрезы, они испытывают более высокие силы резания, что приводит к более высокой скорости износа и сокращению срока службы.

Чистота поверхности:

• Концевые фрезы с высокой подачей: Подходит для получения гладкой поверхности благодаря эффективному отводу стружки, а также оптимизированным условиям резания.
• Традиционные концевые фрезы: Может обеспечивать различные виды отделки поверхности в зависимости от условий резки или изменения глубины.

Приложения:

• Концевые фрезы с высокой подачей: Подходит для профилирования, обработки карманов и высокоскоростной обработки, где производительность/точность имеют первостепенное значение.
• Традиционные концевые фрезы – Более универсальны, чем любой другой тип; их можно использовать для фрезерования общего назначения, включая интенсивное удаление материала через глубокие пазы или карманы.

Рассмотрев эти технические аспекты, операторы могут выбрать подходящие инструменты с учетом их сферы применения, требований к скорости и ожидаемых уровней точности, а также учитывать связанные с ними вопросы долговечности.

Области применения и отрасли, в которых используются концевые фрезы с высокой подачей

Концевые фрезы с высокой подачей широко используются в отраслях с высокими требованиями к производительности и точности. К этим секторам относятся аэрокосмическая, автомобильная, пресс-формы и штампы, а также медицинская отрасли. В аэрокосмической и автомобильной отраслях они применяются для эффективной обработки сложных компонентов, обеспечивая более высокую скорость удаления материалов и более короткое время цикла. Для индустрии пресс-форм и штампов это означает лучшие возможности улучшения отделки поверхности при сохранении жестких допусков для сложных деталей. Более того, в медицинских приложениях, где необходимы детальные характеристики для производства устройств или имплантатов, используемых в медицине, концевые фрезы с высокой подачей также оказываются полезными, поскольку они могут производить такие точные разрезы. Однако в конечном счете их использование диктуется необходимостью быстроты в различных прецизионных приложениях, характеризующихся эффективностью, превосходным качеством отделки поверхности вместе с длительным сроком службы инструмента.

Как правильно выбрать концевую фрезу с высокой подачей?

Факторы, которые следует учитывать: геометрия и угол

При выборе концевой фрезы с высокой подачей необходимо учитывать геометрию и углы инструмента.

Геометрия

Геометрия концевой фрезы с высокой подачей напрямую влияет на эффективность удаления материала с заготовки, а также на ее общую производительность. Это касается, среди прочего, количества канавок, их расстояния и формы режущей кромки. Большее количество канавок может обеспечить более гладкую отделку, но они также могут легко засоряться, тогда как меньшее количество канавок обеспечивает более эффективное удаление стружки, что подходит для черновой резки.

Угол

Динамика резания в значительной степени определяется углом наклона и углом винтовой линии. Более высокий угол винтовой линии делает резку более плавной, тем самым уменьшая вибрации, которые могут возникнуть во время финишных операций, в то время как более низкий обеспечивает агрессивное удаление материала при черновой обработке. Контакт между инструментом и заготовкой также зависит от угла наклона, в результате чего могут быть достигнуты различные нагрузки, распределенные вдоль режущих кромок инструментов или поверхностей заготовок.

Поэтому операторам станков и инженерам следует учитывать эти геометрические параметры наряду с соответствующими им угловыми значениями, чтобы выбрать такие концевые фрезы с высокой подачей, которые будут иметь наилучшие показатели среди всех с точки зрения срока службы инструмента, эффективности в процессе обработки и желаемого качества поверхности.

Выбор правильной вставки и твердосплавного наконечника

При выборе правильной пластины и твердосплавного наконечника для концевой фрезы с высокой подачей необходимо учитывать множество технических особенностей, чтобы обеспечить их наилучшую производительность и долговечность.

Материал вставки

Эффективность обработки и срок службы инструмента в основном зависят от материала, используемого для вставок. Обычные материалы следующие:

• Твердый сплав – он известен своей износостойкостью и прочностью, что делает его пригодным для высокоскоростных применений. Этот материал идеально подходит для резки как черных, так и цветных металлов.
• Керамика – этот материал обеспечивает отличную термостойкость в сочетании с превосходной твердостью, хотя и более хрупкий по сравнению с другими, такими как карбиды или металлокерамика. Его лучше всего использовать на очень высоких скоростях при финишной обработке твердых материалов.
• CBN (кубический нитрид бора) – благодаря своей исключительной твердости и термостойкости он может прекрасно подходить для обработки суперсплавов или закаленных сталей.

