La fresatura CNC migliora significativamente l'efficienza di taglio e la durata degli utensili

I progressi significativi compiuti nel miglioramento dell'efficienza di taglio dei metalli sono il risultato degli sforzi congiunti di produttori di utensili, produttori di macchine utensili e sviluppatori di software. La fresatura a innesto (fresatura ad asse Z) è un buon esempio di lavorazione. Durante la fresatura di inserimento, l'utensile rotante taglia direttamente il pezzo lungo la direzione dell'asse Z e ritrae l'utensile verso l'alto lungo l'asse Z. Poi, si muove orizzontalmente lungo la direzione dell'asse X o dell'asse Y per una certa distanza ed esegue il taglio verticale che si sovrappone alla parte di taglio precedente per tagliare più materiale del pezzo. La fresatura di inserzione ha molti vantaggi. Soprattutto nelle lavorazioni a sbalzo lungo (come la fresatura di cavità profonde dello stampo), il metodo tradizionale di fresatura piana (cioè fresatura da un lato all'altro del pezzo) deve ridurre la velocità di taglio al fine di ridurre al minimo la forza laterale che può causare chiacchiere. Durante la fresatura di inserimento, la forza di taglio viene trasmessa direttamente al mandrino e al piano di lavoro della macchina, ottenendo così una velocità di rimozione del metallo molto più elevata rispetto ai metodi di fresatura tradizionali. Secondo AMT Software Company, il pacchetto software Prospector CAM sviluppato dall'azienda include la funzione di fresatura di inserimento. Rispetto alla tradizionale fresatura piana con frese a bottone, la velocità di rimozione del metallo della lavorazione di fresatura di inserimento può essere migliorata di almeno il 50%. Grazie alla sua capacità di ridurre al minimo il carico laterale sui componenti delle macchine utensili, la fresatura a scanalatura può essere utilizzata per macchine utensili vecchie o leggere con rigidità insufficiente per migliorare la produttività. John Ross, il responsabile marketing della Doushan Machine Tool Company, concorda con l'affermazione che la fresatura a fessura può ridurre la forza di taglio che agisce sulle macchine utensili a basse prestazioni, ma aggiunge che nelle nuove macchine utensili con design strutturale che favorisce la lavorazione a fessura, i vantaggi di questo processo possono essere massimizzati. Ha sottolineato che a causa della trasmissione diretta della forza di taglio di fresatura nel mandrino e nel piano di lavoro della macchina utensile, i vari problemi causati da un debole bloccaggio del pezzo possono essere ridotti al massimo. Bill Fiorenza, Product Manager della linea di produzione stampi Ingersoll Tool Company, ha dichiarato che la fresatura degli inserti aiuta a ridurre il calore di taglio che entra nell'utensile e nel pezzo. "Durante la fresatura di inserimento, non c'è molto calore che entra nel pezzo perché l'utensile da taglio ruota ad una velocità elevata per tagliare dentro e fuori il pezzo. Solo una piccola parte del pezzo con un passo in movimento entra in contatto con l'utensile." Questa caratteristica è particolarmente vantaggiosa quando si tagliano materiali difficili da lavorare come acciaio inossidabile, leghe ad alta temperatura e leghe di titanio. Fiorenza ha spiegato durante la dimostrazione di inserimento e fresatura: "Di solito, la temperatura dei trucioli metallici è molto alta e si può anche cuocere un sandwich nella pila di trucioli. Tuttavia, quando il processo di inserimento e fresatura è completato, è possibile posizionare immediatamente la mano sul pezzo in lavorazione e sentirsi più fresco al tatto." Ridurre il calore di taglio non solo può prolungare la durata dell'utensile, ma anche ridurre al minimo la deformazione del pezzo in lavorazione.

