Неравностите след обработка са досадни, но не се притеснявайте! Ето едно решение. Процесът на рязане на метал често е придружен от образуване на грапавини. Наличието на грапавини не само намалява точността на обработката и качеството на повърхността на детайла, засягайки производителността на продукта, но понякога дори може да причини инциденти. Проблемът с неравностите обикновено се решава чрез премахване на ръбове. Почистването е не-продуктивен процес; това не само увеличава разходите за продукта и удължава цикъла на производство на продукта, но неправилното отстраняване на грапавиците може също да доведе до бракуване на целия продукт, причинявайки икономически загуби.
Тази статия първо систематично анализира основните фактори, влияещи върху образуването на неравности при челно фрезоване, а след това изследва методите и техниките за намаляване и контролиране на неравностите при фрезоване от гледна точка на структурния дизайн до производството.
I. Основни форми на заусенци при фрезоване на челни части Съгласно системата за класификация на заусенци на режещото движение-на режещия ръб на инструмента, заусените, генерирани по време на челното фрезоване, се делят главно на пет форми: заусеници от двете страни на главния режещ ръб, заусеници, изрязващи се от страничния ръб по посока на рязане, заусеници, изрязващи се от долния ръб по посока на рязане, и заусеници в посоките на подаване (вижте Фигура 1).
Изображение
Фигура 1. Неравности, образувани по време на челно фрезоване
Най-общо казано, неравностите в посоката на рязане- в долния ръб са по-големи и по-трудни за отстраняване от другите неравности. Ето защо тази статия се фокусира върху долните-ръбове в посока на рязане като основен обект на изследване.
Въз основа на различните размери и форми на долните{0}}ръбове в посока на рязане при челно фрезоване, те могат да бъдат разделени на три типа: ръбове от тип I (по-голям размер, трудни за премахване и по-скъпи за отстраняване), ръбове от тип II (по-малък размер, могат да бъдат оставени неотстранени или лесно отстранени) и ръбове от тип III, т.е. отрицателни ръбове (както е показано на фигура 2).
Изображение
Фигура 2. Типове брусове в посока на рязане на долния-ръб по време на фрезоване
II. Основни фактори, влияещи върху образуването на грапавини при челно фрезоване
Образуването на бръчки е много сложен процес на деформация на материала. Много фактори, като свойства на материала на детайла, геометрия, повърхностна обработка, геометрия на инструмента, траектория на рязане на инструмента, износване на инструмента, параметри на рязане и използване на охлаждаща течност, влияят пряко на образуването на грапавини. Фигура 3 показва блок-схема на факторите, влияещи върху резките при фрезоване на края. При специфични условия на фрезоване морфологията и размерът на крайните фрезови фрези зависят от комбинирания ефект на различни влияещи фактори, но различните фактори имат различен ефект върху образуването на фрезови части.
Фигура 3: Диаграма за контрол на причините-и-последствията при формиране на фрезоване
1. Вход/изход на инструмента
Обикновено неравностите, генерирани, когато инструментът излезе от детайла, са по-големи от тези, генерирани, когато инструментът влезе в детайла.
2. Ъгъл на излизане на равнината
Ъгълът на излизане на равнината има значително влияние върху образуването на неравности в посоката на рязане на долния ръб. Изходният ъгъл на равнината се определя като ъгъла между посоката на скоростта на рязане (векторната комбинация от скорост на инструмента и скорост на подаване) в точка, перпендикулярна на оста на фрезата върху режещия ръб, когато режещият ръб излиза от крайната повърхност на детайла, и посоката на крайната повърхност на детайла. Посоката на крайната повърхност на детайла е от входната точка на инструмента до изходната точка на инструмента. Както е показано на фигура 5, Ψ е ъгълът на излизане от равнината с диапазон от 0 градуса < Ψ По-малко или равно на 180 градуса.
Експерименталните резултати показват, че височината на бора променя формата си с дълбочината на рязане, т.е., когато дълбочината на рязане се увеличава, борерът се променя от тип I на тип II. Минималната дълбочина на фрезоване, необходима за получаване на неравности тип II, обикновено се нарича гранична дълбочина на рязане, обозначена с dcr. Фигура 6 показва ефекта на планарния ъгъл на изрязване и дълбочината на срязване върху височината на бора при обработка на алуминиева сплав.
