Фрезерование: траектория движения фрезы и образование стружки

Фрезерование – это процесс механической обработки, при котором для удаления материала с заготовки используется фреза – вращающийся режущий инструмент. Для создания желаемой формы на заготовке, фреза перемещается по определенной траектории, называемой траекторией движения инструмента.

При выполнении операции фрезерования, для надежности режущей кромки и высокой стойкости инструмента необходимо соблюдать правильную траекторию перемещения фрезы и нормальное стружкообразование. При движении фрезы в радиальном направлении режущие кромки поочерёдно врезаются в деталь. Каждое такое врезание можно разделить на три этапа:

Вход в резание;
Дуга контакта в процессе резания;
Выход из резания.

Вход в резание

При использовании твердосплавных пластин самым стабильным этапом резания является вход в резание. Твёрдые сплавы хорошо работают под действием сжимающих напряжений, возникающих при входе в резание.

Выход из резания

Самым нестабильным этапом процесса резания является выход из резания.

Необходимо избегать образования стружки большой толщины на этапе выхода из резания. Толстая стружка часто приводит к значительному сокращению срока службы инструмента при использовании твердосплавных пластин. Стружке не хватает опоры в конечной точке резания, поэтому она начинает изгибаться, что создаёт растягивающие напряжения на пластине и может привести к образованию трещин на кромке.

Дуга контакта в процессе резания

При обработке пазов дуга контакта может быть не более 180°;
При чистовой фрезерной обработке возможная дуга может быть значительно меньше;
Требования к марке сплава могут варьироваться в зависимости от ширины фрезерования;
Чем больше дуга контакта, тем сильнее будет нагреваться режущая кромка;
При большой дуге контакта сплавы с покрытием CVD обеспечивают меньшую теплопроводность;
При малой дуге контакта толщина стружки обычно уменьшается, а температура и силы резания, возникающие на режущей кромке, ниже при использовании сплавов с покрытием PVD.

Особенности при большой (max) длине дуги контакта

Большая длительность резания;
Высокие радиальные силы;
Более высокая температура;
Сплавы с покрытием CVD.

Особенности при малой длине дуги контакта

Короткое время резания и более низкая температура;
Тонкая стружка;
Острые режущие кромки;
Сплавы с покрытием PVD.

Вход в заготовку

При прямолинейной траектории входа фрезы в заготовку, на выходе будет образовываться толстая стружка до тех пор, пока фреза не войдёт на всю ширину (максимальная длина контакта). Это может значительно сократить срок службы инструмента, особенно при работе с твёрдыми сталями, титаном и жаропрочными сплавами. Также, из-за возникновения вибрации, необходимо, чтобы вход в деталь был плавным.

Есть два способа увеличить срок службы инструмента:

1. Уменьшение подачи. Для осуществления этого способа необходимо уменьшить подачу на 50% до момента полного контакта детали и фрезы.

2. Вход в резание по дуге. Вход в резание по дуге нужно запрограммировать в направлении по часовой стрелке (врезание против часовой стрелки не решит проблему образования толстой стружки). При входе фрезы по дуге толщина стружки на выходе всегда равна нулю, что позволяет работать с более высокой подачей и повышает стойкость инструмента.

Непрерывный контакт фрезы с заготовкой

Резкое изменение направления резания приводит к образованию толстой стружки на выходе. Следуйте данным ниже рекомендациям для обеспечения надёжного и эффективного процесса резания:

Поддерживайте постоянный контакт фрезы с заготовкой;
Обрабатывайте углы по дуге;
Ширина фрезерования должна составлять 70% от значения диаметра фрезы для обеспечения максимального охвата угла;
При фрезеровании периферии обрабатывайте наружные углы по дуге;
По возможности избегайте прерывистого резания и пересечения фрезой отверстий.

Положение фрезы

Для обеспечения более толстой стружки на входе и более тонкой – на выходе, располагайте фрезу со смещением оси от центра влево (метод попутного фрезерования). Это обеспечит постоянное благоприятное направление действия сил резания и уменьшит риск появления вибрации.

Если фреза расположена симметрично относительно центральной линии, на выходе из резания будет образовываться толстая стружка, что связано с повышенным риском появления вибрации.

Диаметр фрезы должен быть на 20–50% больше ширины фрезерования, фреза должна располагаться со смещением от центра. Симметричное расположение фрезы повышает риск возникновения вибрации. Также необходимо учитывать мощность шпинделя, так как она влияет на выбор шага зубьев фрезы.

Траектория движения фрезы и образование стружки являются важными факторами в процессе фрезерования. Благодаря контролю за этими факторами, компания Сварог может гарантировать высокое качество производимых деталей с жесткими допусками и хорошей обработкой поверхности.