Ленточка этой двузубой концевой фрезы со сферическим торцом производства Advanced Tool имеет правильную толщину, а перемычка расположена по центру фрезы. Режущая кромка имеет форму буквы «S» (спиральная кромка), которая проходит сверху вниз. Спиральная кромка концевой фрезы отличается усовершенствованной геометрией, позволяющей сократить контакт с заготовкой и снизить давление на кромку

Ленточка этой двузубой концевой фрезы со сферическим торцом производства Advanced Tool имеет правильную толщину, а перемычка расположена по центру фрезы. Режущая кромка имеет форму буквы «S» (спиральная кромка), которая проходит сверху вниз. Спиральная кромка концевой фрезы отличается усовершенствованной геометрией, позволяющей сократить контакт с заготовкой и снизить давление на кромку

В случае эффективного стружкообразования при работе концевой фрезы выигрывают все: конечный пользователь, покупатель, производитель режущего инструмента и дистрибьютор. Достичь этого, если имеющийся инструмент движется по правильной траектории и работает с параметрами, повышающими его продуктивность, можно только при наличии правильной геометрии, основы и покрытия концевой фрезы.

«Все дело в оптимизации», – утверждает Шерри ДеПерно (Sherry DePerno), президент и главный исполнительный директор компании Advanced Tool Inc. (г. Мерси, штат Нью-Йорк, США), которая производит исключительно твердосплавные концевые фрезы. Оптимизировав все параметры концевой фрезы для выполнения определенных работ, во время изготовления инструмента важно обеспечить стабильность результатов. «При каждой установке нового инструмента оператор должен получать одинаковое количество деталей. Какие-либо отклонения здесь недопустимы».

Инженер-аналитик компании M.A. Ford Manufacturing Co. Inc. (г. Давенпорт, США) Гэри Шмидт (Gary Schmidt) подтверждает, что важно изучить все аспекты сферы применения, чтобы разработать не просто приемлемую, а идеальную твердосплавную концевую фрезу. «Правильный инструмент можно найти только тогда, когда вы знаете, какой результат хотите получить».

Одним из ключевых аспектов при выборе режущего инструмента является обрабатываемый материал. Шмидт вспоминает одно авиакосмическое предприятие, которое столкнулось с проблемой обработки редкого, трудно поддающегося резанию материала. Компания M.A. Ford проводила сравнительный анализ материала заказчика с подобным материалом, для обработки которого уже была разработана геометрия. «В конце концов мы порекомендовали использовать стандартную высокопроизводительную концевую фрезу, но с небольшими изменениями, – поясняет он. – Сравнительный анализ обрабатываемых материалов оказался очень полезен».

Разрабатывая новые решения, компания Advanced Tool проводит фирменную проверку износостойкости, которая включает микроскопическое исследование процесса износа концевой фрезы, а также анализ методом конечных элементов для определения дальнейшего направления работы. Опираясь на полученные результаты, производитель определяет необходимость изменения основы, геометрии или покрытия. «Мы изменяем лишь один или два элемента и отталкиваемся от этого, – говорит ДеПерно. – Затем устанавливаем инструмент, делаем еще одну проверку на износостойкость и анализируем, получилось ли у нас приблизиться к нужному результату».

ДеПерно отмечает, что, например, при сильном износе инструмента специалисты компании Advanced Tool исследуют его геометрию, поскольку зачастую причиной является именно она. Для повышения производительности может потребоваться коррекция толщины стержня, задних или передних углов, угла подъема винтовой линии. Дефекты изготовления инструмента также могут вызывать проблемы. Например, если перемычка слишком тонкая, в верхней части инструмента образуется «мертвая зона». Из-за этого обработка будет проводиться под сильным давлением, что, в свою очередь, приведет к преждевременному износу фрезы.

Инструмент может быстро изнашиваться и неэффективно работать и в том случае, если пользователь не знает особенностей инструмента. «Безусловно, все хотят, чтобы установка инструмента была максимально простой: вставить фрезу в цангу и начать работу. В конечном счете все же нужно ориентироваться на результат», – отмечает ДеПерно.

Перемычка этой двузубой концевой фрезы со сферическим торцом «brand X» очень тонкая. Из-за этого инструмент не работает должным образом, так как секция слишком слабая и может сломаться в процессе работы. Фреза также отличается низким качеством обработки поверхности: это видно по мелким горизонтальным линиям на режущей кромке

Перемычка этой двузубой концевой фрезы со сферическим торцом «brand X» очень тонкая. Из-за этого инструмент не работает должным образом, так как секция слишком слабая и может сломаться в процессе работы. Фреза также отличается низким качеством обработки поверхности: это видно по мелким горизонтальным линиям на режущей кромке

Чтобы достичь желаемого результата, основа должна соответствовать обрабатываемому материалу. «Есть один малоизвестный факт: алюминий склонен сцепляться с кобальтом, содержащимся в твердом сплаве, – поясняет Шмидт из M.A. Ford. – Твердосплавная основа содержит не более 6 % кобальта, что идеально подходит для обработки алюминия».

Также он добавляет: чем ниже процент содержания кобальта, тем выше прочность твердого сплава, поэтому концевые фрезы с 6% содержанием кобальта могут обрабатывать абразивные материалы. Но если используется инструмент с большой поперечной прочностью на разрыв, содержание кобальта должно достигать 12 %. Кобальт является связующим элементом для частиц вольфрама в сплаве. Поскольку кобальт мягче карбида, уменьшение его содержания в сплаве делает инструмент более жестким. Увеличение процента содержания кобальта сделает инструмент не таким жестким, но более прочным, в частности, в плане сопротивления поперечному разрыву.

По мнению Шмидта, хотя для оптимизации работы концевой фрезы должна быть задействована вся геометрия, определяющую роль играет режущая кромка. Однако при проектировании инструментов приходится идти на компромиссы. Например, инструмент с большим передним углом легко режет материал и минимизирует деформацию, но не всегда является долговечным. С другой стороны, нанесение покрытия на кромку может повысить износостойкость, но на малых подачах может привести к истиранию и деформации поверхности заготовки.

Эта двузубая концевая фреза со сферическим торцом «brand Y» имеет очень толстую перемычку. А это значит, что есть большая «мертвая зона», которая не подвергается обработке, и во время работы концевая фреза находится под большим давлением. Это может привести к ее преждевременному выходу из строя или поломке. Кроме того, данный инструмент имеет прямую ленточку – в отличие от спиральной фрезы кромка выполнена не в форме буквы «S». С такой фрезой необходимо прилагать больше усилий в процессе работы, при этом инструмент будет затупляться быстрее

Эта двузубая концевая фреза со сферическим торцом «brand Y» имеет очень толстую перемычку. А это значит, что есть большая «мертвая зона», которая не подвергается обработке, и во время работы концевая фреза находится под большим давлением. Это может привести к ее преждевременному выходу из строя или поломке. Кроме того, данный инструмент имеет прямую ленточку – в отличие от спиральной фрезы кромка выполнена не в форме буквы «S». С такой фрезой необходимо прилагать больше усилий в процессе работы, при этом инструмент будет затупляться быстрее

Тепло – еще один враг режущего инструмента, но оно может быть минимизировано за счет покрытия. Шмидт поясняет, что высокий уровень тепла при обработке, например, очень пластичных материалов улучшает процесс образования и удаления стружки. «Во многих случаях нанесение на концевые фрезы покрытия, используемого на закаленных материалах, может оказаться полезным ввиду его устойчивости к высоким температурам».

Шмидт добавляет, что предварительная обработка концевой фрезы перед нанесением покрытия улучшает поверхность твердого сплава и адгезию будущего покрытия. А обработка после нанесения повышает качество отделочного покрытия и оптимизирует удаление стружки.

Данная четырехзубая высокопроизводительная концевая фреза от M.A. Ford имеет улучшенную защиту углов и усовершенствованную геометрию

Данная четырехзубая высокопроизводительная концевая фреза от M.A. Ford имеет улучшенную защиту углов и усовершенствованную геометрию

Оптимизация концевой фрезы под конкретное применение требует дополнительных денежных средств, но результат стоит того. «Когда мне говорят, что наши инструменты стоят слишком дорого, я в свою очередь спрашиваю, всегда ли они получают одно и то же количество продукции на выходе, – говорит ДеПерно. – Если ответ отрицательный, значит, их инструмент обходится гораздо дороже нашего».

Несмотря на все вышесказанное, не только производители инструментов должны принимать активное участие в оптимизации концевых фрез. В идеале клиент, по словам ДеПерно, должен определять рабочие показатели концевой фрезы, ведь усовершенствовать инструмент без измерений на рабочем месте очень сложно.

При поиске идеальной концевой фрезы Шмидт рекомендует пользователям постоянно искать более совершенные методы и решения. «Они всегда рядом».

Источник: перевод статьи
Elements for successful endmilling,
Cutting Tool Engineering (CTE)

Автор статьи:
Алан Рихтер (Alan Richter),

редактор



Понравилась статья? Поделитесь: