CNC-fræsning forbedrer skæreeffektiviteten og værktøjslevetiden markant

De betydelige fremskridt, der er gjort med hensyn til at forbedre effektiviteten af metalskæring, er resultatet af den fælles indsats fra værktøjsproducenter, værktøjsmaskinproducenter og softwareudviklere. Indsætningsfræsning (Z-aksefræsning) er et godt eksempel på bearbejdning. Ved indfræsning skærer det roterende værktøj direkte ind i emnet langs Z-aksens retning og trækker værktøjet opad langs Z-aksen. Derefter bevæger det sig vandret langs X-aksens eller Y-aksens retning i en vis afstand og udfører lodret skæring, der overlapper den tidligere skærende del for at skære mere emnemateriale. Indsætningsfræsning har mange fordele. Især ved bearbejdning med langt udhæng (f.eks. fræsning af dybe formhuller) skal den traditionelle fladfræsemetode (dvs. fræsning fra den ene side af emnet til den anden) reducere skærehastigheden for at minimere den sidekraft, der kan forårsage snak. Ved fræsning overføres skærekraften direkte til maskinspindel og arbejdsbord, hvilket opnår en langt højere metalfjernelseshastighed end traditionelle fræsemetoder. Ifølge AMT Software Company omfatter Prospector CAM softwarepakken udviklet af virksomheden indsættelsesfræsefunktionen Sammenlignet med traditionel flad grovfræsning med knapformede fræsere, kan metalfjernelseshastigheden ved indsættelsesfræsning forbedres med mindst 50%. På grund af dens evne til at minimere sidebelastningen på værktøjsmaskinskomponenterne, kan slidsfræsning anvendes til gammeldags eller lette værktøjsmaskiner med utilstrækkelig stivhed til at forbedre produktiviteten. John Ross, markedsføringschef for Doushan Machine Tool Company, er enig i erklæringen om, at slidsfræsning kan reducere skærekraften, der virker på lavydende værktøjsmaskiner, men han tilføjer, at i nye værktøjsmaskiner med strukturelt design, der fremmer slidsfræsning behandling, kan fordelene ved denne proces maksimeres. Han påpegede, at på grund af den direkte overførsel af fræsekraft til værktøjsmaskinens spindel og arbejdsbord kan forskellige problemer forårsaget af svag emnespænding minimeres i størst omfang. Bill Fiorenza, produktchef for Ingersoll Tool Company's Mold Production Line, udtalte, at skærfræsning hjælper med at reducere skærevarmen, der kommer ind i værktøjet og emnet. Han sagde: "Ved indfræsning kommer der ikke meget varme ind i emnet, fordi skæreværktøjet roterer med en hurtig hastighed for at skære ind og ud af emnet. Kun en lille del af emnet med et bevægeligt trin kommer i kontakt med værktøjet." Denne funktion er særlig fordelagtig ved skæring af vanskelige bearbejdningsmaterialer som rustfrit stål, højtemperaturlegeringer og titanlegeringer. Fiorenza forklarede under demonstrationen af indsættelse og fræsning: "Normalt er temperaturen på metalflis meget høj, og du kan endda bage en sandwich i spånbunken, men når indsætnings- og fræsningsprocessen er afsluttet, kan du straks placere hånden på emnet og føle dig køligere til at røre ved." Reduktion af skærevarme kan ikke blot forlænge værktøjets levetid, men også minimere deformationen af emnet.