Покрытие

На эксплуатационные характеристики пластин также может существенно влиять тип нанесенного на них покрытия:

• TiN (нитрид титана) – повышает износостойкость и снижает трение, тем самым повышая общую эффективность работы.
• TiAlN (нитрид титана и алюминия) обеспечивает высокую стойкость к окислению и демонстрирует термическую стабильность, необходимую для длительных периодов воздействия интенсивного тепла, возникающего из-за высоких скоростей обработки, характерных для этих мельниц.
• Алмазные покрытия – они обеспечивают самый высокий уровень твердости среди всех других покрытий, обычно используемых на пластинах, что делает их наиболее подходящими для обработки цветных металлов, а также абразивных материалов.

Марка карбида

Марка карбида, используемого в наконечнике, влияет на различные аспекты, связанные с его эксплуатационными характеристиками:

• Твердый сплав с субмикронным зерном: Этот тип обеспечивает лучшую стойкость режущей кромки и остроту, поэтому подходит только для чистовой резки.
• Среднезернистый твердый сплав: Здесь достигается баланс между прочностью и износостойкостью, что обеспечивает универсальность для различных типов резания на разных этапах данного производственного цикла, при этом сохраняя приемлемые уровни обоих свойств. Таким образом, обеспечивается адекватный срок службы без ущерба для качества заготовки.
• Крупнозернистый карбид: В случаях, когда выполняется тяжелая черновая обработка или прерывистое резание, которое может привести к образованию сколов, этот сплав должен обеспечивать максимальную прочность, при этом следует учитывать другие аспекты, такие как скорость резания и скорость подачи.

Геометрия твердосплавного наконечника

Конкретные области применения требуют особой геометрии твердосплавных наконечников, которая может включать, помимо прочего:

• Положительный передний угол: Это полезно при работе с мягкими материалами, поскольку снижает силы резания, возникающие во время таких операций, и, следовательно, обеспечивает лучшую чистоту поверхности.
• Отрицательный передний угол: При работе с твердыми и абразивными материалами, когда прочность/долговечность кромки становится проблемой из-за более высоких температур в зонах контакта инструмента и заготовки, вызванных теплом трения, выделяемым между ними в процессе обработки, отрицательный передний угол обеспечит повышенную стойкость к износу, тем самым увеличивая общий срок службы инструмента в этих условиях.

Наблюдая за этими техническими параметрами — материалом пластины, типом покрытия, выбором марки твердого сплава, а также геометрическими характеристиками — операторы станков и инженеры могут принимать обоснованные решения относительно своих фрезерных операций.

Подбор мельницы с высокой подачей под ваш материал: сталь и другие металлы

При поиске подходящей фрезы для высокоскоростной обработки очень важно учитывать уникальные свойства каждого металла, а также потребности в его обработке.

Фрезерование стали с высокой подачей

Сталь обычно должна быть прочной и износостойкой из-за своей твердости, будь то низко- или высокоуглеродистый тип. По этой причине при фрезеровании с высокой подачей следует использовать прочный сорт карбида. Этого также можно добиться, используя карбиды со средним или крупным зерном, например, те, которые встречаются в толстом сорте карбида. Это позволит повысить скорость съема, сохраняя при этом срок службы инструмента на оптимальном уровне. Материалы покрытия, такие как TiAlN/TiN, обеспечивают дополнительные улучшения производительности за счет повышенной износостойкости вместе с термической стабильностью, которую они предлагают по сравнению с инструментами без покрытия. Геометрия с малым радиусом носа позволит увеличить скорость, что поможет минимизировать силы резания во время фрезерования, тем самым делая его более эффективным и точным.

Фрезерование нержавеющей стали с высокой подачей

Нержавеющая сталь быстро закаливается, поэтому требуются фрезы с хорошей термостойкостью и прочностью во время процессов обработки, где используются более высокие скорости подачи. Высокопроизводительные покрытия, такие как покрытия TiAlN, настоятельно рекомендуются, поскольку они выдерживают более высокие температуры, возникающие при работе с этими металлами. Чтобы сбалансировать прочность (износостойкость), необходимую для требовательной природы нержавеющей стали, и хрупкость, вызванную чрезмерной твердостью, наконечники со средним размером зерна, изготовленные из различных марок карбидов, можно считать необходимыми для достижения этой цели без слишком большого ущерба для ожидаемого срока службы инструмента, поскольку положительные передние углы всегда приводят к лучшей отделке поверхности, но уменьшают эффект закалки, который может еще больше увеличить шероховатость, если их не контролировать.

