Procesowi skrawania metalu często towarzyszy powstawanie zadziorów. Obecność zadziorów nie tylko zmniejsza dokładność obróbki i jakość powierzchni przedmiotu obrabianego, ale także wpływa na wydajność produktu, a czasem nawet powoduje wypadki. Gratowanie jest procesem nieprodukcyjnym, który nie tylko zwiększa koszt produktu i wydłuża cykl produkcyjny produktu, ale także prowadzi do złomowania całego produktu z powodu niewłaściwego gratowania, co skutkuje stratami ekonomicznymi.
Ponieważ usuwanie zadziorów jest tak pracochłonne, lepiej jest znaleźć sposób na kontrolowanie go u źródła. Dzisiaj nauczymy się, jak ograniczyć powstawanie zadziorów podczas frezowania walcowo-czołowego.
Główne formy zadziorów we frezowaniu walcowo-czołowym
Zgodnie z systemem klasyfikacji zadziorów ruchu skrawającego krawędzi skrawającej, zadziory powstające w procesie frezowania czołowego obejmują głównie zadziory po obu stronach krawędzi głównej, zadziory w kierunku skrawania bocznego skrawania, zadziory w kierunku skrawania skrawania dolnego, i dosuw i dosuw. Istnieje pięć rodzajów zadziorów kierunkowych (patrz rysunek 1).
Ogólnie rzecz biorąc, w porównaniu z innymi zadziorami, zadziory kierunkowe wycięte z dolnej krawędzi charakteryzują się dużymi rozmiarami i trudnym usuwaniem. Z tego powodu w niniejszej pracy za główny obiekt badawczy do przeprowadzenia badań przyjęto kierunek skrawania zadzioru wyciętego z dolnej krawędzi. W zależności od wielkości i kształtu zadziorów w kierunku skrawania dolnej krawędzi przy frezowaniu walcowo-czołowym można je podzielić na następujące trzy typy: Zadziory typu I (większy rozmiar, trudne do usunięcia i wyższe koszty usuwania), Typ II zadziory (mniejszy rozmiar Small, nie można ich łatwo usunąć) i zadziory typu III to zadziory ujemne (jak pokazano na rysunku 2).
Rysunek 2 Rodzaje zadziorów w kierunku skrawania wyciętych z dolnej krawędzi podczas frezowania
Główne czynniki wpływające na powstawanie zadziorów podczas frezowania czołowego
Tworzenie się zadziorów jest bardzo złożonym procesem deformacji materiału. Różne czynniki, takie jak właściwości materiału przedmiotu obrabianego, geometria, obróbka powierzchni, geometria narzędzia, trajektoria skrawania narzędzia, zużycie narzędzia, parametry skrawania i użycie chłodziwa mają bezpośredni wpływ na powstawanie zadziorów. Rysunek 3 przedstawia schemat blokowy czynników wpływających na zadziory podczas frezowania czołowego. W określonych warunkach frezowania kształt i rozmiar zadziorów zależy od połączonego wpływu różnych czynników wpływających, ale różne czynniki mają różny wpływ na powstawanie zadziorów.
01 Wejście/wyjście narzędzia
Ogólnie rzecz biorąc, zadzior generowany podczas wykręcania narzędzia z przedmiotu obrabianego jest większy niż zadzior generowany podczas wkręcania narzędzia w przedmiot obrabiany. Jak pokazano na rysunku 4, rysunek 4a przedstawia końcową powierzchnię narzędzia wykręcającą się z przedmiotu obrabianego, która jest podatna na powstawanie większych zadziorów typu I, podczas gdy na rysunku 4b narzędzie jest wkręcane w przedmiot obrabiany, a generowane zadziory są zwykle zadziorami typu II. Dodaj WeChat: Yuki7557, aby wysłać samouczek 10G CNC
Rys.4 Wpływ metody frezowania na powstawanie zadziorów
02 Kąt wycięcia płaszczyzny
Kąt cięcia płaszczyzny ma duży wpływ na powstawanie zadziorów w kierunku skrawania krawędzią dolną. Kąt skrawania płaszczyzny definiowany jest jako kierunek prędkości skrawania (wektorowa synteza prędkości narzędzia i prędkości posuwu) oraz kąt między orientacjami powierzchni czołowych przedmiotu obrabianego. Kierunek powierzchni czołowej przedmiotu obrabianego jest od punktu wkręcania narzędzia do punktu wykręcania narzędzia. Jak pokazano na rysunku 5, Ψ to kąt cięcia płaszczyzny, a jego zakres wynosi 0 stopień<>
Rysunek 5 Kąt wycięcia płaszczyzny
Wyniki badań pokazują, że wysokość zadziorów zmienia się wraz z głębokością skrawania, to znaczy zadzior zmienia się z zadziorów typu I na zadziory typu II wraz ze wzrostem głębokości skrawania. Minimalna głębokość frezowania, przy której powstają zadziory typu II, jest zwykle nazywana graniczną głębokością skrawania, wyrażaną w dcr. Rysunek 6 przedstawia wpływ płaskiego kąta przystawienia i głębokości skrawania na wysokość zadziorów podczas obróbki stopu aluminium.
