Почему фрезы с сегментом окружности повышают эффективность фрезеровки и качество поверхности

Шаровые фрезы еще не ушли в прошлое, как динозавры, но одно ясно: астероид уже ударил, и бочкообразная цунами на подходе. Приготовьтесь встречать фрезы с сегментом окружности (circle segment cutters).

При фрезеровке 3D-поверхностей форм шаровой фрезой специалисты знают: чем больше инструмент, тем больше шаг перехода (stepover), тем лучше чистота поверхности и короче время цикла. Например, фреза диаметром 0,125 дюйма требует шага 0,022 дюйма для высоты скоса 0,001 дюйма. Фреза диаметром 0,5 дюйма позволяет шаг 0,045 дюйма — более чем в два раза больше.

Теперь представьте инструмент с радиусом 1 фут (304 мм), вписанный в полость формы. Если бы это было возможно, шаг перехода мог бы достичь 0,31 дюйма — почти sevenfold прирост производительности.

Оказывается, этот фантастический сценарий вполне реализуем. Фрезы с сегментом окружности (barrel mills) быстро становятся стандартным инструментом для сложных операций финишной обработки в формообразовании, ортопедических имплантах, лопатках газовых турбин и других свободных поверхностях в авиации и энергетике.

Как следует из названия, такие фрезы содержат только небольшой сегмент радиуса, который имел бы шаровая фреза того же размера.

Именно гигантский дугообразный сегмент дает возможность резко увеличить шаг перехода без потери качества. Внутренние тесты и кейсы поставщиков подтверждают: некоторые пользователи сократили время цикла из часов в минуты и увеличили ресурс инструмента после внедрения стратегии barrel-фрезеровки.

Компания EMUGE Corp. сыграла ключевую роль в популяризации таких фрез, тесно сотрудничая с разработчиками CAM-систем Open Mind и Mastercam для создания специальных траекторий.

Типы фрез с сегментом окружности

Существует четыре формы: бочкообразные (barrel), овальные (oval), линзовидные (lens) и конические (taper). Каждая требует 5-осевого станка и специальной постпроцессорной программы. Краткий обзор:

Бочкообразные (barrel): Форма виски-бочки или кега — одна из первых конструкций. Применение ограничено обработкой полых скосов на вертикальных стенках, похоже на работу lollipop-фрезы, но намного быстрее.

Овальные (oval): В профиле напоминают пулю: маленький шаровой нос переходит в большой радиус по бокам. Компактная форма позволяет работать в тесных пространствах — отличный вариант для финишной обработки конических стенок и смежных плоскостей различных деталей.

Линзовидные (lens): Выглядят как обычные торцовые фрезы, но с мягкой кривой на рабочем конце. Хорошо подходят для полуфинишной и финишной обработки пологих криволинейных поверхностей, например, полостей форм для литья под давлением.

Конические (taper): Содержат длинный конический участок, как заточенный карандаш, с маленьким радиусом на конце. Этот конус — на самом деле очень большой дуговой сегмент, что делает эту фрезу наиболее агрессивной по шагу перехода. Перед покупкой настоятельно рекомендуется консультироваться с экспертами о способности станка к такой обработке.

Мнение экспертов

«Наш технический центр в Великобритании возглавляет работу в этой сфере и имеет обширный опыт в авиации и медицине, хотя формообразование тоже актуально», — говорит Якоб Рак, инженер-приложений KYOCERA SGS Precision Tools. «Сейчас на рынке самая популярная форма — коническая. Поэтому мы запустили серии MultiCarb для сталей и жаропрочных сплавов и S-Carb APF-B для цветных металлов — обе конические, дающие сокращение времени цикла на 90% и более по сравнению с шаровыми фрезами».

Для поддержки KYOCERA SGS закупила 5-осевой станок DMG Mori в свой Tech Center в Манро-Фоллс, Огайо, для тестов и поддержки клиентов. «Шаровые фрезы всегда будут нужны, но circle segment инструменты открывают совершенно новые возможности», — добавляет Рак.

Дэн Дуарон, менеджер по фрезам EMUGE (Вест-Бойлстон, Массачусетс), согласен: «Любая деталь с большими скошенными поверхностями — шины, блински турбин — кандидат на circle segment. Главный барьер — заставить цехи экспериментировать с новой технологией. Это требует времени на тесты и программирование, но те, кто попробовал, не возвращаются назад».

Специалист EMUGE Эван Данкансон предупреждает: не все станки подходят. «В зависимости от слияний поверхностей и допусков, старые или низкокачественные станки могут «заикаться» на острых углах, оставляя следы. Но преимущества слишком велики, чтобы их игнорировать».

Используете ли вы circle segment фрезы или планируете? Делитесь в комментариях.