I. Principii și factori de influență ai frezării înclinate și a frezării convenționale în mașinile de frezat CNC
(A) Principii și influențe conexe ale frezării înclinate
În timpul procesului de prelucrare a unei mașini de frezat CNC, frezarea în urcare este o metodă specifică de frezare. Atunci când direcția de rotație a piesei în care freza intră în contact cu piesa de prelucrat este aceeași cu direcția de avans a piesei de prelucrat, aceasta se numește frezare în urcare. Această metodă de frezare este strâns legată de caracteristicile structurii mecanice a mașinii de frezat, în special de jocul dintre piuliță și șurub. În cazul frezării în urcare, deoarece forța componentei de frezare orizontală se va schimba și există un joc între șurub și piuliță, acest lucru va face ca masa de lucru și șurubul să se deplaseze la stânga și la dreapta. Această mișcare periodică este o problemă importantă cu care se confruntă frezarea în urcare, ceea ce face ca mișcarea mesei de lucru să fie extrem de instabilă. Deteriorarea sculei așchietoare cauzată de această mișcare instabilă este evidentă și este ușor să se deterioreze dinții sculei așchietoare.
În timpul procesului de prelucrare a unei mașini de frezat CNC, frezarea în urcare este o metodă specifică de frezare. Atunci când direcția de rotație a piesei în care freza intră în contact cu piesa de prelucrat este aceeași cu direcția de avans a piesei de prelucrat, aceasta se numește frezare în urcare. Această metodă de frezare este strâns legată de caracteristicile structurii mecanice a mașinii de frezat, în special de jocul dintre piuliță și șurub. În cazul frezării în urcare, deoarece forța componentei de frezare orizontală se va schimba și există un joc între șurub și piuliță, acest lucru va face ca masa de lucru și șurubul să se deplaseze la stânga și la dreapta. Această mișcare periodică este o problemă importantă cu care se confruntă frezarea în urcare, ceea ce face ca mișcarea mesei de lucru să fie extrem de instabilă. Deteriorarea sculei așchietoare cauzată de această mișcare instabilă este evidentă și este ușor să se deterioreze dinții sculei așchietoare.
Totuși, frezarea în urcare are și avantaje unice. Direcția forței componentei de frezare verticală în timpul frezării în urcare este de a presa piesa de prelucrat pe masa de lucru. În acest caz, fenomenele de alunecare și frecare dintre dinții sculei așchietoare și suprafața prelucrată sunt relativ mici. Acest lucru este de mare importanță pentru procesul de prelucrare. În primul rând, este benefic să se reducă uzura dinților sculei așchietoare. Reducerea uzurii dinților sculei așchietoare înseamnă că durata de viață a sculei așchietoare poate fi prelungită, reducând costul de prelucrare. În al doilea rând, această frecare relativ mică poate reduce fenomenul de ecruisare. Ecruisarea va crește duritatea materialului piesei de prelucrat, ceea ce nu este propice proceselor de prelucrare ulterioare. Reducerea ecruisării ajută la asigurarea calității prelucrării piesei de prelucrat. În plus, frezarea în urcare poate reduce și rugozitatea suprafeței, făcând suprafața piesei de prelucrat mai netedă, ceea ce este foarte avantajos pentru prelucrarea pieselor de prelucrat cu cerințe ridicate de calitate a suprafeței.
Trebuie menționat că aplicarea frezării în urcare are anumite limitări condiționate. Atunci când jocul dintre șurub și piulița mesei de lucru poate fi reglat la mai puțin de 0,03 mm, avantajele frezării în urcare pot fi mai bine exercitate, deoarece problema mișcării poate fi controlată eficient în acest moment. În plus, la frezarea pieselor subțiri și lungi, frezarea în urcare este, de asemenea, o alegere mai bună. Piesele subțiri și lungi necesită condiții de prelucrare mai stabile în timpul procesului de prelucrare. Forța componentă verticală a frezării în urcare ajută la fixarea piesei de prelucrat și la reducerea problemelor precum deformarea în timpul procesului de prelucrare.