Rys.6 Kształt zadziorów oraz kąt i głębokość skrawania płaszczyzny
Na rysunku 6 widać, że im większy kąt wycięcia płaszczyzny, tym większa graniczna głębokość skrawania; gdy kąt wycięcia płaszczyzny jest większy niż 120 stopni, rozmiar zadziorów typu I jest większy, a graniczna głębokość skrawania dla przejścia do zadziorów typu II jest również duża. Dlatego mały płaski kąt skrawania sprzyja powstawaniu zadziorów typu II, ponieważ im mniejsza jest wartość Ψ, tym stosunkowo poprawia się sztywność nośna powierzchni końcowej, a prawdopodobieństwo powstawania zadziorów jest mniejsze.
Z rysunku 5 widać, że wielkość i kierunek prędkości posuwu będą miały pewien wpływ na wielkość i kierunek prędkości złożonej v, a następnie będą miały wpływ na kąt skrawania płaszczyzny i powstawanie zadziorów. Dlatego im większa prędkość posuwu i kąt przesunięcia krawędzi wyjściowej, tym mniejsza Ψ, tym bardziej sprzyja hamowaniu powstawania większych zadziorów (jak pokazano na rysunku 7).
Rys.7 Wpływ kierunku posuwu na powstawanie zadziorów
03 Sekwencja wyjścia ostrza narzędzia EOS
Podczas frezowania walcowo-czołowego wielkość zadziorów zależy w dużej mierze od kolejności wychodzenia końcówek narzędzi. Jak pokazano na rysunku 8: punkt A to punkt na pomocniczej krawędzi skrawającej, punkt C to punkt na głównej krawędzi skrawającej, a punkt B to wierzchołek ostrza narzędzia. Zakłada się, że ostrze narzędzia jest ostre, tzn. promień łuku ostrza narzędzia nie jest brany pod uwagę. Jeśli krawędź BC najpierw wychodzi z przedmiotu obrabianego, a krawędź AB później, wióry są zawieszone na obrabianej powierzchni, a w miarę postępu frezowania wióry są wypychane z przedmiotu obrabianego, tworząc większą dolną krawędź i wycinając zadziory w kierunku cięcia. Jeśli krawędź AB wychodzi z przedmiotu obrabianego jako pierwsza, a krawędź BC wychodzi z przedmiotu później, wiór zawiesza się na powierzchni przejściowej i jest wycinany z przedmiotu obrabianego, tworząc dolną krawędź o mniejszych rozmiarach, która wycina zadziory w kierunku skrawania.
Test pokazuje, że: ①Sekwencja wyjściowa ostrza narzędzia, która zwiększa rozmiar zadziorów, to: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Wyniki uzyskiwane przez EOS są takie same, ale przy tej samej kolejności wyjścia rozmiar zadziorów tworzonych przez tworzywa sztuczne jest większy niż w przypadku materiałów kruchych.
Sekwencja wyjściowa ostrza narzędzia jest związana nie tylko z geometrycznym kształtem narzędzia, ale także z takimi czynnikami, jak prędkość posuwu, głębokość frezowania, rozmiar geometryczny przedmiotu obrabianego i warunki skrawania. Jest to splot różnych czynników, które mają wpływ na powstawanie zadziorów.