【 Prøv værd 】 Indsætningsfræsning kan i høj grad fremskynde produktionsrytmen for avancerede og komplekse komponenter. Gary Meyers, produktchef for fræsning hos Seco Tool Company, udtalte, at "de mest almindeligt anvendte områder inden for skærfræsning teknologi er skimmelfremstilling og luftfartsindustri, da typerne af dele i disse industrier er meget velegnede til skærfræsning." Moldproducenter har brug for at fræse forskellige komplekse former på det samlede emne for at danne skimmelhuller, og mange luftfartsdele behandles også fra hele emner. Han sagde, "Skæremængden af disse emner er forbløffende, og i nogle tilfælde er det nødvendigt at skære 50% -60% eller endnu mere af emnematerialet fra blank." Kenyon Whetsell, produktchef for DP Technology, udvikler af ESPRIT CAM software, påpegede, at ud over producenter af komplekse dele, kan almindelige bearbejdningsværksteder også drage fordel af anvendelsen af skærfræsteknologi. Metalbearbejdning WeChat, indholdet er godt og værd at følge. Han sagde, "Nogle værksteder bruger stadig 2,5-akset bearbejdningsteknologi, som har forældede værktøjstyper, dårlig stivhed og utilstrækkelig klemmekraft af armaturer, men de håber stadig at forbedre produktiviteten. Disse værksteder kan bruge 2,5-akset fræseteknologi til at nå dette mål." Juan Seculi, Global Product Manager for Kenners Indexable Fræsere, mener, at "fræseteknologi er bredt anvendelig på komplekse former og hulrum i store og mellemstore dele. I denne type bearbejdning er længde til diameter forholdet mellem fræseren afgørende, og traditionelle fræsesstrategier kan generere snak og vibrationer, hvilket forkorter værktøjslevetiden. "Tiden har bevist, at salgsmængden af Z-akse fræsere stiger konstant med en årlig vækstrate på 40%."

Fræsere designegenskaber: Værktøjsproducenterne har udviklet forskellige fræsere, der fuldt ud kan udnytte fordelene ved fræsteknologi. Meyers fra Shangao Tools sagde, at skærekraften af sådanne værktøjer dybest set overføres direkte tilbage til Z-aksen. Den geometriske form af skærsfræseren ligner meget den af 90 kvadratiske skulderfræseren. Forskellen ligger i afvigelsen af fræseklingens forreste vinkel fra det lodrette plan med et par grader, som kan være 87 i stedet for 90. Hvis der anvendes en 90 ° fræser til at indsætte og fræse sidevæggen nedad, gnider hele skærkanten af klingen mod sidevæggen. Hvis værktøjets forkant er 87, er der et mellemrum mellem skærkanten og arbejdsemnets sidevæg. Fræseren bør bruge skærkanten nederst på klingen for at undgå at skære fra klingesiden, da overgangen fra bunden til siden er det svageste punkt af klingen, og bearbejdning fra klingesiden kan forårsage radiale skærekræfter, der kan forårsage vibrationer. Meyers tilføjede, at selvom skæring med siden af klingen ikke er almindelig, i nogle bearbejdningsprocesser kaldet "op (eller ned) profilfræsning", kan fræseren indsætte og fræse komplekse former i op og ned strøg. Et enkelt eksempel er at bruge den nederste rodskæringsmetode til at fræse lige sidevægge. "Du kan først indsætte fræsning nedad, derefter bevæge sig indad og fræse roden af emnet." Meyers mener, at begrænsningen af skærfræsningsteknologien er forskellen mellem værktøjets faktiske skærediameter og værktøjskroppens diameter. For at give maksimal støtte til skærekanten, skal kroppen på standardfræseren forstørres så tæt som muligt på værktøjets hele skærediameter. For slidsfræseren, der anvendes til profilfræsning, overstiger klingens skærediameter værktøjshusets diameter. Metalbearbejdning WeChat, indholdet er godt og værd at følge. Han sagde: "Men der er en vis grænse for den overskredede mængde, fordi forlængelsen af fræsebladet ikke kan være for stor." Meyers sagde, at selv om fræsning er en typisk grov fræsning proces, er dens teknologi og værktøjer også egnet til halvpræcisions- og præcisionsbearbejdning. Han foreslog, at for at opnå bedre bearbejdningsoverfladens glathed, skulle radial skæring trin reduceres, hvilket er det samme som den reducerede trin bearbejdningsmetode, der anvendes i 3D præcisionsfræsning med kuglefræsere. Meyers forklarede, at skæringstrinsafstanden grundlæggende bestemmes baseret på klingens bredde og mængden af materiale, der skæres ind i emnet af skærekanten. Den anbefalede trinstørrelse for værktøjsproduktprøver vil resultere i en vis resthøjde, som bestemmer overfladens ruhed af en bestemt skærfræser.

Seculi fra Kenneth Metal erklærede, at fræserens design konstant bliver forbedret og perfektioneret. For eksempel omfatter de nye funktioner i Kenner Z-akse fræser: Den savede struktur designet på fræserkroppen kan forbedre spåndannelse og spånfjernelse ydeevne, og designet af kølevæskeudløbet kan forbedre kontrollen af skærevarme og spånfjernelse ydeevne. Han sagde, "Disse integrerede strukturelle designs med værktøjskroppen kombineret med brug af en stor rivervinkel riverflade kan reducere skærekraften, reducere efterspørgslen efter maskinværktøjskraft og dermed forlænge værktøjslevetiden og forbedre bearbejdningens pålidelighed."

Fiorenza påpegede, at selv om anvendelsen af CAM-fræsteknologi har en historie på mindst 15 år, er bearbejdningsvirksomhederne i de senere år blevet mere og mere opmærksomme på, at fræsning kan opnå højere materialefjernelseshastigheder, og på grund af lettere programmering og verifikation af værktøjsstier er anvendelsen af fræsning blevet lettere end tidligere. Flere og flere CAM-systemer har algoritmer specielt designet til indsætning og fræsning bearbejdning. Derudover kan bearbejdningsværkstedet ved hjælp af skæresimuleringssoftware kontrollere sin pålidelighed, før fræsescyklusprogrammet køres. Fiorenza sagde: "Du er nødt til at kontrollere værktøjets bevægelse langs skærebanen, fordi specialiserede fræsere normalt ikke er centreret skæreværktøj." Når du bruger ikke centreret skæreværktøj, er det muligt at forårsage skæring, hvis det valgte skæringstrin ikke er hensigtsmæssigt, eller arbejdsemnets bearbejdning er uklart. Ifølge Meyers bruger nogle værksteder G81 borecyklussprogrammet i CNC-bearbejdning til at udføre fræseoperationer. Men ved denne type bearbejdning, når fræseren vender tilbage fra nedadgående indsætning, kan dens klinge skrabe mod sidevæggen af emnet. For at løse dette problem flytter et specielt designet CAM-fræsecyklusprogram værktøjet 0,025-0,050mm langs X-aksen eller Y-aksen retning, før det når bunden af indsættelsen og forbereder sig på at trække sig tilbage til sin rejseknude. Hvis du flytter værktøjet baglæns, kan du undgå ridser mellem klingen og den bearbejdede overflade under værktøjets tilbagetrækning. Meyers sagde: "Det er også muligt at programmere indsættelses- og fræsekredsen manuelt. I nogle tilfælde, hvis det er en simpel indsættelse og fræsning med samme indsættelsesdybde, kan du kun skrive en subrutine for at bestemme bevægelsen af værktøjet i X- eller Y-aksen. Men manuel programmering er meget arbejde og bør kun bruges, når det er nødvendigt og ikke nødvendigt at skrive bearbejdningskode." Whitsell fra DP Technology sagde: "Vi forsøger at optimere indsættelses- og fræsebearbejdningscyklussen, så brugerne fuldt ud kan udnytte det maksimale potentiale af indsættelses- og fræsesfræseren i hver skæring, med så få værktøjspasseringer som muligt, og skære så mange emner som muligt. Dette kræver kendskab til dimensionerne af emnet blank og de færdige dele efter forarbejdning Så længe den endelige størrelse af emnet er kendt, kan fræserens fræsedybde bestemmes, og kendskab til størrelsen af emnet blank kan bestemme, hvor der skal startes fræsning. Metalbearbejdning WeChat, indholdet er godt og værd at følge. Whetsell sagde: "Dette er grundlæggende programmeringsoplysningerne for emner, der tidligere er blevet behandlet ved skærsfræsning på nuværende tidspunkt. I DP's ESPRIT CAM software kaldes det "automatisk