Каковы типы концевых фрез?

Выбор правильного режущего инструмента требует большего, чем просто погружение металла в сырье. Вы должны тщательно сбалансировать скорость съема материала со сроком службы инструмента и требованиями к качеству поверхности. Использование неправильной геометрии инструмента часто приводит к серьезной вибрации. Неправильное покрытие быстро приведет к поломке инструмента и браку деталей. Вам нужен системный подход, чтобы избежать этих дорогостоящих ошибок.

В этом руководстве представлена ​​подробная техническая основа для оценки различных профилей фрез. Мы изучим основы инструмента, конкретную геометрию резания и передовой опыт цеха. Вы узнаете, как принимать высокоэффективные решения в отношении инструментов для вашего следующего проекта обработки. Подбирая правильный инструмент в соответствии с вашими конкретными эксплуатационными возможностями, вы можете максимизировать эффективность и предотвратить катастрофические сбои в цехе.

Ключевые выводы

• Выбор концевой фрезы требует согласования четырех основных принципов: профиля фрезы, количества канавок, основы/покрытия и жесткости станка.

• **Фрезы с грубыми концами** и конструкции с изменяемой спиралью имеют решающее значение для агрессивного удаления материала и уменьшения вибраций.

• Увеличение производства часто требует перехода от цельных твердосплавных фрез к концевым фрезам со сменными пластинами для диаметров, превышающих 3/4 дюйма.

• Эксплуатационные ограничения определяют успех: соблюдение максимальной глубины резания (от 0,25 до 0,5 диаметра инструмента) предотвращает катастрофический выход инструмента из строя.

Основные типы концевых фрез: соответствие профиля применению

Понимание основных категорий инструментов — ваш первый шаг к успеху в обработке. Каждый профиль предлагает определенные эксплуатационные преимущества и определенные компромиссы. Вы должны привести форму фрезы в соответствие с вашим применением.

• Фрезы с квадратным/плоским концом: служат основой для обработки пазов, профилирования и врезания общего назначения. Они создают острые углы под углом 90 градусов в нижней части кармана. Однако острые углы очень склонны к сколам при обработке твердых материалов.

• Фрезы углового радиуса/закругления: эти инструменты имеют шлифованную режущую кромку определенного радиуса. Такая геометрия распределяет силы резания по инструменту более равномерно, чем у квадратных фрез. Распределяя нагрузку, вы продлеваете срок службы инструмента и значительно снижаете вероятность разрушения кромки.

• Концевая фреза для черновой обработки (грубые станки): при экстремальных требованиях к удалению материала вам нужен специализированный инструмент. А Фреза Rough End Mill имеет уникальную зубчатую или волнистую режущую кромку. Такая конструкция быстро ломает стружку при тяжелых проходах. Он идеально подходит для быстрого удаления материала и минимизирует вибрацию. Основным недостатком является плохое качество поверхности. Вам всегда понадобится последующий проход с использованием чистового инструмента.

• Сферические концевые фрезы: производители создают их специально для 3D-контурной обработки и сложной обработки поверхностей. Вы часто увидите, как они используются при изготовлении пресс-форм и покрытиях в аэрокосмической отрасли. Закругленный кончик оставляет зубчатую поверхность в зависимости от расстояния вашего шага.

• Специальные профили (композиты и пластмассы): резка композитов требует управления направленными силами. Фрезы Upcut удаляют стружку вверх, что делает их идеальными для обработки глубоких пазов. Понижные фрезы толкают материал вниз. Это предотвращает расслоение слоистых композитов, но задерживает стружку в разрезе. Компрессионные мельницы сочетают в себе обе геометрии для герметизации верхних и нижних кромок слоистых материалов.

Выбор геометрии инструмента и количества канавок

Физические размеры и режущие кромки напрямую влияют на скорость подачи и эвакуацию стружки. Вы не можете выбрать инструмент, не проанализировав его анатомию и количество канавок.

Основы анатомии

Каждый станочник должен оценивать инструмент по трем различным анатомическим зонам. Понимание этих зон поможет вам устранить проблемы с плохой обрезкой.

1. Периферийная режущая кромка: от нее зависит ваша способность выполнять боковую резку. Он обеспечивает радиальное зацепление во время профилирования и обработки карманов.

2. Конечная режущая кромка: эта нижняя часть управляет врезанием и вертикальным входом в материал.