Фигура 6 Тип бур, планарен ъгъл на рязане и дълбочина на рязане
Както може да се види от Фигура 6, колкото по-голям е ъгълът на планарния изрез, толкова по-голяма е ограничаващата дълбочина на изрязване. Когато ъгълът на планарно изрязване е по-голям от 120 градуса, размерът на бора тип I е по-голям и ограничаващата дълбочина на рязане за преход към борове тип II също е по-голяма. Следователно, по-малък планарен ъгъл на изрязване е благоприятен за образуването на неравности от тип II, тъй като колкото по-малък е Ψ, толкова по-висока е сравнително по-високата твърдост на опората на челната повърхност и толкова по-малко вероятно е да се образуват неравности.
Големината и посоката на скоростта на подаване имат определено влияние върху величината и посоката на комбинираната скорост v, което от своя страна влияе върху равнинния ъгъл на изрязване и образуването на грапавини. Следователно, колкото по-голяма е скоростта на подаване и ъгълът на отместване на изходния ръб, толкова по-малък е Ψ, което е по-благоприятно за потискане на образуването на по-големи неравности (както е показано на фигура 7). Изображение
Фигура 7. Влияние на посоката на подаване върху образуването на грапавини
3. Последователност на прибиране на върха на инструмента (EOS)
По време на челно фрезоване размерът на бора до голяма степен зависи от последователността на прибиране на върха на инструмента. Както е показано на Фигура 8: Точка A е на вторичния режещ ръб, точка C е на основния режещ ръб, а точка B е върха на върха на инструмента. Да приемем, че върхът на инструмента е остър, т.е. игнорирайте радиуса на върха на инструмента. Ако ръбът B-C се изтегли първо от детайла, последван от ръба A-B, чипът е шарнирно закрепен към обработената повърхност. С напредването на фрезоването стружката се изтласква от детайла, образувайки по-голям ръб на дъното в посоката на рязане. Ако ръбът A-B се изтегли първо от детайла, последван от ръба B-C, чипът се закача шарнирно върху преходната повърхност и се изрязва от детайла, образувайки по-малък ръб на долния ръб в посоката на рязане.
Експериментите показват, че:
① Последователността на прибиране на върха на инструмента, която последователно увеличава размера на бора, е ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA.
② Резултатите, получени от EOS, са същите, с изключение на това, че при една и съща последователност на прибиране пластичните материали произвеждат по-големи грапавини от крехките материали. Изходната последователност на върха на инструмента е свързана не само с геометрията на инструмента, но и с фактори като скорост на подаване, дълбочина на рязане, геометрия на детайла и условия на рязане. Това е комбинация от фактори, които влияят върху образуването на грапавини.
Изображение
Фигура 8: Последователност на излизане от върха на инструмента и образуване на ръбове
4. Влияние на други фактори
① Параметрите на фрезоване, температурата на фрезоване и средата на рязане също оказват определено влияние върху образуването на грапавини. Влиянието на някои ключови фактори, като скорост на подаване и дълбочина на рязане, се отразява чрез теорията на равнинния изходен ъгъл и теорията на EOS за изходната последователност на върха на инструмента, които няма да бъдат разработени тук;
② Колкото по-добра е пластичността на материала на детайла, толкова по-лесно е да се формират неравности тип I. При челно фрезоване на крехки материали, голямата скорост на подаване или равнинният изходен ъгъл насърчава образуването на неравности тип III (дефекти).
③ Когато ъгълът между челната повърхност на детайла и обработваната равнина е по-голям от прав ъгъл, повишената опорна коравина на челната повърхност възпрепятства образуването на грапавини.
④ Използването на течност за фрезоване удължава живота на инструмента, намалява износването на инструмента, смазва процеса на фрезоване и по този начин намалява размера на неравностите.
⑤ Износването на инструмента значително влияе върху образуването на грапавини. Когато инструментът се износва до известна степен, радиусът на върха на инструмента се увеличава, което води до по-големи неравности не само в посоката на изтегляне на инструмента, но и в посоката на влизане на инструмента. Механизмът изисква допълнително проучване.
⑥ Други фактори, като материал на инструмента, също влияят върху образуването на грапавини. При същите условия на рязане диамантените инструменти са по-ефективни от други инструменти за потискане на образуването на грапавини.
III. Основни подходи за контролиране на образуването на фрезоване Образуването на крайно фрезоване се влияе от различни фактори, включително специфичния процес на фрезоване, структурата на детайла и геометрията на инструмента. За да се намалят неравностите при крайно фрезоване, образуването на неравности трябва да се контролира и сведе до минимум от множество аспекти.
