Концевые фрезы с высокой спиралью являются одним из самых важных режущих инструментов в современной обработке, и они обеспечивают превосходство во многих аспектах применения инструмента. Эти концевые фрезы были созданы с крутыми углами спирали для лучшего удаления стружки или режущего действия, особенно на высоких скоростях. На этом этапе следует оценить концепцию углов спирали и их значимость при выборе конструкций, подходящих для определенных материалов и процессов для повышения производительности и чистоты поверхности. В этом руководстве основное внимание будет уделено сложной геометрии концевых фрез с высокой спирали, областям использования в различных отраслях промышленности и правильному способу их использования для оснащения читателей инструментами для лучшего выбора во время процессов обработки.
Что такое концевая фреза с высокой спиралью?
Понимание базовой конструкции концевых фрез Helix
В концевых фрезах с высокой спиралью используются спиральные геометрические канавки, где угол режущей кромки больше обычных 30 градусов, скажем, 40–45 градусов. Такая конструкция имеет решающее значение, особенно при удалении материала, поскольку она помогает иметь острый угол, что, в свою очередь, позволяет легче удалять срезаемую стружку. Кроме того, спиральная форма режущих инструментов повышает их жесткость и снижает вибрацию, повышая стабильность и точность. Контур канавки также имеет решающее значение, поскольку при небольшом количестве обеспечивается лучшее удаление стружки; с другой стороны, большее количество ретушных резов дает лучшую поверхность, когда присутствует больше зубьев. Важно выбрать концевая фреза при обработке, имеющий оптимальный угол наклона винтовой линии и оптимальную конфигурацию канавки для обрабатываемого материала для эффективной работы в процессах обработки.
Роль угла наклона винтовой линии в производительности концевой фрезы
Влияние углов наклона винтовой линии, в частности, огромно, когда речь идет о производительности концевых фрез, поскольку они связаны с эффективностью резки, удалением стружки и стабильностью во время различных операций обработки. Концевые фрезы с более высокими углами наклона винтовой линии, как правило, больше тридцати градусов и способствуют лучшему сходу стружки и снижению усилий резания, что приводит к более гладкой отделке и более длительному сроку службы инструмента. Если, с другой стороны, углы наклона винтовой линии низкие, существуют определенные ситуации, в которых они предпочтительны, например, при обработке твердых материалов. В таких случаях это помогает повысить контроль над вибрацией режущего инструмента. Другими словами, важно выбрать угол, который соответствует материалу собачьей кости и предпочтительному процессу обработки, чтобы повысить производительность и точность процесса обработки.
Преимущества использования концевых фрез с высокой спиралью
Концевые фрезы с высокой спиралью имеют несколько преимуществ, которые значительно повышают производительность обработки. Во-первых, конструкция обеспечивает эффективное удаление стружки и сводит к минимуму вероятность рециркуляции стружки, что способствует образованию и повреждению инструмента. Это увеличивает срок службы инструмента и качество отделки, поскольку стружка не сохраняется в зоне резания. Также есть преимущества, поскольку высокие углы наклона спирали снижают силы резания, тем самым минимизируя нагрузку, прикладываемую к режущему инструменту и обрабатываемой детали, что приводит к повышению точности. Эта характеристика полезна, когда необходимо обрабатывать более мягкие металлы, требующие гладких поверхностей. Повышенная жесткость и демпфирование также связаны с концевыми фрезами с высокой спиралью, которые повышают стабильность во время обработки, обеспечивая более высокую подачу и повышенную производительность.
Как угол наклона спирали влияет на производительность резки?
Влияние на отвод стружки и силу резания
Сочетание угла наклона спирали лезвия шпинделя и частоты вращения необходимо для обработки, поскольку оно определяет скорость, с которой стружка покидает зону резания, и уровень создаваемых сил резания. Увеличение угла наклона спирали увеличивает агрессивность режущего действия, что, в свою очередь, способствует потоку стружки. Это преимущество смягчает накопление стружки в зоне резания, тем самым сводя к минимуму вероятность блокировки инструмента и термического напряжения на резце. С другой стороны, фрезы с малым углом наклона могут работать с более сложными материалами и способствовать удалению стружки, застрявшей на заготовке, более эффективно стабилизируя силы резания и, таким образом, устраняя вибрацию. В свете вышеизложенного важно отметить, что слишком большое или неблагоприятное значение углов наклона спирали приводит к расточительным методам обработки, которые напрямую влекут за собой отходы инструментов и потенциально ставят под угрозу точность обрабатываемых деталей из-за нежелательных отклонений режущего инструмента во время работы.
