Даже самые лучшие инструменты не смогут раскрыть свой потенциал, если они не используются в связке с определенными методиками. Ниже описано несколько ключевых стратегий фрезерования: толстая стружка, торцовое фрезерование с круговой подачей, радиальное перемещение фрезы под углом к обрабатываемой поверхности, винтовая интерполяция, позиционирование фрезы, встречное/попутное фрезерование и непрерывное врезание фрезы.

Информация о фрезеровании

Правильный режущий эффект и стружкообразование позволяют сэкономить время, деньги и обеспечить стабильный процесс работы.

Ключевые стратегии фрезерования при обработке пресс-форм

Зачастую каждый из нас использует любой доступный инструмент для выполнения базовой операции фрезерования и при этом мы уверены, что сможем обойтись без оптимизации процесса. Также нам знакомы результаты подобного подхода: плохое качество и ужасный звук, возникающий при обработке углов. Кроме того, универсальная “панацея” в виде отключения подачи лишь только маскирует реальные проблемы и минимизирует производительность.

Прямое врезание фрезы

При врезании напрямую процесс обработки начинает сопровождаться вибрацией. Эта вибрация ведет к сокращению срока службы инструмента, плохому качеству поверхности и необходимости постоянно контролировать процесс, так как спрогнозировать длительность срока службы инструмента становится проблематично.

Рисунок 1 показывает наличие толстой стружки при отводе фрезы от обрабатываемой поверхности, когда та вращается, вследствие чего на инструмент оказывается максимальная нагрузка. Затем это усилие очень быстро исчезает, что вызывает небольшие колебания фрезы, когда очередная вставная режущая пластина в державке для режущего инструмента включается в процесс обработки, что вызывает увеличение усилия на инструмент вместе с нагрузкой на подшипники шпинделя машины.

Обработка пресс-форм фрезерование

Рисунок 1. 

Начало обработки детали при прямом врезании фрезы — толстая стружка на выходеЕще до того, как фреза полностью войдет в заготовку, на выходе появляется толстая стружка, вызывающая вибрацию, повреждение режущих кромок и сокращение срока службы инструмента.

Все это происходит на очень высокой скорости, приводя к возникновению дребезжащего звука, который сохраняется, пока центральная осевая линия фрезы не пройдет край обрабатываемой формы. Когда фреза переместится в эту позицию, на выходе естественным образом появится тонкая стружка. Вы можете легко увидеть разницу в толщине линий в самой дальней точке на правой стороне.

Торцовое фрезерование с круговой подачей 

Примечательно, что при использовании торцового фрезерования с круговой подачей (см. Рисунок 2) тонкая стружка будет покидать фрезу с самого начала процесса обработки, независимо от положения центральной осевой линии фрезы. В этом случае устраняются колебания инструмента из-за давления, а также возникновение/ослабление нагрузки на подшипники шпинделя машины.

Начало обработки детали при круговом врезании

Рисунок 2. Начало обработки детали при
круговом врезании.

Круговое врезание позволяет добиться минимальной толщины стружки на выходе,
снижая вибрацию и продлевая срок службы инструмента.

Таким образом, техника торцового фрезерования с круговой подачей не только устраняет проблему вибрации, увеличивая срок службы инструмента и производительность процесса обработки, но и снижает износ подшипников шпинделя станка, а также делает процесс обработки более предсказуемым. Такая предсказуемость позволяет оператору машины покидать рабочее место с полной уверенностью в том, что по возвращении не возникнет сюрпризов.

Получать тонкую стружку на выходе также позволяет и радиальное перемещение фрезы под углом к ​​обрабатываемой поверхности. Если фреза начинает процесс обработки под углом в 20°-30° к обрабатываемой поверхности, возникает тот же самый эффект, как и при торцовом фрезеровании с круговой подачей. Этот вариант уместен при использовании упрощенного программирования машины.

Метод винтовой интерполяции

Метод винтовой интерполяции (см. Рисунок 3), в свою очередь, используется для обработки выемок или создания отверстий в форме с помощью фрезы.

 

Фрезерование пресс-форм - круговое врезание

Рисунок 3. Круговое врезание при круговом интерполировании.