Фрезерование алюминия и других цветных металлов

Лучший способ работы с более мягкими материалами, такими как алюминий, латунь или медь, отличается от того, который используется при работе с более твердыми металлами, поскольку их пластичность делает их уязвимыми во время операций резки; следовательно, алмазные покрытия следует применять там, где это возможно, из-за их превосходной твердости в сочетании с превосходной стойкостью к истиранию, что может значительно предотвратить проблемы с прилипанием, возникающие из-за адгезии. Это также поможет увеличить срок службы инструментов, используемых для фрезерных процессов, включающих такие виды материалов. Твердые сплавы с субмикронными зернами рекомендуются, если необходимо выполнять тонкие чистовые резы вместе для получения острых кромок, в то время как положительные передние углы в сочетании с высокими скоростями подачи повышают эффективность удаления, а также обеспечивают гладкую отделку, необходимую для цветных металлов.

Тщательно выбирая правильные параметры фрезы с высокой подачей, такие как марка твердого сплава, покрытие и геометрия режущей кромки, операторы могут оптимизировать условия резания для различных металлов, тем самым повышая производительность и продлевая срок службы инструмента.

Каковы оптимальные скорости подачи для концевых фрез с высокой подачей?

Определение правильной скорости подачи для вашего станка

Чтобы убедиться, что ваш станок работает хорошо, а его инструменты не изнашиваются в ближайшее время, при определении правильной скорости подачи следует учитывать несколько факторов. Сначала вам следует оценить некоторые свойства материалов, обрабатываемых вашим станком, например, насколько они тверды и каковы их пределы прочности на разрыв, поскольку они влияют на то, что следует считать подходящей скоростью подачи. Еще вам нужно выяснить, какой мощностью и жесткостью обладает ваш станок, чтобы вы могли ограничить максимальное количество перемещений без ущерба для точности — это поможет определить максимально возможную скорость подачи для любой конкретной ситуации. Кроме того, было бы полезно узнать у производителей рекомендуемые скорости для конкретных концевых фрез с высокой подачей, предназначенных для различных типов материалов. И последнее, но не менее важное, важно проводить испытания, постепенно регулируя скорости подачи до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой испытания покажут минимальную шероховатость поверхности или износ инструмента — таким образом указывая на то, что оптимальный диапазон находится где-то между ними.

Регулировка скорости подачи для различных материалов: сталь против нержавеющей стали

Всякий раз, когда вы регулируете скорость подачи для различных материалов, таких как сталь или нержавеющая сталь, важно учитывать их индивидуальные свойства. Сталь, которая является сплавом углерода и железа, в большинстве случаев демонстрирует более высокие уровни твердости, а также прочности на разрыв, чем любой другой материал, хотя, как правило, ее легче обрабатывать, чем нержавеющую сталь. Напротив, нержавеющие стали, известные своими свойствами коррозионной стойкости и содержащие значительное количество хрома, имеют тенденцию к наклепу, что затрудняет их обработку. Вот некоторые технические параметры, которые следует учитывать:

Скорость подачи стали:

• Общие параметры: Рекомендуется, чтобы начальная скорость подачи находилась в диапазоне 0,004–0,012 дюйма на зуб (IPT) в зависимости от конкретной марки и твердости стали.
• Обороты в минуту (RPM): Типичный диапазон оборотов может варьироваться от 600 до 1200, но может регулироваться в зависимости от диаметра инструмента и используемого покрытия.
• Скорость резки: Хорошей рекомендацией будет 250–400 футов поверхности в минуту (SFM).

Скорость подачи для нержавеющей стали:

• Общие параметры: В связи с тем, что данный материал имеет тенденцию к упрочнению в процессе обработки, рекомендуемая скорость подачи составляет 0,002–0,008 IPT.
• Обороты в минуту: Снижение числа оборотов в минуту может помочь уменьшить выделение тепла; поэтому рекомендуемый диапазон скорости составляет 400–800 об/мин.
• Скорость резки: В зависимости от сплава и состояния может потребоваться 100–250 SFM для минимизации износа и поддержания эффективности на протяжении всей операции резки.