1. Разумен структурен дизайн: Образуването на изпъкналост се влияе до голяма степен от структурата на детайла. Различните структури на детайла водят до значителни разлики във формата и размера на неравностите по ръбовете след обработката. Ако материалът на детайла и обработката на повърхността са предварително определени, тогава геометрията на детайла и ръбовете са решаващи фактори, определящи образуването на неравности.
2. Подходяща последователност на обработка: Последователността на обработка също влияе върху формата и размера на крайните фрезови фрези. Различните форми и размери на бора водят до различни работни натоварвания за премахване на грапавини и свързаните с това разходи. Следователно изборът на подходяща последователност на обработка е ефективен начин за намаляване на разходите за премахване на ръбове.
Фигура 9: Метод за контрол на избора на последователност на обработка
На Фигура 10а, ако се извърши пробиване преди фрезоване на равнината, по обиколката на отвора лесно се генерират по-големи режещи неравности; ако равнината първо се фрезова и след това се пробие, по обиколката на отвора се генерират само по-малки входни неравности при пробиване. По същия начин, на Фигура 10b, неравностите, образувани чрез фрезоване първо на горната повърхност и след това на вдлъбнатия контур, са по-малки от тези, образувани чрез механична обработка първо на вдлъбнатия контур и след това фрезоване на равнината. 3. Избягвайте изтеглянето на инструмента
Избягването на прибиране на инструмента е ефективен начин за предотвратяване на образуването на грапавини, тъй като това е основен фактор за образуване на грапавини в посоката на рязане. Обикновено неравностите, които се образуват, когато фрезата излезе от детайла, са по-големи, докато тези, които се образуват, когато влезе, са по-малки. Следователно излизането на фрезата трябва да се избягва, доколкото е възможно, по време на обработката. Както е показано на Фигура 4, неравностите, получени с помощта на Фигура 4b, са по-малки от тези, получени на Фигура 4а.
4. Изберете подходящ път на инструмента
Както показва предишният анализ, когато ъгълът на планарно изрязване-е по-малък от определена стойност, полученият размер на резеца е по-малък. Равнинният{2}}ъгъл на изрязване може да се промени чрез промяна на ширината на фрезоване, скоростта на подаване (големина и посока) и скоростта на въртене (големина и посока). Следователно, образуването на неравности тип I може да бъде избегнато чрез избор на подходяща траектория на инструмента (вижте Фигура 11).
Фигура 10: Метод на контролирания път на инструмента
Фигура 10а показва традиционна зигзагообразна траектория на инструмента. Защрихованите зони на фигурата показват места, където могат да се генерират по-големи неравности в посоката на рязане. Фигура 10b използва подобрена траектория на инструмента, която може да избегне образуването на режещи неравности. Въпреки че траекторията на инструмента на Фигура 11b е малко по-дълга и отнема малко повече време за фрезоване от тази на Фигура 10a, тя елиминира необходимостта от допълнителен процес на премахване на ръбове. За разлика от това, Фигура 10а изисква значително време за премахване на ръбове (въпреки че щрихованите зони, представляващи образуването на ръбове, не са многобройни, всички ръбове, съдържащи ръбове, трябва да бъдат преминати по време на действителното отстраняване на ръбове). Следователно, като цяло, траекторията на инструмента на Фигура 10b е по-добра от тази на Фигура 10a по отношение на контрола на бора.
5. Избор на подходящи параметри на смилане
Параметрите на крайно фрезоване (като подаване на зъб, ширина на крайно фрезоване, дълбочина на крайно фрезоване и геометрия на инструмента) имат известно влияние върху образуването на грапавици.
Образуването на резки при крайно фрезоване се влияе от различни фактори, основните от които са: вход/изход на инструмента, ъгъл на излизане на равнината, последователност на излизане от върха на инструмента и параметри на фрезоване. Окончателната форма и размер на резеца са резултат от комбинираното въздействие на тези фактори.
Тази статия анализира основните фактори, влияещи върху генерирането на фрезоване от целия процес, включително структурен дизайн на детайла, подреждане на процеса на обработка, параметри на фрезоване и избор на инструмент. Той предлага техники, процеси и методи за потискане или намаляване на неравностите при фрезоване, като контролиране на пътя на фрезата, избор на подходяща последователност на обработка и подобряване на структурния дизайн. Тези методи осигуряват изпълними технически решения за активно контролиране на размера на бора, подобряване на качеството на продукта, намаляване на разходите и съкращаване на производствените цикли при фрезоване.