【 Vale la pena provare 】 La fresatura a inserzione può accelerare notevolmente il ritmo di produzione di componenti complessi e di fascia alta. Gary Meyers, responsabile del prodotto di fresatura presso Seco Tool Company, ha dichiarato che "le aree più comunemente utilizzate della tecnologia di fresatura degli inserti sono la produzione di stampi e l'industria aeronautica, in quanto i tipi di parti in queste industrie sono molto adatti per la fresatura degli inserti". I produttori di stampi hanno bisogno di fresare varie forme complesse sul pezzo complessivo per formare cavità di stampo, e molte parti dell'aviazione vengono anche lavorate da interi vuoti. Kenyon Whetsell, Product Manager di DP Technology, lo sviluppatore del software ESPRIT CAM, ha sottolineato che oltre ai produttori di parti complesse, anche le officine di lavorazione generiche possono beneficiare dell'applicazione della tecnologia di fresatura degli inserti, ha dichiarato: "La quantità di taglio di questi pezzi è sorprendente e in alcuni casi è necessario tagliare il 50% -60% o anche più del materiale del pezzo dal bianco". Lavorazione del metallo WeChat, il contenuto è buono e vale la pena seguire. "Alcune officine utilizzano ancora la tecnologia di lavorazione a 2,5 assi, che ha tipi di macchine utensili obsoleti, scarsa rigidità e insufficiente forza di serraggio degli apparecchi, ma sperano ancora di migliorare la produttività. Queste officine possono utilizzare la tecnologia di fresatura a 2,5 assi per raggiungere questo obiettivo." Juan Seculi, Global Product Manager delle frese indicizzate Kenner, ritiene che "la tecnologia di fresatura è ampiamente applicabile a forme complesse e cavità di pezzi di grandi e medie dimensioni. In questo tipo di lavorazione, il rapporto lunghezza/diametro della fresa è cruciale, e le strategie di fresatura tradizionali possono generare chiacchiere e vibrazioni, riducendo la vita degli utensili. Kenner ha recentemente ricostruito la sua piattaforma di vendita di fresatura asse Z per soddisfare la crescente domanda degli utenti." "Il tempo ha dimostrato che il volume delle vendite di frese ad asse Z è in costante aumento, con un tasso di crescita annuo del 40%."

Le caratteristiche progettuali delle frese: i produttori di utensili hanno sviluppato varie frese che possono sfruttare appieno i vantaggi della tecnologia di fresatura. Meyers di Shangao Tools ha detto che la forza di taglio di tali utensili è fondamentalmente trasmessa direttamente all'asse Z. La forma geometrica della fresa a inserti è molto simile a quella della fresa a spalla quadrata 90. La differenza sta nella deviazione dell'angolo d'attacco della lama di fresatura dal piano verticale di alcuni gradi, che può essere 87 invece di 90. Se si utilizza una fresa a 90 ° per inserire e fresare la parete laterale verso il basso, l'intero bordo tagliente della lama strofinerà contro la parete laterale. Se l'angolo d'attacco dell'utensile è 87, c'è uno spazio tra il bordo tagliente e la parete laterale del pezzo. La fresa dovrebbe utilizzare il bordo tagliente nella parte inferiore della lama per evitare di tagliare dal lato della lama, poiché la transizione dal basso al lato è il punto più debole della lama, e la lavorazione dal lato della lama può causare forze di taglio radiali che possono causare vibrazioni. Meyers ha aggiunto che sebbene il taglio con il lato della lama non sia comune, in alcuni processi di lavorazione chiamati "fresatura su (o giù) profilo", la fresa può inserire e fresare forme complesse nei tratti su e giù. Un semplice esempio è quello di utilizzare il metodo di taglio della radice inferiore per fresare pareti laterali dritte. "È possibile prima inserire fresatura verso il basso, quindi spostarsi verso l'interno e macinare la radice del pezzo." Meyers ritiene che la limitazione della tecnologia di fresatura degli inserti sia la differenza tra il diametro effettivo di taglio dell'utensile e il diametro del corpo utensile. Per fornire il massimo supporto al tagliente, il corpo della fresa frontale standard deve essere ingrandito per essere il più vicino possibile all'intero diametro di taglio dell'utensile. Per la fresa a fessura utilizzata per la fresatura del profilo, il diametro di taglio della lama supera il diametro del corpo utensile. Lavorazione del metallo WeChat, il contenuto è buono e vale la pena seguire. "Ma c'è un certo limite alla quantità superata, perché l'estensione della lama di fresatura non può essere troppo grande." Meyers ha detto che sebbene la fresatura sia un tipico processo di fresatura grezza, la sua tecnologia e gli strumenti sono adatti anche per lavorazioni di semi precisione e precisione. Ha suggerito che per ottenere una migliore scorrevolezza della superficie di lavorazione, la fase di taglio radiale dovrebbe essere ridotta, che è la stessa del metodo di lavorazione a passo ridotto utilizzato nella fresatura di precisione 3D con frese a sfera. Meyers ha spiegato che fondamentalmente, la distanza del passo di taglio è determinata in base alla larghezza della lama e alla quantità di materiale tagliato nel pezzo dal tagliente. La dimensione del passo raccomandata per i campioni di prodotto utensile determinerà una certa altezza residua, che determina la rugosità superficiale di una fresa ad inserti specifica.

