W tym tygodniu w tygodniku meetyou omówimy wpływ kąta pochylenia linii śrubowej na wydajność skrawania frezu.

Jak wszyscy wiemy, istnieją dwa podstawowe rodzaje kształtów krawędzi skrawających frez trzpieniowy: kształt prosty i spiralny, wśród których typ spiralny jest szerzej stosowany, ponieważ może prowadzić do szybszego, stabilniejszego i bardziej efektywnego cięcia niż typ prosty. Możesz zobaczyć ogólne 2 typy helicaledge na ryc. 1. Lewy typ helikalny jest używany głównie do precyzyjnego frezowania, takiego jak przetwarzanie kluczy do telefonów komórkowych, panel przełączników filmowych, panel LCD i soczewki akrylowe. Prawy frez spiralny jest zgodny z obrotami wrzeciona frezarki i jest wygodny do rozładowywania w większości uchwytów. W związku z tym najczęściej używany jest prawy frez śrubowy, a wspólny prawy kąt śrubowy wynosi zwykle 30 ° ~ 45 °.

Naszym ogólnym zdaniem kąt pochylenia linii śrubowej U frezu czołowego odpowiada kątowi nachylenia λs, ale wprowadzenie i omówienie kąta pochylenia dotyczy głównie obróbki tokarskiej. Istnieje jednak wiele różnic między frezowaniem a toczeniem. Nie da się zastosować całej wiedzy o kącie nachylenia krawędzi do frezowania trzpieniowego.

W przypadku frezowania wiadomo z grubsza, że większy kąt pochylenia spirali zwiększa liczbę zębów pracujących jednocześnie, zmniejszając uderzenia i zwiększając gładkość podczas frezowania oraz sprawiając, że krawędzie frezów palcowych są ostre. Poza tym, jaki wpływ będzie miał rozmiar kąta pochylenia linii śrubowej na frezy walcowo-czołowe? Kąty narzędzia i krawędzi są ze sobą powiązane i wzajemnie na siebie wpływają. Zróbmy eksperyment, aby uzyskać dane do dalszego poznania tego tematu.

 

Eksperyment z frezowaniem rowków za pomocą 2-ostrzowego frezu spiralnego

Eksperyment przeprowadzono na pionowym centrum obróbczym. Dwuostrzowy frez walcowo-czołowy o średnicy φ12 mm i różnych kątach pochylenia linii śrubowej został użyty do frezowania rowka o wymiarach 12 mm × 12 mm i szerokości × wysokości. Błąd pionowy (ΔX) obu stron rowka zmierzono na podstawie dolnej powierzchni rowka po obróbce. Wpływ kąta spirali na dokładność obróbki oceniono porównując wartości błędów.

Elementem obrabianym jest stal węglowa o twardości 28HRC. Parametry skrawania każdego narzędzia w eksperymencie są następujące: prędkość posuwu 50mm/min, prędkość skrawania 29m/min, głębokość skrawania 12mm. Stosowany jest olej chłodzący. Wyniki eksperymentu przedstawiono na rycinie 2.

 

Z wyników eksperymentu możemy stwierdzić, że:

( 1) Nadcięcie zawsze występuje po stronie przedmiotu obrabianego, która jest frezowana w górę. Wręcz przeciwnie, zjawisko braku skrawania pojawia się zawsze po stronie frezowania współbieżnego, a maksymalny punkt nadcięcia i braku skrawania znajduje się na najdalszym wysunięciu frezu palcowego. Ten punkt jest zgodny ze wzorem deformacji narzędzia i długością przedłużenia narzędzia podczas frezowania przeciwbieżnego i współbieżnego.

(2) Ponieważ kąt spirali frezu trzpieniowego jest mniejszy niż 30°, wartość błędu prostopadłości będzie rosła wraz ze wzrostem kąta spirali, zarówno po stronie frezowania do przodu, jak i do tyłu.

Gdy kąt spirali jest większy niż 40 °, będzie się zmniejszał wraz ze wzrostem kąta spirali. Dlatego można uznać, że gdy frez końcowy ma mniejszy kąt linii śrubowej lub większy kąt linii śrubowej, dokładność kształtu frezowania rowków jest wysoka, chociaż wydaje się to sprzecznością.

(3) Z punktu widzenia dokładności obróbki, gdy kąt pochylenia linii śrubowej wynosi 0, krawędź skrawająca jest prosta, a dokładność jest najwyższa. Jednak z podstawowych charakterystyk kąta pochylenia linii śrubowej frezu palcowego wynika, że w tym przypadku frez walcowo-czołowy będzie całkowicie wykonywał skrawanie przerywane. Ten rodzaj obróbki z dużym udarem skrawania wymaga dużej dokładności wykonania samego narzędzia.