Rysunek 8 Sekwencja wyjściowa ostrza narzędzia i powstawanie zadziorów
04 Inne czynniki
① Parametry frezowania, temperatura frezowania, środowisko skrawania itp. również będą miały pewien wpływ na powstawanie zadziorów. Wpływ niektórych głównych czynników, takich jak prędkość posuwu, głębokość frezowania itp., jest odzwierciedlony w teorii kąta skrawania płaszczyzny i teorii sekwencji wyjścia ostrza narzędzia EOS. Nie będę tu wchodził w szczegóły.
② Im lepsza plastyczność materiału obrabianego przedmiotu, tym łatwiej jest tworzyć zadziory typu I. W procesie frezowania trzpieniowego materiałów kruchych duży posuw lub kąt skrawania płaszczyzny sprzyja powstawaniu zadziorów (niedoborów) typu III.
③Kiedy kąt między powierzchnią końcową przedmiotu obrabianego a obrabianą płaszczyzną jest większy niż kąt prosty, tworzenie się zadziorów można powstrzymać dzięki zwiększonej sztywności podparcia powierzchni końcowej.
④ Stosowanie płynu do frezowania sprzyja wydłużeniu żywotności narzędzia, zmniejszeniu zużycia narzędzia, smarowaniu procesu frezowania i zmniejszeniu wielkości zadziorów.
⑤ Zużycie narzędzia ma duży wpływ na powstawanie zadziorów. Kiedy narzędzie zużywa się w pewnym stopniu, zwiększa się łuk ostrza narzędzia, zwiększa się nie tylko rozmiar zadziorów w kierunku wyjścia narzędzia, ale także rozmiar zadziorów w kierunku skrawania narzędzia. Mechanizm wymaga dalszych dogłębnych badań.
⑥Inne czynniki, takie jak materiały narzędziowe, również mają pewien wpływ na powstawanie zadziorów. W tych samych warunkach skrawania narzędzia diamentowe lepiej niż inne narzędzia ograniczają tworzenie się zadziorów.
Podstawowe sposoby kontrolowania tworzenia się zadziorów podczas frezowania walcowo-czołowego
Na powstawanie zadziorów podczas frezowania czołowego ma wpływ wiele czynników, jest to związane nie tylko z konkretnym procesem frezowania, ale także ze strukturą przedmiotu obrabianego, geometrią narzędzia i innymi czynnikami. Aby zredukować zadziory podczas frezowania walcowo-czołowego, należy kontrolować i redukować powstawanie zadziorów pod wieloma względami.
01 Rozsądny projekt konstrukcyjny
Na tworzenie się zadziorów duży wpływ ma struktura przedmiotu obrabianego. Inna jest struktura przedmiotu obrabianego, bardzo różny jest również kształt i wielkość zadziorów na krawędziach po obróbce. Jeśli materiał przedmiotu obrabianego i obróbka powierzchni są z góry określone, geometria i krawędź przedmiotu obrabianego są ważnym czynnikiem determinującym powstawanie zadziorów. Rysunek 9 pokazuje, że fazowanie jest dodawane do końcowej powierzchni przedmiotu obrabianego w celu zmniejszenia zadziorów.
Rysunek 9 Dodaj metodę fazowania krawędzi wyjściowej
02 Odpowiednia kolejność przetwarzania
Kolejność obróbki ma również pewien wpływ na kształt i wielkość zadziorów frezowanych. W zależności od kształtu i wielkości zadziorów różny jest również nakład pracy i związane z tym koszty usuwania zadziorów. Dlatego wybór odpowiedniej kolejności obróbki jest skutecznym sposobem na obniżenie kosztów usuwania zadziorów. Rysunek 10 przedstawia zastosowanie odpowiedniej sekwencji przetwarzania do kontrolowania powstawania większych zadziorów.
Rysunek 10 Wybierz metodę kontroli sekwencji przetwarzania
Na rysunku 10a, jeśli najpierw wierci się otwór, a następnie frezuje płaszczyznę, na obwodzie otworu łatwo powstają duże zadziory po wycięciu i frezowaniu; jeśli najpierw frezuje się płaszczyznę, a następnie wierci się otwór, na obwodzie otworu pozostają tylko małe zadziory podczas wiercenia. Podobnie, na fig. 10b, rozmiar zadzioru utworzonego przez frezowanie najpierw górnej powierzchni, a następnie frezowanie wklęsłego konturu jest mniejszy niż ten utworzony przez obróbkę skrawaniem najpierw konturu wklęsłego, a następnie frezowanie płaszczyzny.
