Рис 1: Циклы инструмента и рабочие условия при трохоидальном фрезеровании

Рис 1: Циклы инструмента и рабочие условия при трохоидальном фрезеровании

Некоторым инновациям нужно чуть больше времени, чтобы прижиться. Хорошим примером является трохоидальное фрезерование. Сам процесс был разработан несколько десятилетий назад, но лишь благодаря комбинации современных станков, быстродействующих систем управления и соответствующего программного обеспечения для автоматизированного программирования стало возможным оценить полный производственный потенциал этого метода.  
Достоинства трохоидального фрезерования звучат многообещающе. Малая сила резания и ее равномерное распределение вдоль всей длины режущей кромки позволяют производить обработку на более высоких скоростях и значительно сократить длительность технологической операции, в то же время продлевая срок службы инструмента и повышая качество обработки. Этот метод также эффективен при обработке высокопрочных и закаленных материалов. Каким образом такое увеличение эффективности стало возможным?

Все уже не так, как раньше

В трохоидальном фрезеровании инструмент вращается с постоянной скоростью. Однако он не выполняет линейные движения с постоянной скоростью подачи, характерные для традиционных инструментов при фрезеровании канавок и кромок, а скорее очень быстро движется по закрученным траекториям, называемым трохоидами (рис. 1). Совмещение подачи и круговых движений изменяет рабочие условия. Подача на зуб fz, ширина резания ae и угол охвата β постоянно меняются.

Традиционная система управления не сможет реализовать такую последовательность движений. Поэтому при работе с современным программным обеспечением для автоматизированного программирования важно найти такое сочетание указанных параметров, при котором средняя толщина стружки, и, соответственно, нагрузка на режущие пластины оставались бы все время неизменными. Это позволит избежать чрезмерной нагрузки на шпиндели и неравномерного распределения усилия, прикладываемого к режущим пластинам. Кроме того, в отличие от традиционного фрезерования, где при врезании в заготовку инструмент зачастую подвергается резкой механической нагрузке, в трохоидальном фрезеровании такой негативный эффект отсутствует.

Рис. 2: Малая сила резания благоприятно сказывается на размерной точности тонкостенных деталей

Рис. 2: Малая сила резания благоприятно сказывается на размерной точности тонкостенных деталей

Это положительно влияет на срок службы инструмента и качество детали. Трохоидальное фрезерование также позволяет производить тонкостенные детали с высоким качеством поверхности и размерной точностью (рис. 2).

Помимо этого, трохоидальное фрезерование значительно уменьшает термическую и механическую нагрузку на режущую кромку. Это связано с тем, что чем шире угол охвата, тем больше тепла, вырабатываемого в процессе обработки, передается на кромку инструмента. При трохоидальном фрезеровании угол охвата в процессе обработки составляет от 10° до 80°, что значительно меньше угла 180°, используемого для традиционного фрезерования канавок. Причина кроется в меньшем диаметре инструмента. При фрезеровании канавки с помощью трохоидального метода диаметр инструмента должен быть на 30% меньше диаметра канавки, чтобы дать инструменту возможность совершать круговые движения. Таким образом, меньший угол охвата и, соответственно, меньшая сила резания позволяют использовать инструменты с более длинной режущей кромкой.

Рис. 3: Трохоидальное фрезерование кармана при помощи DHC Hardline производства LMT Fette

Рис. 3: Трохоидальное фрезерование кармана при помощи DHC Hardline производства LMT Fette

Это означает, что в случае необходимости деталь может быть обработана за один проход, без изменения осевой подачи. Но это в теории. А что насчет практики?

Практический тест: трохоидальное фрезерование сокращает время обработки карманов на 70%

Машиностроительное предприятие изготовляет шайбы из легированной хром-молибден-ванадиевой стали. В процессе производства в изделии выполняются карманы размером 130 x 55 x 22 мм и твердостью 48 по шкале Роквелла (рис. 3). Раньше оператор использовал режущие инструменты с индексируемыми пластинами (диаметр 20 мм).

Рис. 4: Трохоидальное фрезерование существенно сокращает время обработки и увеличивает срок службы инструмента

Рис. 4: Трохоидальное фрезерование существенно сокращает время обработки и увеличивает срок службы инструмента

Чтобы протестировать метод трохоидального фрезерования, производитель решил использовать твердосплавную торцевую фрезу DHC HARDLINE от компании LMT Fette диаметром 12 мм, снабженную 4 режущими пластинами. Скорость резания составила 300 м/мин, а глубина резания ap – 22 мм, т.е. почти 2 x D. Максимальный угол охвата составил 24° при радиальной глубине ae = 0,5 мм.

Результат впечатляет. Время обработки сократилось с 12 до 3,7 минуты, а значит, экономия времени составила по крайней мере 70% (рис. 4). В то же время, если при традиционном фрезеровании одной пластины хватало на обработку 2 деталей, при трохоидальном фрезеровании инструмент даже после обработки 6 деталей не носил следов критического износа.

Приведенный выше пример наглядно демонстрирует потенциал трохоидального фрезерования. Этот метод доказал свою эффективность в решении большого количества задач. Осталось ответить только на один вопрос: когда вы будете готовы сменить траекторию?

Также смотрите видео про трохоидальное фрезерование по этой ссылке.

Источник материала: перевод статьи
THE SHORTEST PATH IS … A CURVE,
LMT Tool Systems GmbH 

Автор статьи:
Клеменс Мор (Clemens Mohr),
руководитель учебного центра
компании LMT Tools



Понравилась статья? Поделитесь: