Эффективные методы ЧПУ-фрезерования для различных материалов

Разные металлы — разные материалы, методы фрезерования не могут быть идентичными. Краткий обзор методов и рекомендаций по материалам.

Фрезерование стали

Обрабатываемость стали зависит от легирующих элементов, термообработки, способа получения (ковка, литье). При мягких низкоуглеродистых сталях — главная проблема: нарастающий край (built-up edge) и заусенцы. При твердых сталях — критично взаимное положение фрезы и заготовки.

Рекомендации:

Оптимизируйте позицию фрезы, чтобы избежать толстой стружки при отходе инструмента. Рассмотрите сухую резку без СОЖ, особенно на черновой.

Фрезерование нержавеющей стали

Классификация: ферритная/мартенситная, аустенитная, дуплексная (аустенит/феррит). У каждого — свои рекомендации.

1) Ферритная/мартенситная нержавейка

Класс материала: P5.x

Ферритная — похожа на низколегированную сталь, рекомендации как для стали.

Мартенситная — высокая склонность к закалке при деформации, требует больших сил резания. Правильная траектория и дуговая резка (arc cutting) для лучшего результата. Высокая скорость резания Vc преодолевает закалку. Высокая скорость, вязкие материалы, усиленные режущие кромки — выше надежность.

2) Аустенитная и дуплексная нержавейка

Классы: M1.x, M2.x, M3.x

Главные критерии износа: сколы режущего ребра от горячих трещин, износ тыла, нарастающий край/прилипание. Для деталей — заусенцы и качество поверхности.

Рекомендации для черновой обработки:

• Высокая скорость резания (Vc=150–250 м/мин) против нарастающего края
• Сухая резка без СОЖ — минимизация горячих трещин

Рекомендации для чистовой обработки:

• Для качества поверхности иногда нужна СОЖ или лучше масляная миг/минимальная смазка (MQL). При чистовой меньше горячих трещин — меньше тепло в зоне реза.
• Керметные пластины дают хорошее качество без СОЖ.
• Слишком малая подача fz — режущее ребро работает в зоне закалки деформации → усиленный износ пластины.

Фрезерование цветных металлов

Не только алюминиевые сплавы, но и магний, медь, цинковые сплавы. Обрабатываемость зависит от содержания кремния. Гипоэвтектические Al-Si сплавы — частые, Si <13%.

Класс материала: N1.1-3

Главный износ: нарастающий край/прилипание → заусенцы, качество поверхности. Для отсутствия царапин — важны хорошее формирование и отход стружки.

Рекомендации:

1. Пластины с ПКД (PCD) и остроточенными режущими кромками — хорошее ломание стружки, предотвращение нарастающего края.
2. Геометрия с положительным раке и острыми кромками.
3. В отличие от большинства фрезерований, при алюминии СОЖ ОБЯЗАТЕЛЬНА — избежать прилипания материала к режущему краю, улучшить качество поверхности.
   Si <8%: СОЖ концентрация 5%
   Si 8–12%: концентрация 10%
   Si >12%: концентрация 15%
4. Большие скорости резания обычно улучшают производительность без вреда ресурсу.
5. Рекомендуемый fz = 0,10–0,20 мм. Слишком малое — заусенцы.
6. Высокая подача стола → станок с функцией «предчтения» (look-ahead) для избежания размерных ошибок.
7. Ресурс ограничивается заусенцами или качеством поверхности, износ ребра не критерий.

Фрезерование закаленной стали

Группа: закаленные и отпущенные стали твердостью 45–65 HRC. Типовые детали: штамповки, пресс-формы, ковковые, литейные формы. Главные проблемы: абразивный/тыловой износ пластины и сколы на детали.

Рекомендации:

1. Геометрия с положительным раке и острыми кромками — снижает силу резания, дает плавное резание.
2. Сухая резка, без СОЖ.
3. Циклоидальная фрезеровка (trochoidal milling) — высокая подача стола при низкой силе резания, режущее ребро и деталь остаются холоднее → выгода в производительности, ресурсе, допусках.
4. При лицевой фрезеровке — легкая стратегия резания: малые ае и ап одновременно. Ультрамелкозубатые фрезы и относительно высокие скорости.