programmering af emner", sagde Whetsell, "Programmering af bagudskæringsværktøjet i X- eller Y-aksens retning bliver lidt vanskeligt, fordi du ikke kan lade værktøjet trække sig tilbage i det efterfølgende emnemateriale, og du ikke ønsker at trække værktøjet tilbage i restmaterialet genereret af den foregående skæring." CAM software kan programmere skærsfræsning på forskellige måder. Whetsell sagde: "Du kan f.eks. definere resthøjden (såsom 0,25 mm) uden at definere skæretrin eller radial skærebredde, og CAM-software kan beregne antallet af fræseoperationer for at opnå denne resthøjde." DP Technology udvikler en dedikeret fræsecyklus til ESPRIT-software, og nogle brugere har allerede udviklet fræseprogrammer gennem softwarepakkens avancerede programmeringsgrænseflade. Ifølge Seculi fra Kenner Company er skærematerialerne og den faglige terminologi, der anvendes til fræsning, forskellige fra andre fræsemetoder. For at forhindre vibrationer bør der f.eks. anvendes en lavere skærehastighed, når fræseren hænger ud i lang tid. Ved beskrivelsen af indfræsningsprocessen er betydningen af Ap, der anvendes til at repræsentere den aksiale skæredybde ved planfræsning, også ændret, da den er placeret radialt på indfræsningsfræseren snarere end i den lodrette akseretning. Ved Z-aksefræsning er der ingen aksial skæredybde dimension, kun radial skæredybde (dvs. skæringstrinsafstand) og radial skærestørrelse. Skæredybden er normalt relateret til størrelsen af klingen. Kenner Company foreslår, at skæredybden under indfræsning altid bør bevares til at være større end 15% af klingens skærlængde. Hvis skæredybden bliver tæt på eller mindre end radiusværdien af klingens værktøjsspidsbue, vil den radiale skærekraft stige og dermed miste nogle fordele ved indfræsningsteknikken.

Indsatsfræsning og fræsning med høj tilførsel er metalskæringsstrategier med høj produktivitet. Valget mellem denne teknologi eller andre fræsestrategier afhænger af flere faktorer. For at maksimere fordelene ved fræsning er det nødvendigt at bruge specialiserede fræsere og omhyggeligt udføre CAM-programmering. I mange tilfælde kan fræsning med høj tilførsel blive et enklere og mere gennemførligt alternativ til slidsfræsning, og fræsere med høj tilførsel er dybest set ligekant fræsere med store fræsningsvinkler. En stor blyvinkel tynder spånene, og for at opretholde tilstrækkelig spåntykkelse er det nødvendigt at øge foderhastigheden. Fræsere med høj tilførsel kan hurtigt skære metalmaterialer med høj tilførselshastighed og små skæredybder, samtidig med at den sidebelastning, der påvirker værktøjsmaskinen og skæreværktøjet, minimeres. Tom Noble, MAX1ine Product Manager hos Ingersoll Tools, mener, at de karakteristiske dimensioner og struktur af delene kan hjælpe bearbejdningsværkstedet med at beslutte, om der skal anvendes skærfræsning eller fræsning med høj indsats. Han sagde: "Hvis der skal bearbejdes en lille konkav hulrum, kan det være mere velegnet at bruge skærfræsning. På grund af den korte radielle bevægelsesafstand er der ingen grund til at fræse for meget materiale radialt. Men hvis arealet, der skal fræses, er ret stort, kan det være mere effektivt at bruge høj tilfræsning." Høj tilfræsning har faktisk sidebelastninger, men det kan minimeres ved hjælp af lille skæredybde, hurtig tilførsel og flere værktøjsoverførsler. Fiorenza fra virksomheden påpegede, at brug af en fræser med en diameter på 50 mm eller mere til langt