03 Unikaj wyciągania narzędzia
Unikanie wycofywania narzędzia jest skutecznym sposobem uniknięcia tworzenia się zadziorów, ponieważ wycofywanie narzędzia jest głównym czynnikiem powstawania zadziorów w kierunku skrawania. Zwykle frez wytwarza większe zadziory, gdy jest odkręcany od przedmiotu obrabianego, i mniejsze zadziory, gdy jest wkręcany w przedmiot obrabiany. Dlatego podczas obróbki należy unikać maksymalnego obracania się frezu. Podobnie jak na rysunku 4, usterka uzyskana przy użyciu rysunku 4b jest mniejsza niż usterka uzyskana na rysunku 4a.
04 Wybierz odpowiednią trasę cięcia
Z dotychczasowej analizy wynika, że gdy kąt wycięcia płaszczyzny jest mniejszy od określonej wartości, wielkość generowanego zadzioru jest mniejsza. Kąt cięcia płaszczyzny można zmieniać zmieniając szerokość frezowania, prędkość posuwu (wielkość i kierunek) oraz prędkość obrotową (wielkość i kierunek). Dzięki temu można uniknąć powstawania zadziorów typu I, wybierając odpowiednią ścieżkę narzędzia (patrz rysunek 11).
Rysunek 11 Sterowanie metodą ścieżki narzędzia
Rysunek 11a przedstawia tradycyjną zygzakowatą ścieżkę narzędzia, a zacieniona część na rysunku wskazuje część, w której mogą powstawać duże zadziory w kierunku skrawania. Na rysunku 11b zastosowano ulepszoną ścieżkę narzędzia, która pozwala uniknąć powstawania zadziorów. Chociaż ścieżka narzędzia na rys. 11b jest nieco dłuższa niż na ryc. 11a i zajmuje nieco więcej czasu frezowania, ponieważ nie jest wymagany żaden dodatkowy proces gratowania, użycie rys. 11a wymaga dużo czasu na gratowanie (chociaż zacieniony fragment na rysunku Oznacza to, że nie ma wielu miejsc, w których powstają zadziory, ale wszystkie krawędzie, na których znajdują się zadziory, muszą zostać pokonane podczas rzeczywistego usuwania zadziorów), więc ogólnie trasa skrawania pokazana na rysunku 11b jest lepsza niż trasa pokazana na rysunku 11a w zakresie kontroli zadziorów.
05 Dobierz odpowiednie parametry frezowania
Parametry frezowania czołowego (takie jak posuw na ostrze, szerokość frezowania czołowego, głębokość frezowania czołowego, kąt geometryczny narzędzia itp.) mają pewien wpływ na powstawanie zadziorów. W tabeli 1 wymieniono kilka zasad doboru parametrów frezowania walcowo-czołowego w celu zmniejszenia wielkości zadziorów.
Tabela 1 Rodzaje zadziorów i metody obróbki
5 specjalnych metod gratowania
01 Gratowanie elektrolityczne
Tak zwane gratowanie elektrolityczne to chemiczna metoda usuwania zadziorów, która pozwala usuwać zadziory po obróbce skrawaniem, szlifowaniu i tłoczeniu oraz zaokrąglać lub fazować ostre krawędzie części metalowych.
Metoda obróbki elektrolitycznej, która wykorzystuje elektrolizę do usuwania zadziorów z części metalowych, w skrócie ECD w języku angielskim. Zamocuj katodę narzędzia (zwykle mosiężną) w pobliżu części przedmiotu obrabianego z zadziorami, zachowując pewną szczelinę (zwykle 0.3-1 mm) między nimi. Część przewodząca katody narzędzia jest wyrównana z krawędzią zadziorów, a druga powierzchnia pokryta jest warstwą izolującą, dzięki czemu elektroliza koncentruje się na części zadziorów. Dodaj WeChat: Yuki7557, aby wysłać samouczek 10G CNC
Podczas przetwarzania katoda narzędzia jest podłączona do ujemnego bieguna zasilacza prądu stałego, a przedmiot obrabiany jest podłączony do bieguna dodatniego zasilacza prądu stałego. Niskociśnieniowy elektrolit (zwykle wodny roztwór azotanu sodu lub chloranu sodu) o ciśnieniu od 0,1 do 0,3 MPa przepływa między przedmiotem obrabianym a katodą. Po włączeniu zasilania prądem stałym zadziory zostaną usunięte przez rozpuszczanie anodowe i zabrane przez elektrolit.