(B) Principii și influențe conexe ale frezării convenționale
Frezarea convențională este opusul frezării în urcare. Atunci când direcția de rotație a piesei în care freza intră în contact cu piesa de prelucrat este diferită de avansul piesei de prelucrat, aceasta se numește frezare convențională. În timpul frezării convenționale, direcția forței componentei de frezare verticală este de a ridica piesa de prelucrat, ceea ce va determina creșterea distanței de alunecare dintre dinții sculei așchietoare și suprafața prelucrată, precum și creșterea frecării. Această frecare relativ mare va aduce o serie de probleme, cum ar fi creșterea uzurii sculei așchietoare și agravarea fenomenului de ecruisare a suprafeței prelucrate. Ecruisarea suprafeței prelucrate va crește duritatea suprafeței, va reduce tenacitatea materialului și poate afecta precizia și calitatea suprafeței proceselor de prelucrare ulterioare.
Frezarea convențională este opusul frezării în urcare. Atunci când direcția de rotație a piesei în care freza intră în contact cu piesa de prelucrat este diferită de avansul piesei de prelucrat, aceasta se numește frezare convențională. În timpul frezării convenționale, direcția forței componentei de frezare verticală este de a ridica piesa de prelucrat, ceea ce va determina creșterea distanței de alunecare dintre dinții sculei așchietoare și suprafața prelucrată, precum și creșterea frecării. Această frecare relativ mare va aduce o serie de probleme, cum ar fi creșterea uzurii sculei așchietoare și agravarea fenomenului de ecruisare a suprafeței prelucrate. Ecruisarea suprafeței prelucrate va crește duritatea suprafeței, va reduce tenacitatea materialului și poate afecta precizia și calitatea suprafeței proceselor de prelucrare ulterioare.
Totuși, frezarea convențională are și propriile avantaje. Direcția forței componentei de frezare orizontală în timpul frezării convenționale este opusă direcției de avans a piesei de prelucrat. Această caracteristică ajută la fixarea strânsă a șurubului și a piuliței. În acest caz, mișcarea mesei de lucru este relativ stabilă. La frezarea pieselor de prelucrat cu duritate neuniformă, cum ar fi piesele turnate și forjate, unde pot exista pelicule dure la suprafață și alte situații complexe, stabilitatea frezării convenționale poate reduce uzura dinților sculei așchietoare. Deoarece, la prelucrarea unor astfel de piese, scula așchietoare trebuie să reziste la forțe de așchiere relativ mari și condiții complexe de așchiere. Dacă mișcarea mesei de lucru este instabilă, aceasta va agrava deteriorarea sculei așchietoare, iar frezarea convențională poate ameliora această situație într-o oarecare măsură.
II. Analiza detaliată a caracteristicilor frezării înclinate și frezării convenționale în mașinile de frezat CNC
(A) Analiza aprofundată a caracteristicilor frezării înclinate
- Modificări ale grosimii de tăiere și ale procesului de tăiere
În timpul frezării înclinate, grosimea de așchiere a fiecărui dinte al sculei așchietoare prezintă un model de creștere treptată de la mic la mare. Când dintele sculei așchietoare abia intră în contact cu piesa de prelucrat, grosimea de așchiere este zero. Aceasta înseamnă că dintele sculei așchietoare alunecă pe suprafața de așchiere lăsată în urmă de dintele anterior al sculei așchietoare în etapa inițială. Numai atunci când dintele sculei așchietoare alunecă o anumită distanță pe această suprafață de așchiere și grosimea de așchiere atinge o anumită valoare, dintele sculei așchietoare începe cu adevărat să așchieze. Această modalitate de modificare a grosimii de așchiere este semnificativ diferită de cea a frezării convenționale. În aceleași condiții de așchiere, această metodă unică de pornire a așchierii are un impact important asupra uzurii sculei așchietoare. Deoarece dintele sculei așchietoare are un proces de alunecare înainte de a începe așchierea, impactul asupra muchiei așchietoare a sculei așchietoare este relativ mic, ceea ce este benefic pentru protejarea sculei așchietoare. - Traiectoria de tăiere și uzura sculei
