Экспертное руководство по ЧПУ-обработке тонкостенных деталей: выбор инструмента, планирование траектории и контроль качества

Как производить тонкостенные детали ЧПУ-обработки? Необходимо учитывать влияние закрепления, резания и параметров на внутренние напряжения деталей, а также влияние режущих сил и режущего тепла на структуру деталей при резании. Как обеспечить точность детали и качество поверхности, рассмотрим три совета по обработке тонкостенных деталей.

Руководство и советы по обработке тонкостенных деталей: выбор режущего инструмента, траектории инструмента и др.

Выбор режущих инструментов

Выбор более рациональных режущих инструментов может напрямую повысить производительность. Обработка алюминиевых сплавов не предъявляет высоких требований к материалу режущего инструмента. Обычно можно использовать твердосплавные фрезы, а покрытие — безпокрыто или алмазное. При черновой обработке, когда не нужно учитывать проблемы точности и качества, металлические материалы можно резать максимально эффективно. Поэтому можно выбрать инструменты большого диаметра, чтобы уменьшить количество ходов инструмента и сократить время холостых ходов.

Кроме того, при черновой обработке старайтесь выбирать инструменты с частым зубьем вместо инструментов с редким зубьем, что позволяет увеличить подачу на оборот и повысить скорость резания при той же частоте вращения. При чистовой обработке, помимо проблемы эффективного удаления материала, следует полностью учитывать контроль напряжений и деформации тонкостенных компонентов при резании.

Для чистовой обработки высокопрочных алюминиевых тонкостенных деталей следует выбирать твердосплавные инструменты. Передний угол инструмента не должен быть слишком малым, иначе увеличится режущая деформация и трение, износ передней поверхности возрастет, а ресурс инструмента снизится. Кроме того, радиус дуги вершины инструмента следует выбирать соответствующе, а зубья не должны быть слишком частыми, что удобно для удаления стружки, способствует дальнейшему повышению подачи, предотвращает образование закаленного слоя и продлевает ресурс инструмента.

Выбор траектории инструмента

Один из более эффективных способов повышения скорости и эффективности — оптимизация траектории инструмента. При высокоскоростной резке необходимо обеспечить направленность траектории инструмента, то есть траекторию следует упрощать максимально, с меньшим количеством поворотов, и путь должен быть максимально гладким, чтобы уменьшить резкие повороты; сократить время холостых ходов и максимально увеличить долю времени резания во всей обработке; следует по возможности использовать контурную резку, и за счет непрерывности процесса резания и траектории инструмента уменьшить количество входа и выхода инструмента в резание, чтобы получить устойчивый, эффективный и высокоточный процесс резания.

При высокоскоростной обработке больших сложных поверхностей цельных конструкционных деталей, когда кривизна поверхности меняется сильно, направление максимального радиуса кривизны следует брать как оптимальное направление резания; когда кривизна поверхности меняется слабо, влияние радиуса кривизны на направление резания ослабевает, и следует выбирать направление резания с наибольшей средней длиной однократной траектории инструмента.

При обработке наклонных плоскостей, если используется горизонтальная резка, длина резания каждого участка очень мала. В процессе резания шпиндлю приходится часто менять направление вращения, и устойчивость резания плоха. Кроме того, так как режут наклонные плоскости, горизонтальная резка требует согласованного движения оси X или Y и оси Z, что не способствует повышению скорости резания.

Поэтому для такого рода обработки наклонных поверхностей траекторию инструмента следует располагать параллельно самой длинной наклонной кромке насколько возможно. Это не только дает самую длинную траекторию инструмента и наименьшее количество коммутаций, но и одиночная траектория инструмента осуществляет резание только в плоскости XY, а движение по оси Z располагается вне контура заготовки, что может уменьшить повреждение инструмента даже при высокоскоростной резке.

Выбор режимов резания

При черновой обработке обычно можно выбрать высокую подачу и соответствующе большую глубину резания, в сочетании со «высокой мощностью» высокоэффективной резкой со средней скоростью резания, чтобы достичь высокой интенсивности удаления материала и значительно повысить производительность. Для чистовой обработки выполнимо только повышение скорости и числа зубьев, а увеличение подачи на зуб может снизить точность поверхности, создать остаточные напряжения и вызвать деформацию. Поэтому часто используют легкую и быструю резку с высокой скоростью резания и низкой подачей на зуб, чтобы обеспечить и повышение производительности, и точность и качество поверхности изделий.

Режимы резания можно определить методом конечных элементов резания и резающими испытаниями. Резающее испытание можно спроектировать в пределах опционального диапазона параметров, полученных методом конечных элементов. Принимая за критерии оценку эффективности резания, шероховатость поверхности и морфологию обработанной поверхности, в конечном счете выбирают оптимальные режимы резания.