 

Eksperyment frezowania bocznego kątownikiem śrubowym i 4-ostrzowym frezem walcowo-czołowym

Bok przedmiotu jest frezowany na pionowym centrum obróbczym 4-krawędziowym frezem walcowo-czołowym o kącie pochylenia linii śrubowej 30° i 55°. Porównujemy wpływ zmiany dwóch frezów trzpieniowych wraz z szerokością skrawania (posuwem promieniowym) na dokładność obróbki. Gdy średnica frezu walcowo-czołowego wynosi 25mm, stal 45 # o twardości 94HRB należy ciąć metodą frezowania prostego i na sucho. Parametry skrawania to posuw 100 mm/min, prędkość skrawania 26 mm/min i głębokość skrawania 38 mm. Zmierzony błąd prostopadłości, błąd płaskości oraz chropowatość powierzchni po obróbce przedstawiono na rysunku 3.

Można zauważyć, że gdy szerokość skrawania nie jest szczególnie duża, dokładność obróbki frezu walcowo-czołowego o dużym kącie pochylenia 55 ° jest wyższa niż w przypadku frezu walcowo-czołowego o kącie pochylenia 30 °. Jest to zgodne z wynikami eksperymentu frezowania rowków na rysunku 2. Po przeanalizowaniu przyczyn można uznać, że dzieje się tak dlatego, że gdy szerokość skrawania jest mała, rzeczywisty kąt natarcia frezu walcowo-czołowego o dużym kącie pochylenia śrubowego jest duży, co sprawia, że ostra krawędź i zmniejsza opór skrawania stycznego, zużycie energii i deformację narzędzia.

 

Indukcja charakterystyk kąta helisy

(1) Kąt spirali i opór skrawania: styczny opór skrawania maleje wraz ze wzrostem kąta pochylenia linii śrubowej, a osiowy opór skrawania wzrasta wraz ze wzrostem kąta pochylenia linii śrubowej.

(2) Kąt spirali i kąt natarcia: zwiększenie kąta pochylenia linii śrubowej powoduje zwiększenie rzeczywistego kąta natarcia frezu czołowego i ostrzejsze ostrze krawędzi.

(3) Kąt spirali i precyzja obrabianej powierzchni: Zasadniczo wartość tolerancji prostopadłości i płaskości obrabianej powierzchni wzrasta wraz ze wzrostem kąta spirali, ale gdy kąt spirali jest większy niż 40 °, zmniejsza się wraz ze wzrostem spirali kąt.

(4) Kąt spirali i żywotność narzędzia: prędkość zużycia obwodowej taśmy krawędziowej jest zasadniczo proporcjonalna do kąta spiralnego. Z drugiej strony, gdy kąt spiralny jest bardzo mały, niewielkie zużycie narzędzia również znacznie zmniejszy wydajność cięcia narzędzia , powodować wibracje i uniemożliwić dalsze użytkowanie narzędzia. Gdy kąt pochylenia linii śrubowej jest zbyt duży, sztywność narzędzia będzie słaba, a żywotność ulegnie skróceniu.

(5) Kąt spirali i materiał do cięcia: podczas obróbki miękkich materiałów o niskiej twardości należy użyć dużego kąta pochylenia linii śrubowej, aby zwiększyć kąt przedni i poprawić ostrość krawędzi skrawającej. Podczas obróbki twardych materiałów o dużej twardości stosuje się mały kąt pochylenia linii śrubowej zmniejszyć kąt przedni i poprawić sztywność krawędzi skrawającej

 

Wnioski dotyczące naszych badań nad frezami walcowo-czołowymi o kącie pochylenia linii śrubowej

Kąt spiralny jest jednym z głównych parametrów frezu walcowo-czołowego. Zmiana kąta spirali ma duży wpływ na wydajność cięcia frezu. Wraz z rozwojem technologii obróbki CNC oraz elastycznej technologii wytwarzania możliwa jest zmiana wielkości kąta pochylenia śrubowego w procesie wytwarzania narzędzi. Jeśli dalej badamy różne skutki wielkości kąta spirali na wydajność skrawania frezu walcowo-czołowego, podczas produkcji i wyboru frezów walcowo-czołowych ze spiralną krawędzią musimy wziąć pod uwagę wydajność i dokładność obróbki obrabianego materiału, wydajność obróbki, materiał narzędzia i trwałości narzędzi, co niewątpliwie odegra ważną rolę w promowaniu wydajnego i precyzyjnego frezowania.