Comparativ cu frezarea convențională, traiectoria pe care dinții sculei așchietoare o parcurg pe piesa de prelucrat în timpul frezării în urcare este mai scurtă. Acest lucru se datorează faptului că metoda de așchiere a frezării în urcare face ca traiectoria de contact dintre scula așchietoare și piesa de prelucrat să fie mai directă. În astfel de circumstanțe, în aceleași condiții de așchiere, uzura sculei așchietoare atunci când se utilizează frezarea în urcare este relativ mică. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că frezarea în urcare nu este potrivită pentru toate piesele de prelucrat. Deoarece dinții sculei așchietoare încep să așchieze de la suprafața piesei de prelucrat de fiecare dată, dacă există o peliculă dură pe suprafața piesei de prelucrat, cum ar fi unele piese de prelucrat după turnare sau forjare fără tratament, frezarea în urcare nu este potrivită. Deoarece duritatea peliculei dure este relativ mare, aceasta va avea un impact relativ mare asupra dinților sculei așchietoare, va accelera uzura sculei așchietoare și chiar poate deteriora scula așchietoare. - Deformarea prin tăiere și consumul de energie
Grosimea medie de așchiere în timpul frezării în urcare este mare, ceea ce face ca deformarea așchierii să fie relativ mică. O deformare mică a așchierii înseamnă că distribuția tensiunii și a deformării materialului piesei de prelucrat în timpul procesului de așchiere este mai uniformă, reducând problemele de prelucrare cauzate de concentrarea locală a tensiunii. În același timp, comparativ cu frezarea convențională, consumul de energie al frezării în urcare este mai mic. Acest lucru se datorează faptului că distribuția forței de așchiere între scula așchietoare și piesa de prelucrat în timpul frezării în urcare este mai rezonabilă, reducând pierderile de energie inutile și îmbunătățind eficiența prelucrării. În mediile de producție sau de prelucrare la scară largă cu cerințe de consum de energie, această caracteristică a frezării în urcare are o semnificație economică importantă.
(B) Analiză aprofundată a caracteristicilor frezării convenționale
- Stabilitatea mișcării mesei de lucru
În timpul frezării convenționale, deoarece direcția forței de așchiere orizontale exercitate de freză asupra piesei de prelucrat este opusă direcției de avans a piesei de prelucrat, șurubul și piulița mesei de lucru pot menține întotdeauna o parte a filetului în contact strâns. Această caracteristică asigură stabilitatea relativă a mișcării mesei de lucru. În timpul procesului de prelucrare, mișcarea stabilă a mesei de lucru este unul dintre factorii cheie care asigură precizia prelucrării. Comparativ cu frezarea în urcare, în timpul frezării în urcare, deoarece direcția forței de frezare orizontală este aceeași cu direcția de avans a piesei de prelucrat, atunci când forța exercitată de dinții sculei așchietoare asupra piesei de prelucrat este relativ mare, datorită existenței unui joc între șurub și piulița mesei de lucru, masa de lucru se va mișca în sus și în jos. Această mișcare nu numai că perturbă stabilitatea procesului de așchiere, afectează calitatea prelucrării piesei de prelucrat, dar poate și deteriora grav scula așchietoare. Prin urmare, în unele scenarii de prelucrare cu cerințe ridicate pentru precizia prelucrării și cerințe stricte pentru protecția sculei, avantajul de stabilitate al frezării convenționale o face o alegere mai potrivită. - Calitatea suprafeței prelucrate
În timpul frezării convenționale, frecarea dintre dinții sculei așchietoare și piesa de prelucrat este relativ mare, ceea ce reprezintă o caracteristică importantă a frezării convenționale. Frecarea relativ mare va face ca fenomenul de ecruisare a suprafeței prelucrate să fie mai grav. Ecruisarea suprafeței prelucrate va crește duritatea suprafeței, va reduce tenacitatea materialului și poate afecta precizia și calitatea suprafeței proceselor ulterioare de prelucrare. De exemplu, în unele prelucrări ale pieselor de prelucrat care necesită rectificare ulterioară sau asamblare de înaltă precizie, suprafața dură la rece după frezarea convențională poate necesita procese suplimentare de tratament pentru a elimina stratul dur la rece pentru a îndeplini cerințele de prelucrare. Cu toate acestea, în anumite cazuri specifice, cum ar fi atunci când există o anumită cerință privind duritatea suprafeței piesei de prelucrat sau procesul ulterior de prelucrare nu este sensibil la stratul dur la rece al suprafeței, această caracteristică a frezării convenționale poate fi, de asemenea, utilizată.