udhængt fræsning kan være meget effektiv. Fræsning med høj tilførsel kan være mere velegnet til fræsning med langt udhæng med fræsere med lille diameter. Han sagde, "Når skæreværktøjets overhængende længde øges til 4 eller 6 gange diameteren, vil visse typer sludder begynde at opstå. Du kan bruge høje fræsere og små skæredybder på 0,38-0,50 mm til at klare disse forarbejdninger. Du kan også bruge nogle antivibrationsværktøjsstrukturer, såsom integrerede hårdlegerede værktøjsholdere og modulære værktøjshoveder." Noble mener, at en vigtig faktor i valget af en fræsemetode er de daglige bearbejdningsopgaver på værkstedet. "Hvis du f.eks. ønsker at udføre en stor mængde 3D-fræsning i dit daglige liv og også ønsker at lave nogle skærsfræser, vil jeg anbefale at bruge høj fræsere, som også kan ud

Selvom almindelige værktøjsmaskiner har den fordel at være alsidige, er det ofte et bedre valg at bruge specialiserede værktøjsmaskiner for at maksimere produktiviteten (og reducere deformation). Doushan Machine Tool Company, som producerer produkter som vertikale bearbejdningscentre (VMC'er) og horisontale bore- og fræsemaskiner, kan levere forskellige typer værktøjsmaskiner fra lette gevindcentre til højhastigheds fem aksede bearbejdningscentre til tung skæring af forme. Metalbearbejdning WeChat, indholdet er godt og værd at følge. Marketing Manager John Ross udtalte, at virksomheden kan tilpasse værktøjsmaskiner til forskellige forarbejdninger (og endda forskellige regioner). Nogle værktøjsmaskiner bruger f.eks. lineære styrer, mens andre bruger mere robuste hårde skinner. Når vi træder ind på markedet i nogle dele af Californien, USA, som hovedsageligt skærer lette materialer, er lineære styreskinner værktøjer på rette spor, men når vi træder ind på markedet i Midtvesten, som behandler luftfartsmaterialer og højtemperaturlegeringer, bruger brugerne hårdskinner værktøjer, der kan modstå større skærekræfter og er mere holdbare og højhastigheds støbeforbejdningsmaskiner ved hjælp af lineære styreskinner har fremragende ydeevne til hurtigt at skære små mængder af emner materialer, og ved hjælp af skærfræsteknologi kan yderligere forbedre deres grove bearbejdningsevne. Men evnen af denne type værktøjsmaskine til at modstå spånbelastning er ikke så god som værktøjsmaskiner med hårde skinner. Ross påpegede, at de vertikale bearbejdningscentre i Mynx serien af Doosan er de bearbejdningsplatforme, der kan maksimere fordelene ved indfræsning fræsning, og deres stivhed er den højeste blandt Doosan VMC'er. Bunden af værktøjsmaskinen er lavet af integreret støbning, og 1500 mm arbejdsbordet kan behandle store forme eller luftfart støbegods. Steve Sigg, en applikationsingeniør hos Doushan Company, påpegede, at "jo tykkere spindel et værktøjsmaskine er, jo stærkere er fræsevnen." Ved kraftig skæring kan slot fræse teknologi hjælpe brugerne effektivt med at fræse nogle vanskelige at bearbejde materialer (såsom Inconel legering og rustfrit stål), mens det er meget ineffektivt at bruge en ansigtsfræser til radial bearbejdning af disse materialer. Når værktøjets udhæng er stort, kan sidefræsekraften forårsage overdreven vibration, og slidsfræsning kan også effektivt løse dette problem. Han nævnte også, at en anden grund til, at producenterne er blevet interesseret i stikfræsning er, at med genoplivningen af amerikansk fremstilling, nogle skimmelforarbejdningsopgaver konstant vender tilbage fra Kina til USA.