Образование щепок при ЧПУ-обработке: понимание процесса

Механика образования щепок

Образование щепок (chip formation) происходит в зоне контакта режущего инструмента с краем обрабатываемого материала. Это часть процесса ЧПУ-обработки (CNC machining), который обычно происходит при фрезеровке, шлифовке, хонинге и токарной обработке. В этих техниках щепки формируются схожим образом. Движение инструмента создает сдвиговую плоскость, а в зависимости от материала типы щепок различаются: прерывистые или непрерывные, также прерывистые с наростом на краю; каждый тип тщательно изучают, так как влияет на работу станка и качество детали.

Влияние материала

Прочность материала влияет на тип щепок. Прочные материалы не ломаются так легко, как слабые, поэтому щепки сходятся сплошной лентой. При обработке хрупких веществ образуются мелкие щепки, большее их количество сходит в зоне реза.

Типы щепок и их характеристики

• Прерывистые щепки — часты при хрупких материалах, малых углах реза или низких скоростях. Качество поверхности обычно низкое.
• Непрерывные щепки — считаются наиболее эффективными при резании.
• Зубчатые щепки (serrated) — образуются из металлов со смешанными зонами сдвига.
• Непрерывные с наростом на краю (built-up edge) — металлические щепки прилипают к режущему инструменту и могут свариться с ним при достаточном тепе. Типичны для мягких металлов; может привести к повреждению инструмента и заготовки.

Меры против нароста краев

При нарастании краев применяют: смазку, более острые инструменты, ультразвуковую вибрационную систему. Иногда используют ломку щепок (chip breaker) — канавку за режущим краем, предотвращающую прилипание и запутывание щепок. Другие формы и устройства также решают проблемы образования щепок.

Сложность анализа

Образование щепок изучают производители, особенно в точных операциях. Анализ затруднен: ЧПУ-обработка обычно предполагает высокую скорость деформации, а материал режущей части/заготовки, температура, охлаждающие жидкости влияют на явление. Геометрия режущего инструмента также усложняет анализ по сравнению с литьем, где формирование материала происходит в замкнутом объеме.