Эти параметры меняются, поскольку каждый материал имеет свои собственные механические и физические свойства. Сталь относительно легко поддается обработке по сравнению с нержавеющей сталью, что позволяет использовать более высокие скорости резания вместе с более высокими скоростями подачи. С другой стороны, нержавеющая сталь требует низких значений этих переменных, чтобы предотвратить наклеп, который может легко привести к поломке инструмента. Всегда консультируйтесь с рекомендациями поставщика инструмента перед его использованием и выполняйте начальные тестовые резы для дальнейшей тонкой настройки в зависимости от конкретных применений.

Как скорость подачи влияет на силу резания и высокий съем металла

Скорости подачи напрямую влияют на силу резания и скорость удаления металла; следовательно, они имеют важное значение для эффективности обработки, а также срока службы инструмента. Это означает, что при увеличении скорости подачи сила резания обычно также увеличивается из-за увеличения количества материалов, разрезаемых режущими инструментами. Повышенные силы резания могут увеличить скорость удаления металлов, тем самым повышая производительность во время обработки. Тем не менее, это сильнее нагружает инструменты и детали машин; таким образом, они легко изнашиваются.

На основе современных знаний отрасли мы должны иметь сбалансированную скорость подачи между быстрым удалением металла и более длительным сроком службы режущих инструментов. Слишком большая подача может привести к высоким усилиям, используемым при резке, которые могут деформировать или сломать края при работе с твердыми материалами, такими как нержавеющая сталь. Для быстрого удаления металла необходимо правильно отрегулировать скорость подачи, чтобы минимизировать эти негативные эффекты, но при этом точность скорости достигалась на максимальном уровне в процессе обработки. Это также означает, что использование правильной подачи не только повышает производительность, но и обеспечивает однородность качества отделки поверхности и размерную точность.

Как максимально продлить срок службы инструмента с помощью концевых фрез с высокой подачей?

Лучшие практики по обслуживанию инструмента и уходу за хвостовиком

Чтобы продлить срок службы инструмента и гарантировать наилучшую производительность, необходимо эффективно обслуживать концевые фрезы с высокой подачей и правильно ухаживать за их хвостовиками. Вот несколько советов о том, как это сделать:

1. Частые осмотры: Регулярно проверяйте, нет ли износа, сколов или дефектов в режущих инструментах. Это может предотвратить поломку инструментов из-за раннего обнаружения износа, а также сохранить качество обработки.
2. Правильная очистка: Очищайте эти инструменты от грязи вместе с остатками охлаждающей жидкости или отложений после каждого использования. Целостность поверхности не должна быть нарушена во время этого процесса, поэтому вам понадобятся подходящие чистящие растворители и щетки.
3. Соответствующее хранение: Храните их в помещении, например, в сухих местах, где они не будут соприкасаться с другими предметами, из-за чего они не потускнеют и не повредятся. Лучше хранить их в специальных держателях или футлярах.
4. Техническое обслуживание хвостовика: Перед монтажом убедитесь, что интерфейсы хвостовика не содержат никаких загрязнений, которые могут привести к несоосности, а следовательно, и к уменьшению биения. Также регулярно проверяйте на предмет износа или деформации.
5. Смазка: Тщательно смазывайте во время обработки, в противном случае возникающие силы трения могут привести к выделению тепла, что значительно сократит срок службы инструмента; используйте смазочно-охлаждающие жидкости, рекомендованные для вашего конкретного применения, если таковые имеются.
6. Восстановление: Если есть доказательства того, что определенный предмет использовался в течение долгого времени и изношен, то его можно отнести на профессиональную реставрацию, где шлифовка восстановит его геометрию, а повторное покрытие увеличит общую долговечность.

Соблюдение этих правил позволит вам добиться более длительного срока службы в сочетании с превосходной работоспособностью концевых фрез с высокой подачей, что приведет к надежным и экономически эффективным результатам на всех этапах обработки.

Стратегии снижения износа пластин и твердосплавных наконечников

Чтобы уменьшить трение, износ и задиры на пластинах, а также на твердосплавных наконечниках, попробуйте следующие подходы:

Лучшие скорости резания и подачи:

• Используйте рекомендуемую скорость резания в дополнение к значениям подачи, которые являются уникальными для типа разрезаемого материала.
• Пример технических параметров: Для высокоуглеродистой стали убедитесь, что скорость резания составляет от 250 до 300 SFM (футов поверхности в минуту) — со скоростью подачи от 0,005 до 0,010 дюймов за оборот (IPR).

Выбор подходящего материала инструмента:

• Выбор правильного материала заготовки и области применения материалов режущих пластин, а также материалов твердосплавных наконечников.
• Пример технических параметров: При обработке чугуна используйте карбид марки C3, а для стали рекомендуется выбирать марку C5 из-за ее оптимизированных свойств твердости, которые повышают износостойкость.

Эффективное использование охлаждающей жидкости:

• Правильно подобранные охлаждающие жидкости следует использовать вместе с правильными методами подачи во время резки, чтобы свести к минимуму термическую нагрузку и тем самым улучшить смазку на протяжении всего процесса.
• Пример технических параметров: Для эффективного управления температурой во время фрезерования в целом удаление стружки следует осуществлять с помощью водорастворимых охлаждающих жидкостей с концентрацией от 10% до 15%.

Оптимизация траектории инструмента:

• Оптимизируйте траектории движения инструмента с целью снижения ударных нагрузок на инструмент за счет избежания резких изменений направления.
• Пример технических параметров: Трохоидальное фрезерование — один из способов, с помощью которого можно добиться равномерного распределения сил резания, поскольку используются траектории инструмента с постоянным зацеплением.

Подготовка и заточка кромок:

• Заточите режущие кромки пластин вместе с твердосплавными наконечниками, чтобы повысить их стойкость к стружке, а также предотвратить их преждевременное скалывание или износ.
• Пример технических параметров: Известно, что твердосплавные инструменты служат дольше, если радиус заточки кромки составляет от 0,001” до 0,002”.

Минимизируйте вибрацию и биение:

• Для получения плавных и точных резов убедитесь, что во время настройки станка выполнена правильная балансировка, а также учтите балансировку шпинделя, что позволит снизить вибрации и биение инструмента.
• Пример технических параметров: Если вы хотите добиться точной резки, не оставляющей никаких шероховатостей, следует стремиться к максимальному биению менее 0,0001 дюйма.

Следуя вышеизложенным стратегиям и придерживаясь указанных технических параметров, можно снизить износ режущих пластин и твердосплавных наконечников, тем самым повысив их производительность и долговечность.

Оптимизация глубины реза и радиуса угла

Для поддержания качества обработки поверхности и производительности инструмента при обработке необходимо оптимизировать радиус угла и глубину резания. Среди прочего, твердость материала, возможности станка и прочность инструмента являются факторами, которые следует учитывать при выборе глубины резания. Обычно небольшая глубина резания снижает износ инструментов, но также может потребовать нескольких проходов, тем самым увеличивая время цикла, тогда как более глубокие резы могут быстро удалить больше материала, но если ими не управлять должным образом, они могут ускорить деградацию инструментов.

Что касается радиуса на углах, большие радиусы увеличивают срок службы инструмента за счет распределения сил резания по более широкой области, что также снижает концентрацию напряжений. Однако это может повлиять на размерную точность и чистоту поверхности производимых деталей. Меньшие радиусы хороши для точных работ с более жесткими допусками, хотя они могут привести к увеличению вероятности износа или поломки инструментов. Поэтому стратегиями оптимизации рекомендуется, чтобы как радиус угла, так и глубина резания были сбалансированы для достижения лучшего качества отделки поверхности в течение длительного срока службы инструмента, при этом также эффективно удаляя материалы. Эти параметры можно точно настроить с помощью использования вычислительного моделирования в сочетании с системами мониторинга в реальном времени, что гарантирует более высокую производительность, а также экономическую эффективность.

Каковы преимущества использования концевых фрез с высокой подачей для различных операций?

Преимущества при черновой резке и торцевом фрезеровании

Операции черновой резки и торцевого фрезерования могут получить большую выгоду от использования фрез с высокой подачей. Во-первых, они могут снимать материал быстрее, поскольку обеспечивают более высокую скорость подачи без потери стабильности или точности. В результате это сокращает время обработки, одновременно повышая производительность. Кроме того, их прочная конструкция предотвращает вибрации и отклонение инструментов, которые в противном случае повлияли бы на точность и чистоту поверхности обработанных деталей. Использование этих типов фрез также продлевает срок службы инструмента за счет равномерного распределения сил резания и снижения тепловыделения, что приводит к снижению эксплуатационных расходов. В дополнение ко всему этому, они являются универсальными инструментами, которые могут работать со многими различными материалами, что делает их гибкими и эффективными в различных областях применения обработки.

Эффективность фрезерования пазов и профилей

Нетрадиционные геометрические конструкции, которые способствуют удалению стружки и уменьшают силы резания, делают концевые фрезы с высокой подачей наиболее эффективными для прорезки пазов и профилирования. Таким образом, подача увеличивается, а время обработки сокращается. Эти инструменты разработаны с малыми углами вхождения и большой осевой глубиной, чтобы их можно было технически оптимизировать для улучшения скорости съема материала при минимизации износа инструмента, а также тепловыделения.

Технические параметры:

• Скорость подачи: Для более быстрой, но точной резки следует использовать более высокие скорости подачи (более 0,06 дюйма на зуб в зависимости от материала).
• Осевая глубина резания (ADOC): Для повышения эффективности удаления материалов требуются более высокие значения ADOC, обычно в диапазоне от 0,05 до 0,1 дюйма.
• Радиальная глубина резания (RDOC): Его следует оптимизировать таким образом, чтобы обеспечить стабильность на всем протяжении, что поможет уменьшить отклонение инструментов, которое может составлять около 0,02–0,04 дюйма.
• Скорость резки: Максимально быстрая резка достигается за счет эффективного рассеивания тепла и удаления стружки (400–800 фут/мин в зависимости от твердости).

Эти технические характеристики существенно влияют на уровень производительности во время фрезерных операций; поэтому их правильное использование обеспечит лучшие результаты при меньших затратах при использовании концевых фрез с высокой подачей для операций прорезки пазов или профилирования.

Решения для 3D-обработки и сложной геометрии

3D-обработка относится к использованию передовых методов фрезерования для формирования сложных форм и узоров, которые невозможно получить с помощью традиционных методов. Для этой цели идеальными считаются концевые фрезы с высокой подачей, поскольку они в равной степени точны и быстры.

Преимущества:

• Точность: Концевые фрезы с высокой подачей гарантируют повышенную точность размеров, а также качество поверхности, что важно для деталей с жесткими допусками.
• Методы фрезерования: При адаптивном фрезеровании используемые стратегии значительно оптимизируют траектории движения инструмента, тем самым минимизируя время цикла и увеличивая срок службы инструмента.
• Пути для инструментов: Программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM) более высокого уровня позволяет конструкторам придумывать сложные детали или плавные изгибы, которые можно обрабатывать с помощью концевых фрез с высокой подачей.

При объединении этих типов фрезерных станков с современными системами CAM производители смогут изготавливать детали со сложной геометрией, тем самым повышая эффективность в целом и гарантируя качественный результат.

Какие проблемы возникают при использовании концевых фрез с высокой подачей и каковы их решения?

Распространенные проблемы: эффект утончения стружки и точность траектории инструмента

Истончение стружки часто препятствует использованию концевых фрез с высокой подачей. Это происходит, когда радиус резания инструмента становится менее эффективным из-за более высоких скоростей подачи, тем самым удаляя меньше материала за каждый проход. В результате толщина стружки уменьшается, что может привести к снижению качества резки и ускоренному износу инструментов. Чтобы этого не произошло, важно рассчитать правильную величину нагрузки на стружку, а затем отрегулировать скорость подачи до достижения желаемой толщины.

Точность создания траекторий инструмента невозможно переоценить. Если они не выполнены должным образом, траектории инструмента могут привести к неравномерному износу инструментов, а также к образованию грубых поверхностей на заготовках. Один из способов решения этой проблемы заключается в использовании передового программного обеспечения CAM, которое оптимизирует траектории, делая их более точными и последовательными. Кроме того, точность можно повысить путем постоянной корректировки маршрута фрезы в ответ на изменения условий резания во время процессов обработки; такие адаптивные стратегии повышают как точность, так и долговечность инструментов, используемых для фрезерных операций.

Решения для практического применения в настройках ЧПУ и CAM

Генерация лучшего пути

Чтобы обойти эффект утончения стружки, хорошей идеей для производителя будет сосредоточиться на создании оптимальных траекторий инструмента с помощью передового программного обеспечения CAM. Они состоят из следующего:

1. Адаптивная очистка: Используйте стратегии адаптивной очистки, которые помогают поддерживать равномерную нагрузку стружки, а также снижать силы резания. Инструмент должен взаимодействовать с материалом под прямым углом, тем самым минимизируя износ.
2. Трохоидальное фрезерование: Внедрите методы трохоидального фрезерования, при которых между инструментом и заготовкой осуществляется непрерывный контакт, чтобы поддерживать постоянную нагрузку стружки в течение всего процесса обработки. Это снижает теплообразование и увеличивает срок службы инструмента.

Параметры и настройки

При использовании концевых фрез с высокой подачей важно правильно настроить параметры, чтобы они были эффективными. Некоторые ключевые параметры включают:

1. Скорость резания (Vc): Выбирайте подходящую скорость резки в зависимости от обрабатываемого материала; например, для нержавеющей стали может потребоваться более низкая скорость резки — 200–300 SFM (футов поверхности в минуту), тогда как для алюминия могут потребоваться более высокие скорости — от 800 до 1200 SFM.
2. Скорость подачи (Fz): Рассчитайте скорость подачи на зуб (Fz), необходимую при определенных условиях резания, регулируя ее до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина стружки. Обычно она составляет от 0,002 до 0,012 дюймов на зуб для концевых фрез с высокой подачей.
3. Глубина резания (Ap и Ae): Отрегулируйте как осевую глубину резания (Ap), так и радиальную глубину резания (Ae). Как правило, концевые фрезы с высокой подачей работают на небольшой осевой глубине, т. е. 0,01–0,1 дюйма, но большие радиальные глубины используются для удаления большего количества материала без перегрузки шпинделя станка.

Настройка инструмента и машины

На производительность может существенно влиять то, как настроены оптимальные инструменты, а также используемые машины:

1. Держатели инструментов и балансировка: Используйте качественные держатели инструментов, которые правильно сбалансированы, чтобы снизить ошибки биения или вибрации, что приведет к улучшению качества обработки поверхности и увеличению срока службы инструмента.
2. Охлаждающая жидкость и смазка: Применяйте на практике соответствующие стратегии охлаждения или смазки, чтобы справиться с управлением теплом и эвакуацией стружки; особенно при обработке на высоких скоростях, когда стружка имеет тенденцию легко застревать в канавках. В таких сценариях могут эффективно работать системы охлаждения под высоким давлением.
3. Жесткость машины: Убедитесь, что используемый станок с ЧПУ достаточно жесткий и хорошо обслуживается в течение всего срока службы. Станки с более высокими значениями динамической жесткости/демпфирования смогут поддерживать повышенные скорости подачи без потери точности во время процесса резки.

Производители могут преодолеть проблемы, связанные с концевыми фрезами с высокой подачей при обработке на станках с ЧПУ, учитывая эти факторы наряду с передовым программным обеспечением CAM. В результате они повысят уровень производительности и точности в своих операциях.

Практические примеры и примеры из реальной жизни

Пример 1: Оптимизация производства деталей для самолетов

Возьмем, к примеру, этого ведущего производителя аэрокосмической техники, который хочет повысить эффективность обработки компонентов самолетов. Они соединили сложное программное обеспечение CAM с высокоточными алгоритмами траекторий инструмента и таким образом смогли сократить время цикла на 25%, сохранив при этом жесткие допуски. Это также предотвратило перегрев за счет внедрения систем охлаждения высокого давления, а также оптимизированной смазки, что значительно продлило срок службы инструментов, тем самым снизив общую стоимость.

Пример 2: Производство медицинских изделий

Известная компания, производящая медицинские приборы, использовала концевые фрезы с высокой подачей для производства титановых имплантатов. Оптимальная отделка поверхности была достигнута вместе с более долговечными инструментами, когда были выбраны подходящие твердосплавные инструменты с покрытием TiAlN. Более быстрые производственные циклы стали возможны благодаря более высоким скоростям подачи, при этом сохраняя возможность соответствовать требованиям к качеству даже при возросшем спросе. Это показывает, насколько важен выбор материала и покрытия в сложных условиях обработки, подобных этой.

Пример 3: Применение в автомобильной промышленности

Автомобильное предприятие сосредоточилось на улучшении своих возможностей обработки деталей двигателя. Они смогли добиться более гладких резов с минимальным износом инструментов, используя, среди прочего, стратегии трохоидального фрезерования и высокоточные траектории инструмента. Высокоскоростные операции могут быть очень требовательными, особенно когда речь идет о рассеивании тепла; поэтому такие операции продолжались непрерывно, поскольку было гарантировано, что как целостность заготовок, так и инструментов не будет нарушена за счет обеспечения адекватного охлаждения с использованием мощных систем охлаждения под высоким давлением. Выполнение этих шагов привело к двадцатипроцентному повышению эффективности производства наряду со значительным повышением качества компонентов.

Из этих примеров мы видим, насколько важен тщательный выбор и управление концевыми фрезами с высокой подачей в различных секторах передового производства.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Для чего используются концевые фрезы с высокой подачей?

A: Высокопоточные концевые фрезы созданы для быстрого снятия металла с особенно эффективным фрезерованием на высоких оборотах и увеличивающейся глубине. Они обычно встречаются в 4- и 5-осевых станках.

В: Каким образом глубина резания влияет на эффективность фрезы с высокой подачей?

A: Глубина резания показывает оператору, насколько хорошо он может быстро избавиться от материалов, а также как долго прослужит его инструмент. Она позволяет ему знать, что он может делать более поверхностную резку с более высокими скоростями, чтобы инструменты прослужили дольше, или более глубокую, что нагружает их больше.

В: Зачем нужны несколько канавок в фрезе с высокой подачей?

A: Причина, по которой люди используют много канавок в своих фрезах с высокой подачей, заключается в том, что они обеспечивают более быстрое и плавное снятие металла, равномерно распределяя силу резания по всей его ширине, что снижает вибрацию. Кроме того, больше канавок также обеспечивает лучшую отделку поверхности и эффективность.

В: Как диаметр инструмента влияет на выбор концевой фрезы?

A: Чем больше диаметр, вообще говоря, тем он становится жестче и прочнее, тогда как меньшие диаметры хороши для подробных/сложных фрезерных задач или операций по выборке карманов. Прочность инструмента зависит от жесткости; более крупные инструменты жестче, чем их меньшие аналоги.

В: Что следует учитывать при программировании траектории инструмента для обработки с высокой подачей?

A: При программировании траектории инструмента для высокоскоростной обработки необходимо учитывать скорость шпинделя, подачу на пластину (FPI), радиальное/осевое зацепление (RDOC/AE), охлаждающую жидкость и т. д. На этом этапе также важен размер фрезы, поскольку при неправильном выборе это может привести к снижению производительности и, следовательно, к сокращению срока службы.

В: Какие меры следует предпринять, чтобы обеспечить длительный срок службы инструментов при использовании концевых фрез с высокой подачей?

A: Чтобы убедиться, что ваши инструменты служат дольше, вам нужно сделать несколько вещей; во-первых, правильно установить параметры обработки, во-вторых, выбрать правильную геометрию фрезы для вашего материала, в-третьих, использовать подходящую охлаждающую жидкость и следить за износом инструмента. Кроме того, еще одна вещь, которая может помочь продлить срок службы инструмента, заключается в использовании высококачественных твердосплавных концевых фрез, таких как те, которые предоставляет Helical Solutions.

В: Что происходит при использовании охлаждающей жидкости при фрезеровании с высокой подачей?

A: Охлаждающая жидкость служит для снижения температуры в зоне резания, тем самым уменьшая трение между стружкой и инструментом, тем самым увеличивая срок службы этих устройств и заставляя их работать лучше. Она также способствует эвакуации стружки, что важно при работе с титаном и другими материалами.

В: Как узнать, следует ли использовать фрезу с высокой подачей или другие типы фрезерных инструментов?

A: Решение по этому вопросу будет зависеть от различных соображений, например, какой вид отделки поверхности вы хотите получить после обработки деталей из разных видов металла, а также от конкретных операций, используемых в производственных процессах, но, в общем и целом, если нужно увеличить скорость, то вперед! Используйте HFC, потому что они очень быстро удаляют большие объемы металла, поэтому идеально подходят для черновой обработки.

В: Существуют ли какие-либо интернет-сообщества или ресурсы, где операторы могут получить дополнительную информацию о концевых фрезах с высокой подачей?

A: Да, присоединение к форумам, связанным с обрабатывающей промышленностью, или к любому веб-сайту с подробными руководствами и обучающими материалами принесет большую пользу пользователям. Эти платформы служат точками встречи, где люди делятся своими знаниями/опытом, полученными за время работы с HFC, среди других.