3. Совместимость хвостовика: Нережущее цилиндрическое основание должно идеально подходить к держателю инструмента. Плохая посадка хвостовика приводит к биению и преждевременному выходу инструмента из строя.

Экономика счета флейты

Количество канавок представляет собой игру с нулевой суммой между жесткостью сердечника и пространством для зазора стружки. Выбирать необходимо исходя из материала, который вы планируете резать.

Инструменты с одной-тремя канавками максимизируют удаление стружки. Глубокие канавки легко удаляют крупную стружку. Эта конфигурация необходима для мягких, липких материалов, таких как алюминий, латунь или пластик. Если вы используете большое количество канавок в алюминии, набивка стружки мгновенно приведет к выходу инструмента из строя.

Инструменты с четырьмя или несколькими канавками (шесть и более) повышают жесткость сердечника. Более толстый сердечник обеспечивает гораздо более высокие скорости подачи. Они лучше всего работают с твердыми металлами, такими как сталь и титан. Они также обеспечивают превосходные возможности финишной обработки. Однако пространство для удаления стружки значительно уменьшено, поэтому для очистки зоны резания требуется подача СОЖ под высоким давлением или продувка воздухом.

Резка по центру и резка без центра

Не все мельницы могут рухнуть прямо вниз. Только концевые фрезы с центральным режущим элементом имеют зубья, доходящие до центра оси инструмента. Они строго необходимы для операций вертикального погружения. Режущие инструменты с нецентральным расположением оставляют в центре небольшой столбик неразрезанного материала. Их можно использовать только для бокового фрезерования или ввода под уклон.

Подложки и ISO-покрытия: уравнение рентабельности инвестиций

Обоснование стоимости инструмента означает оценку долговечности, термостойкости и совместимости материалов. Правильная подложка и покрытие значительно повысят окупаемость инвестиций в механическую обработку.

Инструментальные основы (твердые и индексируемые)

Подложки из быстрорежущей стали (HSS) и кобальта предлагают недорогие решения. Они отличаются высокой прочностью на излом. Мы рекомендуем их для ручной обработки или обработки более мягких материалов. Они прощают присущие вибрациям, присущим старым фрезерным станкам.

Цельнотвердосплавные инструменты обеспечивают скорость резания в два-три раза выше, чем из быстрорежущей стали. Они обладают исключительной жесткостью и чрезвычайной термостойкостью. Однако карбид невероятно хрупок. Под воздействием сильной вибрации или вибрации инструмент разобьется.

Сменные концевые фрезы становятся критически важными по мере увеличения размеров инструмента. Для инструментов диаметром более 3/4 дюйма твердый сплав становится непомерно дорогим. Замена небольших твердосплавных пластин на стальном корпусе инструмента является конструктивно обоснованной и экономически выгодной.

Сопоставление покрытий с кодами материалов ISO

Покрытия смягчают термический удар и уменьшают абразивный износ. Вы должны подобрать конкретные покрытия к целевым группам материалов ISO. Использование неправильного покрытия приводит к слипанию материала и быстрому разрушению кромки.

Риск реализации: фактор проводимости

В современных станках с ЧПУ часто используются автоматические контактные датчики. Эти датчики используют электропроводность для измерения длины инструмента. Некоторые высокоизолирующие покрытия, такие как особые оксиды или толстый алмазоподобный углерод, блокируют электропроводность. Этот барьер заставляет машину вводить инструмент прямо в зонд, что приводит к дорогостоящей аварии. В этих конкретных условиях вы должны использовать инструменты без покрытия или полагаться на лазерные наладчики инструментов.

Расширенная оценка: возможности высокоэффективного фрезерования (HEM)

Современное производство требует передовых траекторий CAM для масштабирования производства. Высокоэффективное фрезерование (HEM) радикально меняет то, как мы используем концевые фрезы. Это требует особой геометрии инструмента, специально разработанной для динамических движений.

Конструкции с переменным шагом спирали и шага

Стандартные симметричные канавки входят в материал через равные промежутки времени. Этот регулярный удар создает гармонические частоты. Если эти частоты соответствуют естественному резонансу машины, возникает сильная вибрация.

Эту проблему решают конструкции с изменяемой спиралью и переменным шагом. Они создают неравномерное расстояние между режущими кромками. Этот тонкий геометрический сдвиг немедленно нарушает гармонические частоты. Это значительно снижает вибрацию, позволяя плавно выполнять очень агрессивную резку.