Seculi di Kenneth Metal ha dichiarato che il design della fresa viene costantemente migliorato e perfezionato. Ad esempio, le nuove caratteristiche della fresa ad asse Z Kenner includono: la struttura seghettata progettata sul corpo della fresa può migliorare la formazione del truciolo e le prestazioni di rimozione del truciolo e la progettazione dell'uscita del liquido di raffreddamento può migliorare il controllo del calore di taglio e della prestazione di rimozione del truciolo. "Questi progetti strutturali integrati con il corpo utensile, combinati con l'uso di una grande superficie di rastrello angolare, possono ridurre la forza di taglio, ridurre la domanda di potenza della macchina utensile, allungando così la durata dell'utensile e migliorando l'affidabilità della lavorazione."

Fiorenza ha sottolineato che anche se l'applicazione della tecnologia di fresatura CAM ha una storia di almeno 15 anni, negli ultimi anni le officine di lavorazione sono diventate sempre più consapevoli che la fresatura può ottenere tassi di rimozione più elevati e, grazie alla più facile programmazione e verifica dei percorsi utensile, l'applicazione della fresatura è diventata più facile che in passato. Sempre più sistemi CAM dispongono di algoritmi appositamente progettati per le lavorazioni di inserimento e fresatura. Inoltre, utilizzando il software di simulazione del taglio, l'officina di lavorazione può verificare la sua affidabilità prima di eseguire il programma del ciclo di fresatura. Fiorenza ha detto: "È necessario verificare il movimento dell'utensile lungo il percorso di taglio, perché le frese specializzate di solito non sono utensili di taglio centrale." Quando si utilizzano utensili di taglio non centrali, se la fase di taglio selezionata non è appropriata o il margine di lavorazione del pezzo non è chiaro, è possibile causare il taglio. Secondo Meyers, alcune officine utilizzano il programma del ciclo di foratura G81 nella lavorazione CNC per eseguire operazioni di fresatura. Ma in questo tipo di lavorazione, quando la fresa ritorna dall'inserimento verso il basso, la sua lama può graffiare contro la parete laterale del pezzo in lavorazione. Per risolvere questo problema, un programma di ciclo di fresatura CAM appositamente progettato sposta l'utensile 0.025-0.050mm lungo la direzione dell'asse X o dell'asse Y prima che raggiunga il fondo dell'inserzione e si prepari a ritrarre nuovamente al suo vertice di corsa. Spostare l'utensile all'indietro può evitare graffi tra la lama e la superficie lavorata durante il ritiro dell'utensile. Meyers ha detto: "È anche possibile programmare manualmente il ciclo di inserimento e fresatura. In alcuni casi, se si tratta di un semplice inserimento e fresatura con la stessa profondità di inserimento, è possibile scrivere solo una subroutine per determinare il movimento dell'utensile nell'asse X o Y. Tuttavia, la programmazione manuale è molto lavoro e dovrebbe essere utilizzata solo quando è necessario e non necessario scrivere codice di lavorazione." Whitsell di DP Technology ha detto: "Cerchiamo di ottimizzare il ciclo di lavorazione di inserimento e fresatura, in modo che gli utenti possano sfruttare appieno il massimo potenziale della fresa di inserimento e fresatura in ogni taglio, con il minor numero di passaggi possibile di utensile, e tagliare il maggior numero possibile di materiali del pezzo in lavorazione. Nel determinare i parametri di programmazione, è necessario regolare dinamicamente l'avanzamento assiale dell'utensile nel pezzo. Lo scopo di massimizzare la capacità di calcolo della lama di taglio in ogni operazione. Ciò richiede la conoscenza delle dimensioni del pezzo grezzo e delle parti finite dopo la lavorazione Finché la dimensione finale del pezzo è nota, la profondità di fresatura della fresa può essere determinata e conoscere la dimensione del pezzo vuoto può determinare dove iniziare la fresatura. Lavorazione del metallo WeChat, il contenuto è buono e vale la pena seguire. Whetsell ha detto: "Queste sono fondamentalmente le informazioni di programmazione per i pezzi che sono stati precedentemente elaborati mediante fresatura a inserti nella fase attuale. Nel software ESPRIT CAM di DP, ci riferiamo ad esso come 'programmazione automatica dei pezzi'" Whetsell ha detto, "Programmare l'utensile da taglio indietro nella direzione dell'asse X o Y diventa un po' complicato perché non si può lasciare che l'utensile si ritiri nel materiale successivo del pezzo e non si vuole ritirare l'utensile nel materiale residuo generato dal taglio precedente." Il software CAM può programmare la fresatura a inserti in vari modi diversi. Whetsell ha detto: "Ad esempio, è possibile definire l'altezza residua (come 0,25 mm) senza definire la fase di taglio o la larghezza di taglio radiale, e il software CAM può calcolare il numero di operazioni di fresatura per raggiungere tale altezza residua." DP Technology sta sviluppando un ciclo di fresatura dedicato per il software ESPRIT e alcuni utenti hanno già sviluppato programmi di fresatura attraverso l'interfaccia di programmazione avanzata del pacchetto software. Secondo Seculi di Kenner Company, i parametri di taglio e la terminologia professionale utilizzati nella fresatura delle scanalature sono diversi da altri metodi di fresatura. Ad esempio, per evitare vibrazioni, una velocità di taglio inferiore dovrebbe essere utilizzata quando la fresa sporge per lungo tempo. Nel descrivere il processo di fresatura a inserzione, è cambiato anche il significato di Ap utilizzato per rappresentare la profondità di taglio assiale nella fresatura piana, in quanto è posizionato radialmente sulla fresa a inserzione piuttosto che nella direzione dell'asse verticale. Nella fresatura ad asse Z, non vi sono dimensioni di profondità di taglio assiale, solo profondità di taglio radiale (cioè distanza di passo di taglio) e dimensioni di taglio radiali. La profondità di taglio è solitamente correlata alle dimensioni della lama. Kenner Company suggerisce che durante la fresatura di inserimento, la profondità di taglio deve essere sempre mantenuta superiore al 15% della lunghezza di taglio della lama. Se la profondità di taglio diventa vicina o inferiore al valore del raggio dell'arco della punta utensile della lama, la forza di taglio radiale aumenterà, perdendo così alcuni vantaggi della tecnologia di fresatura di inserzione.

La fresatura a innesto e la fresatura ad alto avanzamento sono strategie di taglio dei metalli ad alta produttività. La scelta tra l'utilizzo di questa tecnologia o di altre strategie di fresatura dipende da molteplici fattori. Per massimizzare i vantaggi della fresatura, è necessario utilizzare frese specializzate ed eseguire con attenzione la programmazione CAM. In molti casi, la fresatura ad alto avanzamento può diventare un'alternativa più semplice e fattibile alla fresatura a scanalatura, e le frese ad alto avanzamento sono fondamentalmente frese a bordo dritto con grandi angoli di avanzamento. Un grande angolo di piombo assottiglia i trucioli e per mantenere uno spessore sufficiente del truciolo, è necessario aumentare la velocità di avanzamento. Le frese ad alta alimentazione possono tagliare rapidamente materiali metallici con elevate velocità di avanzamento e piccole profondità di taglio, riducendo al minimo il carico laterale che agisce sulla macchina utensile e sugli utensili da taglio. Tom Noble, Product Manager MAX1ine di Ingersoll Tools, ritiene che le dimensioni e la struttura caratteristiche dei pezzi possano aiutare l'officina di lavorazione a decidere se utilizzare fresatura a inserti o fresatura ad alto avanzamento. Ha detto: "Se una piccola cavità concava deve essere lavorata, l'uso della fresatura a inserti può essere più adatto. A causa della breve distanza di movimento radiale, non è necessario macinare troppo materiale radialmente. Tuttavia, se l'area da macinare è abbastanza grande, utilizzare fresatura ad alto avanzamento può essere più efficiente." La fresatura ad alto avanzamento ha effettivamente carichi laterali, ma può essere ridotta al minimo utilizzando piccole profondità di taglio, avanzamento rapido e passaggi multipli degli