Разница между одноточечным резаком и многоточечным резаком

Механическая обработка или резка металла — это один из вторичных производственных процессов, при котором лишний материал постепенно удаляется с заготовки, чтобы придать желаемую отделку, размеры и допуски. Чтобы удовлетворить потребность в эффективной и экономичной обработке широкого спектра материалов различными способами, за прошедшие годы появилось несколько соответствующих процессов. В широком смысле эти процессы можно разделить на обычную механическую обработку (макро- и микрообработку), абразивную чистовую обработку и нетрадиционную механическую обработку (НТМ). Обычные процессы обработки хорошо отработаны и состоят из большого количества операций для создания различных элементов. Например, токарная обработка, фрезерование, нарезание резьбы, накатка, торцовка, сверление, растачивание, развертывание и т. д. Все эти операции выполняются с помощью режущего инструмента, который фактически снимает материал с заготовки в виде стружки.

Режущий инструмент , также называемый фрезой, представляет собой клиновидное устройство с острыми краями, которое сжимает тонкий слой материала заготовки, чтобы срезать его с формы стружки во время обработки. Во время обработки станок фактически удерживает фрезу и заготовку и в то же время сообщает требуемые относительные движения (скорость, подача, глубина резания). Таким образом, фреза является неотъемлемой частью каждой обычной операции механической обработки; однако его форма и размер могут варьироваться в зависимости от создаваемого элемента и выполняемой операции. Какой бы ни была геометрия фрезы, она должна состоять из острой режущей кромки, чтобы плавно удалять материал, требуя минимальных усилий. передовой В основном это одна прямая или криволинейная кромка, образованная пересечением любых двух поверхностей режущей кромки инструмента (передняя поверхность, главная боковая поверхность и вспомогательная боковая поверхность). В зависимости от количества режущих кромок фрезы можно разделить на одноточечные и многоточечные.

Однолезвийный резак содержит только одну основную режущую кромку, которая может активно участвовать в съеме материала во время обработки. Таким образом, одна режущая кромка удаляет весь объем материала за один проход. В отличие от этого, многогранный резак состоит как минимум из двух режущих кромок, и все они могут в равной степени участвовать в съеме материала за один проход. Таким образом, нагрузка на стружку на режущую кромку значительно снижается. Токарные, формообразующие, строгальные, расточные, нарезные и др. операции выполняются с помощью однолезвийной фрезы; в то время как фрезерование, сверление, накатка, развертывание и т. д. используют многоточечный резак. Многолезвийная фреза может содержать от двух (сверло или концевая фреза) до сотен режущих кромок (абразивные круги шлифовального круга). Различия между одноточечными и многоточечными фрезами приведены ниже в виде таблицы.

Таблица:Различия между одноточечными и многоточечными фрезами

Количество режущих кромок: Как следует из названия, одноточечные режущие инструменты состоят только из одной основной режущей кромки. Эта кромка участвует в съеме материала на протяжении всего прохода при обработке. При следующем проходе можно использовать ту же режущую кромку или заменить ее на новую, более острую. Стоит отметить, что такие фрезы могут содержать более одной режущей кромки одновременно на инструменте; тем не менее, только одна будет задействована во время обработки (например, рассмотрим токарный инструмент на основе пластины, который обычно содержит 3 или 4 режущие кромки, присутствующие на корпусе инструмента одновременно, но только одна участвует в резании). В отличие от этого, многолезвийные фрезы содержат более одной режущей кромки, и все (или большинство из них) активно участвуют в резке за один проход.

Контакт между фрезой и заготовкой и его последствия: Когда обработка выполняется одноточечной фрезой, только одна режущая кромка остается в постоянном контакте с заготовкой. Это вызывает резкое повышение температуры инструмента, что приводит к термическим повреждениям фрезы, таким как повышенная скорость износа, пластическая деформация, снижение стойкости инструмента и т. д. Таким образом, следует принять надлежащие меры предосторожности (такие как меньшая скорость, подача и глубина резания, применение охлаждающей жидкости, изолирующее покрытие). на фрезе и т. д.) необходимо снять, чтобы избавиться от таких повреждений. С другой стороны, в многолезвийной фрезе либо все (например, сверление, развертывание и т. д.), либо только некоторые из них взаимодействуют с заготовкой (например, зубофрезерование, протяжка и т. д.). Обычно фрезы с большим количеством кромок удаляют материал за счет одновременного включения и выключения режущих кромок. Это защищает резак от перегрева, давая достаточно времени для рассеивания тепла во время периода расцепления. Однако прерывистая резка может увеличить вибрацию и неуравновешенные силы.

Нагрузка чипа: Само собой разумеется, что во время обработки фреза сжимает тонкий слой обрабатываемого материала и постепенно срезает его. Таким образом, в каждое мгновение движение фрезы ограничено участком обрабатываемого материала, который предполагается удалить. Эта область материала заготовки непосредственно перед фрезой в определенный момент называется стружкообразованием. Математически это может быть выражено произведением подачи и глубины резания (s×t) и может быть выражено либо в единицу времени, либо в единицах оборота. В случае однолезвийной фрезы вся нагрузка на стружку приходится только на одну режущую кромку; в то время как в многолезвийной фрезе вся нагрузка на стружку распределяется между всеми режущими кромками, и, таким образом, каждая кромка подвергается значительно меньшей нагрузке на стружку.

Предусмотрена более высокая скорость, подача и глубина резания: При использовании одноточечной фрезы, если используются более высокие скорость, подача и глубина резания, режущая кромка будет подвергаться более высокой нагрузке на стружку, и, таким образом, инструмент может преждевременно выйти из строя из-за катастрофической поломки. С многоточечной фрезой можно использовать более высокую скорость, подачу и глубину резания без каких-либо ощутимых проблем. Поскольку скорость съема материала (MRR) пропорциональна скорости резания, подаче и глубине резания (MRR =1000V.s.t), такие фрезы могут обеспечить более высокую MRR, что, следовательно, способствует повышению производительности.

Поломка режущей кромки: При обработке одноточечной фрезой, в случае незапланированной поломки одной режущей кромки по какой-либо непреодолимой причине (например, неоднородность обрабатываемого материала, вибрация, забивание стружкой, неисправность станка и т. д.), операцию необходимо в обязательном порядке остановить для замены резак на новый. Однако в аналогичном случае с многолезвийными резцами (т. е. при поломке одной кромки) операцию можно без особых проблем провести с помощью других неповрежденных режущих кромок. Однако это возможно не во всех сценариях, особенно когда инструмент состоит из меньшего количества режущих кромок.

Дизайн и изготовление: Благодаря простой геометрии однолезвийные фрезы просты в проектировании и изготовлении по сравнению с многолезвийными фрезами.

В этой статье представлено научное сравнение однолезвийных и многолезвийных фрез. Автор также предлагает вам просмотреть следующие ссылки для лучшего понимания темы.

• Обработка и станки, А. Б. Чаттопадхьяй (1 ^st издание, Wiley).
• Manufacturing Engineering and Technology:SI Edition, авторы С. Калпакджян и С. Р. Шмид (7 ^th издание, Pearson Ed Asia).