Высокие углы наклона спирали против малых углов наклона спирали
При обработке инструменты с высокими и низкими углами наклона винтовой линии существенно влияют на эффективность резания и обработку инструмента. Большинство углов зачистки винтовой кромки остаются в пределах 30-45 градусов из-за легкости приложения силы в процессе, надлежащего удаления стружки и сложности накопления материала на кончиках инструментов. Кроме того, поскольку они изготовлены из твердых материалов, эти крошечные структуры также вызывают меньший износ инструментов из-за их зон контакта с резанием и улучшают качество поверхности.
С другой стороны, угол наклона спирали от 20 до 30 градусов более эффективен при работе с более жесткими материалами. При использовании таких малых углов радиальные силы, действующие на инструмент, увеличиваются, тем самым повышая устойчивость инструмента и предотвращая вибрацию и отклонение инструмента. Эта устойчивость необходима для поддержания точных предельных размеров, чтобы избежать поломки инструмента. Области, охватывающие малые углы наклона спирали, способствуют более медленной скорости резания, что может затруднить удаление стружки и привести к перегреву инструмента, что может привести к износу инструмента, требуя надлежащего планирования. Следовательно, то, какой угол использовать, должно определяться рассматриваемым материалом, результатами, ожидаемыми после обработки, и параметрами станка.
Выбор правильного угла наклона спирали для вашего вида обработки
Выбор подходящего угла наклона спирали для обработки зависит от обрабатываемого материала, требуемой отделки и области применения. В промышленности и экспертных рекомендациях часто отмечается, что в более мягких материалах, требующих обработки, в большинстве случаев следует использовать высокие углы наклона спирали (от 30 до 45 градусов) из-за повышенной эффективности и более гладкой отделки. Однако для более сложных материалов низкие углы наклона спирали (от 20 до 30 градусов) имеют преимущество в виде стабильности, меньших сил резания и снижения вибрации, необходимых для точности. Такие параметры, как скорость подачи, скорость резания и геометрия инструмента, касающиеся выбора угла наклона спирали, должны учитываться совместно, чтобы максимизировать производительность и продлить срок службы инструмента. В связи с этим специалисты по обработке должны анализировать особенности практических задач, поскольку они были материальными ориентирами для выбора углов наклона спирали, включая их источники.
Какие материалы подходят для концевых фрез с высокой спиралью?
Работа с алюминиевыми сплавами
Благодаря низкой плотности и хорошей обрабатываемости алюминиевых сплавов они идеально подходят для концевой фрезы с высокой спиралью. Высокий угол наклона спирали улучшает процесс удаления стружки во время резки алюминиевыми инструментами, предотвращая образование нароста на кромке и повышая качество поверхности. Большинство специалистов, например, используют высокоскоростную обработку концевыми фрезами с высокой спиралью, поскольку такие методы обеспечивают желаемое качество поверхности, измеримое на алюминии, поскольку инструменты эффективно контролируют мягкость материала. Необходимо быть очень осторожным при применении различных параметров резания, таких как подача и скорость, чтобы не превысить пороговые значения, которые, в свою очередь, могут вызвать перегрев и затупление инструмента, тем самым влияя на эффективность и долговечность инструмента соответственно.
Использование концевых фрез с высокой спиралью для обработки стали и других сплавов
Концевые фрезы с высокой спиралью также могут работать со сталью и другими сплавами, но с осторожностью, поскольку необходимо учитывать свойства материала. Чем больше число радиальных режущих кромок, тем лучше стружка может быть удалена с заготовки при обработке более жестких материалов, таких как нержавеющая сталь. Такая конструкция помогает использовать инструменты более эффективно из-за сниженной силы резания и нагрузки обработки, что приводит к более высоким скоростям подачи, достигая лучшей точности. Тем не менее, правильный угол наклона спирали, особенно для стали, следует выбирать между 30 и 45 градусами для эвакуации стружки и требований к прочности кромки. Кроме того, параметры резания, такие как скорость, скорость подачи и методы охлаждения, должны учитываться для предотвращения перегрева, который может привести к потере или разрушению инструмента. Такие инструменты будут работать лучше всего с хорошей отделкой поверхности при регулярной подаче и низкой скорости резания, тем самым снижая износ режущего инструмента.
Как оптимизировать срок службы концевых фрез с большим шагом спирали?
Лучшие практики по уменьшению отклонения инструмента
Важность уменьшения прогиба инструмента для поддержания точности и максимального срока службы обработанных концевых фрез с высокой спиралью невозможно переоценить. На основе лучших имеющихся отраслевых данных существует несколько лучших практик, перечисленных ниже:
- Используйте более короткие инструменты: Избегайте длинных режущих инструментов; вместо этого используйте короткие режущие лезвия, где это возможно, поскольку уменьшение высоты инструмента минимизирует плечо момента и, таким образом, прогиб, вызванный подрезающими нагрузками. Концевые фрезы, разработанные для минимального вылета, максимизируют жесткость и устойчивость инструмента во время работы.
- Оптимизируйте траекторию инструмента: эффективные траектории инструмента в значительной степени способствуют снижению сил резания. Использование методов, включающих адаптивные траектории инструмента и попутное фрезерование, может помочь уменьшить объем инструмента, взаимодействующего с материалом, что снижает нагрузку на инструмент и, следовательно, прогиб.
- Выбор материала и инструмента: подходящий материал инструмента, геометрия и класс должны выдерживать и эффективно выполнять работу выше заданного порога на сложном материале. Используйте классы инструментов с высокой жесткостью и износостойкостью, чтобы исключить изгибающие напряжения во время резки.
- Оптимизируйте зажим и настройку: Различные методы, такие как обеспечение соответствующего давления зажима, необходимы для предотвращения ударов и движения внутри заготовки. Правильное расположение приспособлений может существенно повлиять на устойчивость заготовки и режущего инструмента, повышая точность.
- Настройка параметров резки: Оптимальные скорости резки и подачи должны быть определены, чтобы уменьшить любые чрезмерные силы на инструменте и сохранить производительность. Использование более медленных скоростей подачи в сочетании с оптимальными скоростями шпинделя может помочь уменьшить отклонение.
Используя такие методы, операторы смогут добиться более высокой эффективности и точности обработки и в то же время продлить срок службы концевых фрез с большим шагом спирали.
Методы минимизации вибрации и вибрации
- Внедрение демпфирующих решений: внедрение демпфирующих материалов или компонентов в установку машины может помочь предотвратить вибрации и уменьшить дребезжание. К ним могут относиться вязкоупругие материалы или энергопоглощающие виброизоляционные опоры.
- Оптимизация геометрии инструмента: например, изменение радиусов угла и формы канавок инструментов оказывает смягчающее воздействие на распределение нагрузки. Это изменение усиливает режущее действие, одновременно сводя к минимуму вероятность возникновения вибрации.
- Жесткость станка: Если будут приняты меры для обеспечения жесткости и целостности конструкции станка, вибрация будет значительно снижена. Регулярная проверка износа станка и более жесткие конструкции станка будут использоваться для повышения устойчивости.
- Динамическая балансировка: Процедуры на рабочем месте включают динамическую балансировку инструментов перед использованием, чтобы избежать вибраций во время использования. Несбалансированный инструмент вызывает чрезмерные вибрации во время работы. Таким образом, для правильной работы инструмента необходимы регулярные проверки и исправления.
Таким образом, производители могут значительно снизить уровень вибрации и дрожания, улучшив результаты обработки, срок службы инструмента и качество поверхности.
Поддержание целостности режущей кромки для продления срока службы инструмента
Уделение внимания передовой целостности имеет решающее значение для обеспечения длительной и эффективной работы режущих инструментов. Вот некоторые из ключевых моментов:
- Правильный выбор инструмента: Повышение производительности режущей кромки зависит от выбора подходящего материала инструмента и покрытия относительно области применения обработки. Такие инструменты могут быть изготовлены из быстрорежущей стали или твердого сплава и могут быть покрыты высокоэффективным TiN или TiAlN, оба устойчивы к нагреву и износу.
- Оптимальные параметры резания: Нахождение скоростей резания, скоростей подачи и глубины резания для заданного сценария обработки является обязательным. Поддержание всех рабочих переменных в согласованных пределах предотвращает перегрев и чрезмерную нагрузку на режущие кромки, тем самым предотвращая сколы или вытягивание.
- Регулярный осмотр инструмента: помогает определить степень износа инструмента и возможное повреждение кромки, которое еще не является критическим для эксплуатационных характеристик инструмента. Таким образом, профилактическое обслуживание может предотвратить выход инструмента из строя в незапланированное время и дальнейшие потери производства из-за поломки машины.
- Охлаждение и смазка: Соответствующие системы затопления и смазки на режущей кромке могут снизить температуру окружающей среды и вызванное теплом трение на режущей кромке. Это способствует остроте кромок и снижает окисление или усталость, связанную с теплом.
Используя такие методы, производители могут гарантировать длинные режущие кромки, увеличенный срок службы инструмента и повышенную производительность при обработке.
Когда следует использовать твердосплавные концевые фрезы вместо других материалов?
Преимущества твердосплавных концевых фрез при обработке с большим шагом спирали
В приложениях с высокой спиралью, концевые фрезы из карбида имеют ряд явных преимуществ, которые в основном обусловлены благоприятной конструкцией и механическими свойствами:
- Увеличенная скорость удаления стружки: в твердосплавная концевая фреза, угол наклона спирали настолько крутой, что при резке этим режущим инструментом во время агрессивных операций резания возможно эффективное удаление стружки. Следовательно, более высокие скорости подачи экономически возможны, а также лучшая отделка поверхности благодаря этим особенностям.
- Улучшенная прочность инструмента и износостойкость: карбид обладает свойствами, которые превосходят свойства других компонентов, а именно прочность, холодный износ и износ режущей кромки. Такая долговечность резцов выгодна, особенно при высокоскоростной и высокопроизводительной обработке, где деградация инструментов с автоматической режущей кромкой увеличивается.
- Повышенная точность и качество поверхности: эта функция есть у концевых фрез из твердого сплава с высокой спиралью, так что резка становится более гладкой и снижается вибрация, что означает меньшее или отсутствующее дребезжание. Эта функция способствует точности и улучшает качество готовой продукции, что особенно важно там, где требуется высокая точность.
Эти дополнительные характеристики делают выбор концевые фрезы из карбида оптимально подходит для применения с большим шагом спирали и повышает эффективность и результативность операций обработки, особенно в процессах концевого фрезерования общего назначения.
Сравнение твердосплавных концевых фрез с быстрорежущей сталью и другими альтернативами
При сравнении твердосплавных концевых фрез с фрезами из быстрорежущей стали и другими альтернативами учитываются несколько параметров, таких как свойства материалов, стоимость и пригодность для различных областей применения.
- Свойства материала: Концевые фрезы из карбида обладают превосходной твердостью и износостойкостью по сравнению с концевыми фрезами из быстрорежущей стали, поэтому они более эффективны при работе на повышенных скоростях или с использованием абразивных материалов. Концевые фрезы из быстрорежущей стали, напротив, обладают некоторой степенью гибкости и выдерживают ударные нагрузки, но не столь долговечны и требуют частой замены.
- Соображения относительно стоимости: Начальная стоимость использования твердосплавных концевых фрез обычно выше, чем у инструментов HSS; однако из-за более длительного срока службы инструментов и лучшей производительности обработки эксплуатационные расходы иногда снижаются. Пользователи часто обнаруживают, что затраты, понесенные при приобретении твердого сплава в начале, окупаются за счет нечастых замен и минимальных потерь времени.
- Пригодность к применению: Концевые фрезы наиболее полезны в ситуациях, требующих большой подачи с высокой точностью и скоростью. Другие низкоуровневые приложения, такие как HSST на более мягких или бюджетных приложениях, все еще имеют области, где они могут удерживать позиции.
В заключение, хотя представленные доказательства указывают на то, что твердосплавные концевые фрезы имеют выраженные преимущества в плане производительности и долговечности, инструменты HSS все еще могут быть выгодны в определенных ситуациях, когда основное внимание уделяется стоимости и типу материала. Это уравновешивает эти варианты и предполагает, что конкретные потребности и цели обработки будут определять их.
Справочные источники
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В: Что такое угол наклона винтовой линии концевой фрезы?
A: Угол наклона винтовой линии концевой фрезы — это угол цилиндрической части канавки относительно оси, в которой находится концевая фреза. От этого параметра зависит удаление стружки и производительность резки. Стандартными являются углы наклона винтовой линии от 30° до 60°, в то время как режущие инструменты с более значительным углом наклона винтовой линии обычно обеспечивают лучшее удаление стружки и режущее действие.
В: Как больший угол наклона спирали влияет на производительность концевой фрезы?
A: Увеличение осевого переднего угла также увеличивает результирующий наклон полости концевой фрезы, обходя стружку во время резки. Углы, такие как 60°, обычно приводят к быстрому режущему действию, которое является плавным и простым в использовании для удаления стружки из реза. Это может помочь улучшить качество поверхности и увеличить скорость подачи, но потенциально снижает жесткость инструмента, особенно когда они применяются для обработки более жестких материалов.
В: Каковы преимущества использования концевых фрез с большим шагом спирали?
A: Концевые фрезы с высокой спиралью обеспечивают ряд преимуществ за счет улучшенного удаления стружки и режущих сил, а также более высоких скоростей подачи и просты в использовании даже с твердыми металлами, особенно для эффективного фрезерования твердых материалов с использованием квадратных концевых фрез с высокой эффективностью обработки шин и подходят для материалов повышенной твердости. Кроме того, инструменты с высокой спиралью минимизируют или устраняют вибрацию при определенных условиях и улучшают качество поверхности.
В: Каков оптимальный диапазон эффективности резания угла наклона спирали концевой фрезы для конкретного материала?
A: Оптимальный угол наклона спирали варьируется от материала к материалу. Более мягкие материалы, такие как алюминий, предпочитают увеличенные идеальные максимальные углы между 50° и 60°, что приводит к лучшим и более быстрым скоростям подачи и еще лучшему удалению стружки. Однако более жесткие материалы предпочитают низкие идеальные максимальные углы 30° -45°, которые обеспечивают дополнительную прочность и устойчивость. Механики должны учитывать свойства материала при выборе необходимого фрезерного инструмента.
В: Можно ли сказать, что стандартная концевая фреза — это противоположность концевой фрезе с переменным углом наклона спирали?
A: В случае стандартных концевых фрез угол наклона спирали, поддерживаемый по всей длине канавок, одинаков, тогда как в концевых фрезах с переменной спиралью каждая канавка имеет разные углы наклона спирали. Конструкции с переменной спиралью также способствуют снижению гармоник и вибрации при резке, стремясь решить любые потенциальные проблемы или осложнения при обработке тонких стенок или сложных материалов.
В: Каким образом осевая глубина резания связана с изменением угла наклона винтовой линии?
A: Однако увеличение угла спирали обычно снижает рекомендуемую осевую глубину реза. Это происходит потому, что чем больше угол спирали, тем меньше инструмент может реализовать определенное количество резки. Например, угол спирали 30° может позволить делать более глубокие «ныряющие надрезы», чем радиус спирали 60°. Этот фактор будет меняться в зависимости от использования инструмента и параметров деформации, выбранных в случае, если используется этот угол спирали.
В: Возможно ли выполнять прорезку пазов инструментами с большой спиралью?
A: Даже если для резки можно использовать инструменты с высокой спиралью, это не может быть предпочтительным методом для всех операций резки. Следует отметить, что когда зазор для глубоких пазов вырезается с высокими углами спирали, эти углы втягивают концевую фрезу в заготовку. При резке полной ширины, кажется, обеспечивается лучшая стабильность и удаление стружки из-за более низких углов спирали 30–40 градусов. Однако при резке частичной ширины или при резке более мягких материалов инструменты с высокой спиралью работают хорошо.
В: Какова связь между скоростью подачи и углом наклона винтовой линии?
A: Обычно, чем больше угол наклона спирали, тем выше скорость подачи из-за улучшенного удаления стружки и меньших сил резания. Однако не всегда правильно говорить, что скорость подачи увеличивается с увеличением угла наклона спирали. В некоторых ситуациях очень большой угол наклона спирали может потребовать более медленной скорости подачи, чтобы избежать чрезмерного зазубривания, особенно в случае твердых материалов или при глубоком затуплении.
В: При выборе между 45° и 60° возникает дилемма, какой угол выбрать. Какие факторы играют важную роль?
A: При выборе угла наклона спирали 45° или 60° следует учитывать несколько факторов. Основными факторами являются обрабатываемый материал, требования к параметрам резания и конкретные применения. Угол наклона спирали 45 градусов обеспечивает оптимальную загрузку и эвакуацию стружки инструментом при обработке различных материалов. Угол наклона 60 градусов позволяет обрабатывать больше стружки, поэтому он рекомендуется для более мягких материалов и высокоскоростной обработки. В противном случае ему может не хватить жесткости, необходимой для обработки твердых материалов или глубоких резов.
В: Какое значение следует придавать чертежнику углу наклона винтовой линии при выборе концевой фрезы?
A: Да, угол наклона спирали следует учитывать при выборе концевой фрезы, поскольку он оказывает серьезное влияние на производительность резания, удаление стружки и эффективность обработки в целом. Выбор правильного угла наклона спирали приводит к улучшению качества поверхности, повышению производительности и увеличению срока службы инструмента. Операторы станков, таких как режущие станки, должны обращать внимание на угол наклона спирали в связи с другими факторами, включая заготовку фрезы, условия работы и применение инструмента.