zdjęcie
Elektrolit jest do pewnego stopnia korozyjny, a przedmiot obrabiany należy oczyścić i zabezpieczyć przed rdzą po gratowaniu. Gratowanie elektrolityczne jest odpowiednie do usuwania zadziorów w ukrytych częściach przecinających się otworów lub części o skomplikowanych kształtach. Wydajność produkcji jest wysoka, a czas usuwania zadziorów zwykle zajmuje tylko kilka sekund do kilkudziesięciu sekund.
Ta metoda jest często stosowana do usuwania zadziorów z kół zębatych, wielowypustów, korbowodów, korpusów zaworów i otworów kanałów olejowych wału korbowego, a także zaokrąglania ostrych narożników. Wadą jest to, że elektrolizie podlega również okolica zadziorów części, powierzchnia straci swój pierwotny połysk, a nawet wpłynie na dokładność wymiarową.
02 Gratowanie strumieniem ściernym
Abrasive Flow Machining (AFM) to nowy proces wykańczania i usuwania zadziorów opracowany pod koniec lat 70. za granicą. Proces ten jest szczególnie odpowiedni w przypadku zadziorów, które właśnie weszły w fazę wykańczania, ale w przypadku małych i długich otworów oraz form metalowych z nieracjonalnymi dnami itp. nie nadają się do obróbki.
03 Szlifowanie magnetyczne i gratowanie
Podczas szlifowania magnetycznego przedmiot obrabiany jest umieszczany w polu magnetycznym tworzonym przez dwa bieguny magnetyczne, a magnetyczne materiały ścierne są umieszczane w szczelinie między przedmiotem obrabianym a biegunami magnetycznymi. Pod działaniem siły magnetycznej materiały ścierne są starannie ułożone wzdłuż kierunku linii siły magnetycznej, tworząc miękką i sztywną szlifierkę magnetyczną. Szczotka, gdy przedmiot obrabiany obraca się i wibruje osiowo w polu magnetycznym, przedmiot obrabiany i materiał ścierny poruszają się względem siebie, a szczotka ścierna szlifuje powierzchnię przedmiotu obrabianego; metoda szlifowania magnetycznego może skutecznie i szybko szlifować i usuwać zadziory z części, która jest odpowiednia dla Części z różnych materiałów, o różnych rozmiarach i różnych strukturach to metoda wykańczania o niskich nakładach inwestycyjnych, wysokiej wydajności, szerokim zastosowaniu i dobrej jakości.
Obecnie zagranicą udało się zeszlifować i usunąć zadziory z wewnętrznych i zewnętrznych powierzchni korpusu obrotowego, części płaskich, zębów kół zębatych, skomplikowanych profili itp., usunąć zgorzelinę tlenkową z drutów i wyczyścić płytki drukowane.
04 Gratowanie termiczne
Gratowanie termiczne (TED) polega na wypalaniu zadziorów za pomocą wysokiej temperatury powstającej po deflagracji mieszaniny wodoru i tlenu gazowego lub tlenu i gazu ziemnego. Polega na przepuszczaniu tlenu i tlenu lub gazu ziemnego i tlenu do zamkniętego pojemnika i zapalaniu go przez świecę zapłonową, tak aby mieszanina w jednej chwili uległa deflagracji i uwolniła dużą ilość energii cieplnej w celu usunięcia zadziorów. Jednak po zdetonowaniu i spaleniu przedmiotu obrabianego jego utleniony proszek przylgnie do powierzchni przedmiotu obrabianego, którą należy oczyścić lub wytrawić.
05 Mirai Wydajne gratowanie ultradźwiękowe
Wydajna ultradźwiękowa technologia gratowania Mirai to metoda gratowania, która stała się popularna w ostatnich latach. Skuteczność czyszczenia jest od 10 do 20 razy większa niż w przypadku zwykłych ultradźwiękowych urządzeń czyszczących. Otwory są równomiernie rozmieszczone w zbiorniku wody, dzięki czemu nie ma potrzeby stosowania czyszczenia ultradźwiękowego. Dozowanie można zakończyć w ciągu 5 do 15 minut w tym samym czasie.