Круговое врезание при осуществлении кругового интерполирования позволяет добиться минимальной толщины стружки на выходе и минимизировать углы врезания,
снизив вибрацию и получив максимальную производительность.

Работа фрезы начинается с действий над формой, после чего она перемещается по круговой траектории и начинает углубляться в форму, инициируя процесс обработки. Получить тонкую стружку при выполнении этой операции немного легче, потому что необходимо лишь одно дополнительное круговое перемещение фрезы над формой — фреза просто начнет работу немного выше и будет перемещаться согласно круговому шаблону, углубляясь в поверхность самой формы. Многие не выполняют этот дополнительный шаг и становятся свидетелями все того же негативного эффекта вибрации, сокращенного срока службы инструмента и т. д.

Торцовое фрезерование с глубоким врезанием

Вам придется обзавестись приличным опытом в области позиционирования фрезы над формой, чтобы добиваться нужной точности. При торцовом фрезеровании с глубоким врезанием, 70-процентное врезание является оптимальным. Это дает твердосплавным пластинам время на сжатие соразмерно усилию на инструмент, и тонкая стружка на выходе позволяет постепенно уменьшать это сжатие. Опять же все это происходит очень быстро, но твердосплавные пластины не очень хорошо единовременно снимают давление толстой стружки – резкая смена нагрузки от сжатия к растяжению становится причиной откалывания карбида на выходе. Тогда как при неглубоком врезании, которое применяется главным образом при контурной обработке, врезание на 25 % от диаметра фрезы является оптимальным с точки зрения срока службы инструмента и производительности.

Важно иметь в виду возможные последствия появления толстой стружки на выходе из-за положения фрезы над формой. Большинство производителей центруют фрезу над центром обрабатываемой детали, и на выходе возникает толстая стружка. Вместо этого процесс должен быть оптимизирован для обеспечения наименьшей толщины стружки.

Попутное и встречное фрезерование

Также важно различать фрезерование по подаче (попутное фрезерование) и фрезерование против подачи (встречное фрезерование). Оба метода соотносятся с позиционированием фрезы над формой. При фрезеровании против подачи фреза смещена в правую сторону, что опять-таки приводит к появлению толстой стружки на выходе. При осуществлении прохода с фрезерованием по подаче фреза смещена в левую сторону, и стружка на выходе получается тонкой. Этот процесс называется фрезерованием по подаче, потому что режущий эффект достигается за счет вращения фрезы в одном направлении с подачей материала. При фрезеровании против подачи фреза ограничена сжимающими силами.

Непрерывное врезание фрезы

Непрерывное врезание фрезы является еще одним методом выхода на оптимизированную производительность. Следует отметить, что ширина прохода (ширина обрабатываемого материала) остается неизменной на протяжении всего процесса обработки. Наиболее часто при изготовлении моделей, штампов и пресс форм фреза движется вокруг формы, придавая последней различные особенности. Подобный результат должен достигаться с помощью перемещения фрезы по запрограммированному радиусу, а не ряда прямолинейных проходов (см. Рисунок 4).

Траектория резания при торцовом фрезеровании

Рисунок 4. Траектория резания при торцовом фрезеровании.

Фреза должна непрерывно взаимодействовать с заготовкой.

Многие производители используют прямолинейные проходы, но это не очень хорошая ситуация, потому что подобные действия нагружают и разгружают шпиндель, инициируют вибрацию, сокращают срок службы инструмента и значительно снижают общую производительность станка. Когда торцовое фрезерование с круговой подачей используется для начала обработки компонента, и фреза перемещается по определенному радиусу при достижении угловых частей заготовки, мы можем получить тонкую стружку на выходе, сохранить уровень врезания постоянным (даже по углам) и обеспечить устойчивость.

Стружкообразование и позиционирование фрезы

Обработка над пазами или отверстиями сделает процесс небезопасным, поэтому проведите повторное позиционирование фрезы и доработайте программу, чтобы  на выходе постоянно была тонкая стружка. Опять же, многие производители вносят в программу работы фрезы прохождение непосредственно над полостями (см. Рисунок 5, верхняя часть).  Подобный подход не только инициирует вибрации и неустойчивость, которые обсуждались ранее, но и осуществляет фрезерование против подачи и фрезерование по подаче  на одном и том же пути перемещения фрезы, усиливая нежелательные эффекты. Вместо этого производители должны использовать пути справа. Необходимо провести круговое врезание, поддерживая непрерывность процесса — это позволит получить тонкую стружку на выходе (см. Рисунок 5, нижняя часть).