III. Strategii de selecție a frezării înclinate și a frezării convenționale în prelucrarea efectivă
În prelucrarea efectivă cu mașini de frezat CNC, alegerea frezării prin ascensiune sau a frezării convenționale trebuie să ia în considerare mai mulți factori în mod cuprinzător. În primul rând, trebuie luate în considerare caracteristicile materialului piesei de prelucrat. Dacă duritatea materialului piesei de prelucrat este relativ mare și există o peliculă dură la suprafață, cum ar fi unele piese turnate și forjate, frezarea convențională poate fi o alegere mai bună, deoarece frezarea convențională poate reduce uzura sculei așchietoare într-o anumită măsură și poate asigura stabilitatea procesului de prelucrare. Cu toate acestea, dacă duritatea materialului piesei de prelucrat este uniformă și există cerințe ridicate privind calitatea suprafeței, cum ar fi în prelucrarea unor piese mecanice de precizie, frezarea prin ascensiune are mai multe avantaje. Poate reduce eficient rugozitatea suprafeței și poate îmbunătăți calitatea suprafeței piesei de prelucrat.
În prelucrarea efectivă cu mașini de frezat CNC, alegerea frezării prin ascensiune sau a frezării convenționale trebuie să ia în considerare mai mulți factori în mod cuprinzător. În primul rând, trebuie luate în considerare caracteristicile materialului piesei de prelucrat. Dacă duritatea materialului piesei de prelucrat este relativ mare și există o peliculă dură la suprafață, cum ar fi unele piese turnate și forjate, frezarea convențională poate fi o alegere mai bună, deoarece frezarea convențională poate reduce uzura sculei așchietoare într-o anumită măsură și poate asigura stabilitatea procesului de prelucrare. Cu toate acestea, dacă duritatea materialului piesei de prelucrat este uniformă și există cerințe ridicate privind calitatea suprafeței, cum ar fi în prelucrarea unor piese mecanice de precizie, frezarea prin ascensiune are mai multe avantaje. Poate reduce eficient rugozitatea suprafeței și poate îmbunătăți calitatea suprafeței piesei de prelucrat.
Forma și dimensiunea piesei de prelucrat sunt, de asemenea, considerații importante. Pentru piesele subțiri și lungi, frezarea ascendentă ajută la reducerea deformării piesei în timpul procesului de prelucrare, deoarece forța componentei verticale a frezării ascendente poate presa mai bine piesa de prelucrat pe masa de lucru. Pentru unele piese cu forme complexe și dimensiuni mari, este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător stabilitatea mișcării mesei de lucru și uzura sculei așchietoare. Dacă cerința de stabilitate a mișcării mesei de lucru în timpul procesului de prelucrare este relativ mare, frezarea convențională poate fi o alegere mai potrivită; dacă se acordă mai multă atenție reducerii uzurii sculei așchietoare și îmbunătățirii eficienței prelucrării și în condițiile care îndeplinesc cerințele de prelucrare, se poate lua în considerare frezarea ascendentă.
În plus, performanța mecanică a mașinii de frezat în sine va afecta, de asemenea, alegerea frezării în urcare și a frezării convenționale. Dacă jocul dintre șurub și piulița mașinii de frezat poate fi reglat cu precizie la o valoare relativ mică, cum ar fi mai puțin de 0,03 mm, atunci avantajele frezării în urcare pot fi mai bine exercitate. Cu toate acestea, dacă precizia mecanică a mașinii de frezat este limitată și problema jocului nu poate fi controlată eficient, frezarea convențională poate fi o alegere mai sigură pentru a evita problemele de calitate a prelucrării și deteriorarea sculelor cauzate de mișcarea mesei de lucru. În concluzie, în prelucrarea cu mașina de frezat CNC, metoda adecvată de frezare în urcare sau frezarea convențională trebuie selectată în mod rezonabil în funcție de cerințele specifice de prelucrare și de condițiile echipamentului pentru a obține cel mai bun efect de prelucrare.