utensili. Fiorenza dell'azienda ha sottolineato che l'utilizzo di una fresa con diametro di 50 mm o più per la fresatura a sbalzo lungo può essere molto efficace. La fresatura ad alta alimentazione può essere più adatta per la fresatura a sbalzo lungo con frese di piccolo diametro. Egli ha detto: "Quando la lunghezza sopraelevata dell'utensile da taglio aumenta fino a 4 o 6 volte il diametro, cominceranno a verificarsi alcuni tipi di chiacchiere. È possibile utilizzare frese ad alto avanzamento e piccole profondità di taglio di 0,38-0,50 mm per far fronte a queste lavorazioni. Potrebbe anche essere necessario utilizzare alcune strutture di utensili antivibranti, come portautensili integrali in lega dura e teste utensili modulari." Noble ritiene che un fattore chiave nella scelta di un metodo di fresatura sono le attività quotidiane di lavorazione in officina. "Ad esempio, se si desidera eseguire una grande quantità di fresatura 3D nella vita quotidiana e si desidera anche fare qualche fresatura a inserti, consiglierei di utilizzare frese ad alto avanzamento, che possono anche eseguire fresatura a inserti limitati.... Per fresatura, fresatura a parete dritta e scanalatura, nonché lavorazione su larga scala, è necessario investire nell'acquisto di frese specializzate in fresatura a scanalatura.

Sebbene le macchine utensili per uso generale abbiano il vantaggio di essere versatili, utilizzare macchine utensili specializzate è spesso una scelta migliore per massimizzare la produttività (e ridurre la deformazione). Doushan Machine Tool Company, che produce prodotti come centri di lavoro verticali (VMC) e alesatrici orizzontali e fresatrici, può fornire vari tipi di macchine utensili, dai centri di maschiatura leggeri ai centri di lavoro a cinque assi ad alta velocità per il taglio pesante di stampi. Lavorazione del metallo WeChat, il contenuto è buono e vale la pena seguire. Il Marketing Manager John Ross ha dichiarato che l'azienda può personalizzare le macchine utensili per diverse lavorazioni (e anche regioni diverse). Ad esempio, alcune macchine utensili utilizzano guide lineari, mentre altre utilizzano guide rigide più robuste. Quando entriamo nel mercato in alcune parti della California, Stati Uniti, che taglia principalmente materiali leggeri, le macchine utensili per guida lineare sono sulla strada giusta. Tuttavia, quando entriamo nel mercato del Midwest, che elabora materiali aeronautici e leghe ad alta temperatura, gli utenti hanno bisogno di macchine per guida rigida che possono resistere a forze di taglio più grandi e sono più durevoli e durevoli. Le macchine per la lavorazione di stampi ad alta velocità che utilizzano guide lineari hanno prestazioni eccellenti nel taglio rapido di piccole quantità di materiali del pezzo, e l'uso della tecnologia di fresatura degli inserti può migliorare ulteriormente la loro capacità di lavorazione ruvida. Ma la capacità di questo tipo di macchina utensile di resistere al carico del truciolo non è buona come quella delle macchine utensili per ferrovia dura. Ross ha sottolineato che i centri di lavoro verticali della serie Mynx di Doosan sono le piattaforme di lavoro in grado di massimizzare i vantaggi della fresatura a inserzione, e la loro rigidità è la più alta tra i VMC Doosan. La base della macchina utensile è fatta di fusione integrale e il tavolo da lavoro 1500mm750mm può elaborare stampi di grandi dimensioni o getti di aviazione. Steve Sigg, ingegnere di applicazioni presso Doushan Company, ha sottolineato che "più spesso è il mandrino di una macchina utensile, più forte è la capacità di fresatura". Nel taglio pesante, la tecnologia di fresatura a scanalatura può aiutare gli utenti a lavorare efficacemente alcuni materiali difficili da lavorare (come la lega Inconel e l'acciaio inossidabile), mentre l'utilizzo di una fresa frontale per la lavorazione radiale di questi materiali è molto inefficiente. Quando lo sbalzo dell'utensile è grande, la forza di fresatura laterale può causare vibrazioni eccessive e anche la fresatura delle scanalature può risolvere efficacemente questo problema.