Фрезерование для обработки пресс-форм

 

Рисунок 5. Стружкообразование и позиционирование фрезы.

Обработка над прорезями или отверстиями, присутствующими в компоненте,
сделает процесс небезопасным.

Повторное позиционирование фрезы и обработка с огибанием этих полостей приведет к увеличению безопасности и позволит выйти на максимальную производительность.

Обработка пресс-форм, моделей, штампов: профилирование

При изготовлении моделей, штампов и пресс форм проводится значительный объем работ по профилированию, что позволяет придать формируемому компоненту необходимые особенности. Все те же техники торцового фрезерования с круговой подачей и непрерывного врезания путем перемещения фрезы по запрограммированному радиусу позволяют получить тонкую стружку на выходе, что приводит к максимальной производительности (см. Рисунок 6). 

Фрезерование - траектория резания при контурной обработке внешних углов

Рисунок 6. Траектория резания при контурной обработке внешних углов.

Запрограммируйте перемещения по радиусу таким образом, чтобы фреза огибала углы, а не останавливалась для изменения направления обработки.

Изготовление моделей, штампов и пресс форм предполагает обработку множества внутренних углов, и никто вам не скажет, будет ли фреза вибрировать при достижении того или иного угла. Чтобы исключить проблемы, дуга врезания при приближении к внутреннему углу должна быть около 50 градусов. Однако когда фреза входит в угол, эта дуга врезания увеличивается до 140 градусов из-за материала, возникающего перед инструментом в тех областях, которые еще не были обработаны. Многие производители предусматривают 90-градусное изменение направления, чтобы начать обработку другой области формы. Это вызывает вибрацию, потому что дуга врезания превышает 90 градусов и нагрузка на фрезу снижается.

Это значит, что запрограммированное изменение направления фактически заставляет машину полностью остановить движение фрезы, в результате чего давление на инструмент теряется и начинается вибрация. Затем фреза начинает перемещаться в другом направлении, после чего давление и нагрузка на инструмент снова возрастают. Во время повышения усилия на инструмент и нагрузки на шпиндель, фреза будет продолжать вибрировать, пока уровень нагрузки не станет достаточно высоким, чтобы стабилизировать шпиндель. Наиболее корректным в данном случае будет использование запрограммированных радиусов, чтобы поддерживать непрерывное врезание, удерживать усилие на шпиндель и фрезу, а также  избегать остановки машины (см. Рисунок 7).

Траектория резания внутренних углов при фрезеровании

Рисунок 7. Траектория резания внутренних углов — концевое измельчение.

Обработка углов часто инициирует вибрацию; корректное программирование обхода углов
позволит добиться увеличения срока службы инструмента и приведет к притоку данных
для расчета режимов резания на станке с ЧПУ. Рекомендуем рассмотреть изменение дуги врезания при прямом врезании в углы.

Вывод

Фрезерование с использованием твердосплавных штырей - методика Даже самые лучшие инструменты могут не соответствовать своему потенциалу, если не используются правильные методы. Тем не менее, если вы не будете забывать про золотое правило фрезерования – обеспечение толстой стружки на входе и тонкой стружки на выходе при изготовлении моделей, штампов и пресс форм –
и применять вышеописанные методики, то сможете обеспечить наименьшую возможную толщину стружки при выходе из разреза. Правильный режущий эффект и стружкообразование позволяют сэкономить время, деньги и обеспечить стабильный процесс.

Золотое правило фрезерования с использованием твердосплавных пластин – толстая стружка на входе и тонкая стружка на выходе. 

Следите за тем, чтобы толщина стружки на выходе была минимальной.

 

 

Перевод статьи «Essential Cutting Strategies for Mold Machining» с сайта MoldMaking Technology, автор Troy Stashi (Трой Сташи).



Понравилась статья? Поделитесь: