Стратегии использования высокоскоростных фрезерных инструментов

Существует столько же мнений о высокоскоростном фрезеровании небольшими фрезерными инструментами и их надлежащем использовании в обрабатывающей промышленности, сколько существует гаек и болтов. Преимущество высокоскоростного фрезерования заключается в том, что оно позволяет снизить нагрузку на резание и скорость стружки, обеспечивая лучшее качество поверхности. В нашем мире высокоскоростной, высокоточной и высокопроизводительной обработки существует сочетание многих моментов для создания идеальной детали. В DATRON мы продвигаем стратегию правильной конфигурации станков DATRON, инструментов для удержания материала и режущих инструментов с оптимизированной скоростью и подачей, чтобы определить эту стратегию.

5 необходимых условий для достижения успеха в высокоскоростном фрезеровании:

1. Высокоскоростной/частотный шпиндель без вибрации
2. Жесткие оси X, Y и Z без вибраций.
3. Жесткая, полная опора, без вибрации.
4. Инструмент без вибрации
5. Оптимизированная программа с правильными подачами и скоростями

Это обсуждение будет касаться четвертого пункта, инструментов.

Итак, ваша мастерская приобрела высокоскоростной фрезерный станок, и вам была представлена ​​программа для запуска. Это может быть один тестовый экземпляр, несколько или серийный выпуск из сотен экземпляров. Нет сомнений в том, что фрезерный станок будет работать, этот процесс был подтвержден до его покупки. Таким образом, рабочие приспособления и инструменты во многом определят успех этой работы.

Для обсуждения мы предположим, что остальные четыре пункта, описанные выше, были соблюдены (бесшумный шпиндель скорости/частоты, отсутствие вибрации по осям X, Y и Z, жесткая полная опора без вибрации, оптимизированная программа), поэтому давайте обсудим стратегии высокоскоростного фрезерного инструмента. .

Состав высокоскоростных фрезерных инструментов

Быстрорежущая сталь или карбид? Мы все можем согласиться с тем, что вибрация является убийцей, особенно при высокоскоростном фрезеровании. Работа на более высоких скоростях и подачах для соответствия производительности, стоимости и достижения наилучшей отделки диктует использование наиболее жесткого и безвибрационного инструмента. Существует потенциал гибкости инструментов из быстрорежущей стали и вибрации при высоких скоростях. Таким образом, потребность в жесткой оснастке склоняется к твердосплавной… высококачественной, твердой, мелкозернистой твердосплавной оснастке.

Проектирование высокоскоростных фрезерных инструментов

Геометрическая конструкция высокоскоростных твердосплавных инструментов, и в частности инструментов DATRON, позволяет наиболее качественно и чисто резать материал на высоких скоростях и скоростях подачи. Это позволит выполнять тяжелые черновые проходы, создавая полноценную стружку без закручивания, направляя всю энергию резания шпинделя на удаление материала.

Удержание высокоскоростных фрезерных инструментов

Далее следует правильное удерживание инструмента. Вибрация в инструментах обычно является результатом использования инструментов, не предназначенных для высокоскоростного фрезерования, неправильно сбалансированных инструментов или инструментов, неправильно закрепленных. Как со шпинделями с прямым хвостовиком, так и со сбалансированными резцедержателями для шпинделей HSK можно добиться резания без вибраций. Для правильной загрузки инструмента (инструменты с прямым хвостовиком с латунным стопорным кольцом или инструментальные держатели HSK) требуется пространство 20% или 4-6 мм между вершиной или выходом из канавки и стопорным кольцом или инструментальным держателем HSK. Это позволяет стружке свободно отходить от инструмента при фрезеровании. Однако только приблизительно 80% вала должно быть заполнено цангой с прямым зажимом или держателем инструмента HSK. Верхняя часть инструмента не должна соприкасаться с верхней частью цанги или держателя инструмента HSK. Это может привести к повреждению шпинделя.

Подачи и скорости для высокоскоростных фрезерных инструментов (плюс удаление стружки)

Теперь самое интересное. Какая оптимальная скорость и подача? А для какого типа удаления стружки у вас должна быть программа?

Как правило, стратегия фрезерования с использованием высокоскоростных фрез не будет идти по тому же пути, что и обычные, массовые (невысокоскоростные) фрезерные станки. Возможность использовать инструменты меньшего размера быстрее, чище и с высокой подачей позволяет выполнять несколько проходов с более коротким временем цикла, чем стандартные методы механической обработки. Высококачественная отделка устраняет необходимость в дополнительных процессах второго и третьего этапов, обычно необходимых при фрезеровании на обычных станках.

Имея это в виду, ваша стратегия будет включать набор инструментов, которые будут соответствовать вашим наиболее распространенным методам фрезерования. Это также позволяет вам «набирать» подачу и скорость выбранных инструментов и искать наилучшие скорость и скорость подачи для каждого инструмента и операции фрезерования. Это можно сделать различными способами:тестирование постукиванием, тестирование вибрацией, тестирование октавы (гармонического тона) или старомодный метод Trail and Test. Конечная цель состоит в том, чтобы найти наилучшие скорости подачи и скорости для достижения наилучших результатов. Большинство успешных операторов DATRON будут использовать метод проб и испытаний.

Опубликованная скорость (об/мин) и подача (ход резания) являются хорошими отправными точками, но в лучшем случае являются только отправными точками. Вы должны учитывать станок, шпиндель, материал и инструмент? Помните, что для максимизации вашей стратегии необходимо сочетание нескольких факторов:высокоскоростной/частотный шпиндель, жесткость и допуски по осям X, Y и Z, жесткая заготовка. Тип инструмента (геометрический дизайн, диаметр, канавка, длина и крепление инструмента) и глубина прохода влияют на подачу и скорость.

Есть также несколько аномалий в высокоскоростном фрезеровании. При высокоскоростном фрезеровании дребезжание и вибрация являются убийцей и обычно заставляют оператора снижать скорость и/или подачу. Однако в сообществе специалистов по высокоскоростному фрезерованию во многих случаях проблема может быть решена путем ее набора, увеличения скорости, обеспечивающей лучшую подачу и лучшую загрузку стружки.

Проверка загрузки чипа

Нагрузка на стружку — это фактическая толщина стружки, образующейся в процессе обработки. Это отражение комбинации скорости подачи фрезы (движения в материале) и скорости (насколько быстро она вращается; об/мин). Слишком большое количество стружки приведет к неудовлетворительному качеству кромки и/или смещению детали из-за повышенного давления резания. Это создаст большую нагрузку на шпиндель и инструмент (риск поломки) и, безусловно, вызовет повышенный износ инструмента… в конечном итоге сокращается срок службы. Необходимость в хорошей загрузке стружки помогает уменьшить основную причину потери инструмента:нагрев. Тепло создается за счет трения режущего действия инструмента о режущую кромку материала. При надлежащем удалении стружки происходит выделение тепла, выделяемого при резании, что снижает вероятность повреждения инструмента.

Нагрузка на стружку измеряется в тысячных долях дюйма (т. е. 0,010) и зависит от скорости вращения шпинделя и скорости подачи станка с ЧПУ. Количество канавок, длина канавки, диаметр хвостовика и глубина резания также влияют на количество стружки. Количество режущих кромок на инструменте определяет, как распределяется стружка. Инструмент с одной кромкой обеспечивает всю нагрузку на стружку во время оборота, в то время как инструмент с двойной кромкой распределяет нагрузку по двум кромкам и так далее.

Формула для определения нагрузки на чип:

Нагрузка стружки =скорость подачи/(об/мин x #режущие кромки)

Управление нагрузкой чипа:

Чтобы увеличить нагрузку на стружку:

• Увеличить скорость подачи
• Уменьшить доход на тысячу показов.
• Используйте меньше флейт

Чтобы уменьшить нагрузку на стружку:

• Уменьшить скорость подачи
• Увеличить доход на тысячу показов.
• Используйте больше флейты

Для справки диапазон стружки для концевых фрез DATRON будет следующим:
Диаметр 1 мм =0,01 мм (0,000394)
диаметр 20 мм =0,15 мм (0,7874)

Это во многом зависит от диаметра хвостовика и длины канавки. Всегда используйте наименьшую длину канавки для требуемой глубины фрезерования. Замедление производства, чтобы избежать дополнительных затрат на инструмент, редко бывает оправданным.

Способность нагружать стружку также зависит от геометрического дизайна производителя. Поэтому всегда необходимо знать спецификации производителя инструмента.

Наконец, наберите лучшую скорость и подайте в реальном приложении. Смотрите и слушайте. Отделка материала и шаг, который шпиндель делает с инструментом во время работы, дадут хорошее представление о том, идете ли вы в правильном или неправильном направлении. Протестировав инструменты перед тем, как указать их в рабочей среде, вы получите «передний край» для своего приложения. Знание того, когда вводится вибрация инструмента (с какой скоростью), позволит максимально приблизить работу инструмента к этому, не вводя разрушительных результатов. Это даст вам возможность максимально эффективно использовать инструмент, станок, шпиндель и программу для фрезерования наилучшей детали и чистовой обработки.