Использование радиального утончения стружки

Высокоэффективное фрезерование основано на принципе, называемом радиальным утонением стружки. Вместо неглубоких вертикальных разрезов вы используете всю длину канавки. Вы применяете очень большую осевую глубину в сочетании с очень небольшим шагом (малая радиальная глубина).

Традиционное прорезание пазов концентрирует все тепло и износ на нижнем кончике инструмента. HEM равномерно распределяет тепло и износ по всей длине канавки. Низкое радиальное зацепление гарантирует, что толщина стружки остается чрезвычайно малой. Эта стратегия максимизирует срок службы инструмента и обеспечивает удивительно высокую скорость подачи.

Реализация в цехах и снижение рисков

Теоретические знания терпят неудачу без практических границ цеха. Вы должны осознавать риски выполнения и выполнять базовое устранение неполадок, чтобы защитить свое оборудование.

Контроль глубины резания (DOC)

Выход инструмента за пределы его механических пределов гарантирует поломку. Стандартные отраслевые стандарты требуют ограничения осевой глубины резания от 0,25 до 0,5 диаметра инструмента за проход во время традиционного фрезерования. Эта консервативная граница предотвращает боковое отклонение. Он предохраняет инструмент от сгибания и защелкивания внутри кармана.

Регулировка скорости и подачи

Тепло – главный враг режущих инструментов. Чрезмерная частота вращения приводит к трению, плавлению покрытий и тусклости кромок. Снижение частоты вращения шпинделя всего на 50 % при работе с абразивными материалами часто может удвоить срок службы инструмента. Всегда отдавайте предпочтение более высокой подаче на зуб, а не чрезмерной скорости вращения, чтобы нагреть стружку, а не инструмент.

Целостность рабочего оборудования и оборудования

Ваш режущий инструмент работает так же хорошо, как и оборудование, удерживающее его. Мы часто видим, как новички пытаются использовать стандартный сверлильный станок для фрезерования. Полностью избегайте этого. Подшипники сверлильного станка выдерживают вертикальную, а не боковую нагрузку. Они быстро выйдут из строя под действием сил фрезерования.

Целостность держателя инструмента остается первостепенной задачей. При сборке цанг ER следите за правильной посадкой. Прежде чем вставлять инструмент, вы должны прислушаться к слышимому щелчку, когда цанга фиксируется в гайке. Пропуск этого шага приведет к сильному биению, ухудшающему качество поверхности и разрушающему концевую фрезу.

Ниже приведена краткая справочная таблица для устранения распространенных проблем фрезерования в цеху:

Заключение

Выбор оптимальной концевой фрезы требует систематического, поэтапного подхода. Вы должны начать с определения материала основы, который соответствует правильному покрытию ISO. Далее определите необходимый рабочий профиль. Решите, какой инструмент для быстрой черновой обработки или точный чистовой станок лучше всего подходит для вашей текущей траектории.

Выбирайте количество канавок строго в зависимости от требований к зазору стружки и твердости материала. Наконец, согласуйте геометрию инструмента с жесткостью вашего станка и выбранной вами стратегией CAM, по возможности применяя методы HEM. Никогда не угадывайте параметры резки. Всегда сверяйтесь с таблицами скоростей и подач производителя инструмента, прежде чем выполнять пробную резку металлолома. Применение этой структуры стабилизирует ваши процессы, улучшит качество деталей и оптимизирует бюджет на инструменты.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем разница между торцевым и торцевым фрезерованием?

A: Концевые фрезы режут радиально и аксиально. Вы используете их, чтобы вырезать в материале карманы, прорези и замысловатые контуры. Торцевые фрезы имеют пластины на корпусе большого диаметра. Они режут широкую горизонтальную поверхность, чтобы быстро выровнять верхнюю часть заготовки.

Вопрос: Могу ли я использовать концевую фрезу для сверления отверстия?

О: Вы можете сверлить отверстия только в том случае, если инструмент специально обозначен как «режущий по центру». Эти инструменты имеют режущие кромки, которые сходятся точно в центральной точке. Фрезы с нецентральной режущей кромкой оставляют неразрезанную сердцевину и разбиваются при падении прямо вниз.

Вопрос: Почему моя концевая фреза вибрирует?

Ответ: Вибрация обычно вызвана чрезмерным радиальным зацеплением, симметричными гармониками канавок или неадекватным удержанием заготовки. Вы можете решить эту проблему, перейдя на инструмент с переменной спиралью, уменьшив радиальный шаг или увеличив подачу на зуб, чтобы стабилизировать нагрузку при резании.