Задирки після обробки дратують, але не хвилюйтеся! Ось рішення. Процес різання металу часто супроводжується утворенням задирок. Наявність задирок не тільки знижує точність обробки та якість поверхні заготовки, впливаючи на продуктивність виробу, але іноді навіть може спричинити нещасні випадки. Проблему задирок зазвичай вирішують видаленням задирок. Зняття задирок є-непродуктивним процесом; це не тільки збільшує собівартість продукту та подовжує цикл виробництва продукту, але неправильне видалення задирок також може призвести до списання всього продукту, спричиняючи економічні втрати.
У цій статті спочатку систематично аналізуються основні фактори, що впливають на утворення задирок під час торцевого фрезерування, а потім досліджуються методи та методи зменшення та контролю задирок від фрезерування з точки зору проектування конструкції до виробництва.
I. Основні форми задирок при торцевому фрезеруванні Відповідно до системи класифікації задирок-ріжучої кромки інструменту, задирки, що утворюються під час торцевого фрезерування, в основному поділяються на п’ять форм: задирки з обох боків основної ріжучої кромки, задирки, що вирізаються з бічної кромки в напрямку різання, задирки, що вирізаються з нижньої кромки в напрямку різання, і задирки в напрямках подачі (див. рис. 1).
Зображення
Малюнок 1. Задирки, що утворилися під час торцевого фрезерування
Загалом задирки-на нижньому краї більші, ніж інші задирки, і їх важче видалити. Тому ця стаття зосереджена на задирках у напрямку різання нижньої-краї як основному об’єкті дослідження.
Виходячи з різних розмірів і форм задирок у напрямку різання нижньої-крайки при торцевому фрезеруванні, їх можна розділити на три типи: задирки типу I (більшого розміру, їх важко видалити та дорожче видалити), задирки типу II (меншого розміру, їх можна не видалити або легко видалити) і задирки типу III, тобто негативні задирки (як показано на малюнку 2).
Зображення
Рисунок 2. Типи задирок у напрямку різання нижньої-крайки під час фрезерування
II. Основні фактори, що впливають на утворення задирок при торцевому фрезеруванні
Утворення задирок є дуже складним процесом деформації матеріалу. Багато факторів, таких як властивості матеріалу заготовки, геометрія, обробка поверхні, геометрія інструменту, траєкторія різання інструменту, знос інструменту, параметри різання та використання охолоджуючої рідини, безпосередньо впливають на утворення задирок. На малюнку 3 показано блок-схему факторів, що впливають на задирки торцевого фрезерування. За конкретних умов фрезерування морфологія та розмір задирок торцевого фрезерування залежать від спільного впливу різних факторів впливу, але різні фактори по-різному впливають на утворення задирок.
Рисунок 3: Діаграма контролю причин-та-наслідків утворення фрезерних задирок
1. Вхід/вихід інструменту
Як правило, задирки, що утворюються, коли інструмент виходить із заготовки, більші, ніж ті, що утворюються, коли інструмент входить у заготовку.
2. Кут виходу з площини
Значний вплив на утворення задирок у напрямку різання нижньої кромки має кут виходу площини. Площинний кут виходу визначається як кут між напрямком швидкості різання (векторна комбінація швидкості інструменту та швидкості подачі) у точці, перпендикулярній до осі фрези на ріжучій кромці, коли ріжуча кромка виходить із торця заготовки, і напрямком торця заготовки. Напрямок торця заготовки - від точки входу інструмента до точки виходу інструменту. Як показано на малюнку 5, Ψ — кут виходу з площини з діапазоном 0 градусів < Ψ Менше або дорівнює 180 градусам.
Експериментальні результати показують, що висота задирок змінює форму з глибиною різання, тобто, коли глибина різання збільшується, заусенці змінюються з типу I до типу II. Мінімальна глибина фрезерування, необхідна для отримання задирок типу II, зазвичай називається граничною глибиною різання та позначається dcr. На рисунку 6 показано вплив кута планарного вирізу та глибини різання на висоту задирок при обробці алюмінієвого сплаву.
Рисунок 6. Тип задирок, плоский кут вирізу та глибина різу
Як видно з рисунка 6, чим більше площинний кут вирізу, тим більше гранична глибина різу. Коли кут плоского вирізу перевищує 120 градусів, розмір задирок типу I є більшим, а гранична глибина різання для переходу до задирок типу II також більша. Таким чином, менший кут планарного вирізу сприяє утворенню задирок типу II, оскільки чим менше Ψ, тим відносно вища жорсткість торцевої-лицьової опори, і тим менша ймовірність утворення задирок.
Величина та напрямок швидкості подачі мають певний вплив на величину та напрям комбінованої швидкості v, що, у свою чергу, впливає на кут плоского вирізу та утворення задирок. Отже, чим більша швидкість подачі та кут зсуву вихідної кромки, тим менше Ψ, що більше сприяє придушенню утворення більших задирок (як показано на малюнку 7). Зображення
Малюнок 7. Вплив напрямку подачі на утворення задирок
3. Послідовність відведення наконечників (EOS)
Під час торцевого фрезерування розмір задирок значною мірою залежить від послідовності відведення кінчика інструмента. Як показано на малюнку 8: точка A знаходиться на вторинній ріжучій кромці, точка C – на первинній ріжучій кромці, а точка B – це вершина кінчика інструмента. Припустимо, що кінчик інструмента гострий, тобто ігноруйте радіус кінчика інструмента. Якщо край B-C спочатку відступає від деталі, а потім край A-B, стружка шарнірно закріплена на обробленій поверхні. Під час фрезерування стружка виштовхується із заготовки, утворюючи більшу задирку на нижній кромці в напрямку різання. Якщо край A-B відступає від деталі спочатку, а потім край B-C, стружка шарнірно закріплюється на перехідній поверхні та вирізається з деталі, утворюючи меншу задирку на нижній кромці в напрямку різання.
Експерименти показують, що:
① Послідовність відведення наконечника інструмента, яка послідовно збільшує розмір заусенця, є ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA.
② Результати, отримані EOS, однакові, за винятком того, що за однакової послідовності втягування пластичні матеріали утворюють більші задирки, ніж крихкі матеріали. Послідовність виходу наконечника інструмента пов’язана не лише з геометрією інструменту, але й з такими факторами, як швидкість подачі, глибина різання, геометрія заготовки та умови різання. Це сукупність факторів, які впливають на утворення задирок.
Зображення
Малюнок 8: Послідовність виходу наконечника інструмента та формування задирок
4. Вплив інших факторів
① Параметри фрезерування, температура фрезерування та середовище різання також мають певний вплив на утворення задирок. Вплив деяких ключових факторів, таких як швидкість подачі та глибина різання, відображається через теорію плоского кута виходу та теорію EOS послідовності виходу кінчика інструменту, які тут не розглядатимуться;
② Чим краща пластичність матеріалу заготовки, тим легше утворювати задирки типу I. При торцевому фрезеруванні крихких матеріалів велика швидкість подачі або площинний кут виходу сприяє утворенню задирок (дефектів) III типу.
③ Коли кут між торцевою поверхнею деталі та обробленою площиною перевищує прямий кут, підвищена опорна жорсткість торцевої поверхні запобігає утворенню задирок.
④ Використання фрезерної рідини подовжує термін служби інструменту, зменшує знос інструменту, змащує процес фрезерування та, таким чином, зменшує розмір задирок.
⑤ Знос інструменту значно впливає на утворення задирок. Коли інструмент до певної міри зношується, радіус вершини інструмента збільшується, що призводить до більших задирок не тільки в напрямку виведення інструменту, але й у напрямку входу інструменту. Механізм потребує подальшого дослідження.
⑥ Інші фактори, наприклад матеріал інструменту, також впливають на утворення задирок. За однакових умов різання алмазні інструменти ефективніше, ніж інші інструменти, запобігають утворенню задирок.
III. Основні підходи до контролю формування задирок при фрезеруванні На формування задирок при торцевому фрезеруванні впливають різні фактори, включаючи конкретний процес фрезерування, структуру заготовки та геометрію інструменту. Щоб зменшити кількість задирок при кінцевому фрезеруванні, утворення задирок необхідно контролювати та мінімізувати з багатьох аспектів.
1. Розумний структурний дизайн: на утворення задирок значною мірою впливає структура заготовки. Різні структури заготовки призводять до значних відмінностей у формі та розмірі задирок на краях після обробки. Якщо матеріал заготовки та обробка поверхні визначені заздалегідь, то геометрія заготовки та краї є вирішальними факторами, що визначають утворення задирок.
2. Відповідна послідовність обробки: послідовність обробки також впливає на форму та розмір фрезерних задирок-. Різні форми та розміри задирок призводять до різного робочого навантаження на зняття задирок і відповідних витрат. Тому вибір відповідної послідовності обробки є ефективним способом зменшення витрат на видалення задирок.
Рисунок 9: Метод керування вибором послідовності обробки
На малюнку 10а, якщо свердління виконується перед фрезеруванням площини, більші ріжучі задирки легко утворюються по колу отвору; якщо спочатку фрезерувати площину, а потім свердлити, по колу отвору утворюються лише менші задирки. Подібним чином на малюнку 10b задирки, утворені спочатку фрезеруванням верхньої поверхні, а потім увігнутого контуру, менші, ніж ті, що утворюються спочатку обробкою увігнутого контуру, а потім фрезеруванням площини. 3. Уникайте відведення інструменту
Уникнення втягування інструменту є ефективним способом запобігання утворенню задирок, оскільки це є основним фактором утворення задирок у напрямку різання. Як правило, задирки, які утворюються, коли фреза виходить із заготовки, більші, тоді як задирки, які утворюються, коли вона входить, менші. Тому слід якомога більше уникати виходу фрези під час обробки. Як показано на малюнку 4, задирки, отримані за допомогою малюнка 4b, менші, ніж ті, які отримані на малюнку 4a.
4. Виберіть відповідний шлях інструмента
Як показує попередній аналіз, коли кут-плоского вирізу менший за певне значення, кінцевий розмір задирок менший. Кут-плоского вирізу можна змінити шляхом зміни ширини фрезерування, швидкості подачі (величини та напрямку) та швидкості обертання (величини та напрямку). Тому утворення задирок типу I можна уникнути, вибравши відповідну траєкторію інструменту (див. Малюнок 11).
Рисунок 10: Метод контрольованої траєкторії інструменту
На малюнку 10а показана традиційна зигзагоподібна траєкторія інструменту. Заштриховані області на малюнку вказують на місця, де можуть утворюватися більші задирки в напрямку різання. На малюнку 10b використовується вдосконалена траєкторія інструменту, яка дозволяє уникнути утворення ріжучих задирок. Хоча траєкторія інструменту на малюнку 11b трохи довша та займає трохи більше часу на фрезерування, ніж на малюнку 10a, це усуває потребу в додатковому процесі видалення задирок. На відміну від цього, малюнок 10a вимагає значного часу для видалення задирок (хоча заштриховані області, що представляють утворення задирок, нечисленні, під час фактичного зняття задирок необхідно пройти всі кромки, що містять задири). Таким чином, загалом траєкторія інструменту на малюнку 10b краща, ніж на малюнку 10a, з точки зору контролю задирок.
5. Вибір відповідних параметрів фрезерування
Параметри торцевого фрезерування (такі як подача на зуб, ширина торцевого фрезерування, глибина торцевого фрезерування та геометрія інструменту) мають певний вплив на формування задирок.
На формування задирок при торцевому фрезеруванні впливають різні фактори, основними з яких є: вхід/вихід інструменту, кут виходу площини, послідовність виходу кінчика інструмента та параметри фрезерування. Кінцева форма і розмір задирок є результатом спільної дії цих факторів.
У цій статті аналізуються основні фактори, що впливають на формування фрезерних задирок від усього процесу, включаючи конструкцію заготовки, організацію процесу обробки, параметри фрезерування та вибір інструменту. Він пропонує методи, процеси та методи для придушення або зменшення фрезерних задирок, наприклад керування траєкторією фрези, вибір відповідної послідовності обробки та покращення конструкції конструкції. Ці методи забезпечують можливі технічні рішення для активного контролю розміру задирок, покращення якості продукції, зниження витрат і скорочення виробничих циклів при фрезеруванні.
