Обработка концевыми фрезами: практические подачи, скорости, инструменты, устранение неисправностей

Как на практике выглядит «хорошая» обработка концевыми фрезами

При обработке концевыми фрезами результаты зависят не столько от «максимальной частоты вращения», сколько от контроля образования стружки, стабильности инструмента и нагрева. Практической целью является повторяемость: стабильный звук, постоянная форма стружки, предсказуемый срок службы инструмента и обработка, соответствующая спецификациям, без героической полировки.

Четыре переменные, которые вы должны поддерживать последовательно

• Нагрузка стружки на зуб (fz): слишком низкая трение; слишком высокая ломает края.
• Взаимодействие (радиальное и осевое): силы резания при переходе и глубине.
• Стабильность инструмента: биение, жесткость державки и вылет определяют качество обработки и срок службы.
• Управление теплом: стратегия выбора охлаждающей жидкости для покрытия сохраняет кромки неповрежденными.

Полезный тест: если биение на кончике инструмента превышает 0,01 мм (0,0004 дюйма) , ожидайте неравномерной загрузки канавок, раннего сколов и изменений в отделке, особенно при небольших диаметрах.

Выбор подходящей концевой фрезы для работы

Выбор концевой фрезы — это, прежде всего, проблема геометрии (материал, удаление стружки и жесткость). Подберите количество канавок, спираль и форму углов в соответствии с операцией вместо использования фрезы «общего назначения» по умолчанию.

Счет на флейтах: сила против комнаты для чипсов

• Алюминий и клейкие материалы: 2–3 канавки для больших канавок и лучшей эвакуации стружки.
• Стали: 4 канавки в качестве общей основы для жесткости и производительности.
• Твердое фрезерование или чистовая обработка: 5–7 канавок могут улучшить качество обработки, если стружка тонкая и эвакуация контролируется.

Угловой стиль: где детали обычно выходят из строя

Острый угол 90° концентрирует нагрузку на кромке и является первым местом сколов. При общей обработке концевыми фрезами небольшой радиус угла часто более долговечен, чем очень острый угол.

• Используйте угловой радиус (например, 0,2–1,0 мм), если вам нужна более высокая прочность кромки и более длительный срок службы.
• Используйте фасочную фрезу или специальный инструмент, если требования к острой кромке детали строгие.

Покрытия и основы: простые правила, которые работают

• Алюминий: полированные канавки и покрытия, предназначенные для уменьшения наростов на кромке; избегайте «липких» покрытий, способствующих сварке.
• Стали: износостойкие покрытия (например, класса AlTiN) в сочетании с более прочным твердым сплавом для прерывистого резания.
• Закаленные стали: специальная геометрия для твердого фрезерования с подготовкой кромок; отдавайте приоритет жесткости и консервативному участию.

Подачи и скорости, которые можно защитить (с расчетами)

Самый надежный рабочий процесс — выбрать консервативную скорость резания, выбрать нагрузку стружки, предотвращающую трение, а затем отрегулировать зацепление (особенно при пазах). Две формулы охватывают большинство установок обработки концевыми фрезами:

Об/мин = (SFM × 3,82) / Диаметр (дюймы)   |   Подача (IPM) = об/мин × канавки × нагрузка стружки (дюйм/зуб)

Рабочий пример: 1/2 дюйма (0,5 дюйма) с 4 канавками из мягкой стали.

Начните с SFM 300. Об/мин ≈ (300 × 3,82) / 0,5 = 2292 об/мин . Если вы выберете нагрузку стружки 0,0025 дюйма на зуб: Подача ≈ 2292 × 4 × 0,0025 = 22,9 ИПМ .

Если вы затем перейдете от шага 25% к полному пазу, уменьшите нагрузку на стружку или подачу, поскольку радиальное зацепление увеличивает силы и нагрев. Практичным начальным резом является уменьшение подачи на 20–40% для обработки пазов, затем повторите итерацию в зависимости от звука, стружки и нагрузки шпинделя.

Регулировки подачи, которые решают большинство проблем

• Если стружка выглядит пыльной или инструмент визжит, слегка увеличьте нагрузку на стружку (часто 10–20% ) перед повышением оборотов.
• Если края сколов при входе, сначала уменьшите зацепление (переход или DOC); снижение оборотов само по себе часто увеличивает трение.
• Если станок устойчив, но качество обработки плохое, уменьшите шаг для чистовой обработки и поддерживайте нагрузку стружки выше порога трения.

Крепление инструмента, биение и контроль вылета

При обработке концевыми фрезами держатель является частью режущего инструмента. Идеальное сочетание подачи и скорости все равно не удастся, если биение или вылет не контролируется, поскольку на одну канавку будет приходиться большая часть нагрузки.

Практические цели по биению

• Общая черновая обработка: держите общее указанное биение ниже 0,02 мм (0,0008 дюйма) .
• Отделочные или мелкие инструменты: стремитесь к 0,01 мм (0,0004 дюйма) или лучше.

Вылет: скрытый множитель

По мере увеличения вылета инструмента резко возрастают восприимчивость к изгибам и вибрации. Дисциплинированное правило — сохранять вылет настолько коротким, насколько это позволяет зазор, и избегать ненужной расчетной длины.

• Используйте как можно меньшую длину канавки для глубины реза; длинные канавки нужны для достижения цели, а не для производительности.
• Если качество обработки и срок службы инструмента имеют значение, отдавайте предпочтение сбалансированным держателям инструментов (термоусадочным, гидравлическим или высококачественным цанговым системам).

Стратегия траектории инструмента: прорезь, карманы и адаптивная очистка

Самый быстрый способ улучшить обработку концевыми фрезами — уменьшить скачки усилий. Современные подходы к «постоянному контакту» позволяют добиться этого, поддерживая постоянную толщину стружки и по возможности избегая контакта на всю ширину.

Когда раскрутка неизбежна

• Используйте наклонный или винтовой вход вместо врезания, если инструмент не предназначен для врезного фрезерования.
• Уменьшите подачу по сравнению с боковым фрезерованием (обычно 20–40% ) и обеспечить отличную эвакуацию стружки.
• Рассмотрите возможность использования инструмента с 3 канавками для алюминиевых пазов или инструмента с изменяемой спиралью для стали, чтобы уменьшить гармоники вибрации.

Карманирование без тепловых ловушек

Карманная обработка невозможна при повторной резке стружки. Расставьте приоритеты при эвакуации: по возможности открывайте карманы, сохраняйте умеренное радиальное зацепление и избегайте острых внутренних углов, которые на мгновение перегружают инструмент.

Адаптивная клиринг: почему она обычно выигрывает

• Низкий радиальный шаг (часто 5–15% диаметра ) поддерживает постоянную нагрузку на фрезу.
• При большей осевой глубине используется самая прочная часть инструмента и улучшается съем материала за проход на жестких станках.
• Последовательное зацепление снижает вибрацию и часто продлевает срок службы инструмента по сравнению с традиционным выполнением карманов.

Решения по эвакуации охлаждающей жидкости, воздуха и стружки

При обработке концевыми фрезами вакуумирование зачастую более важно, чем «охлаждение». Повторная обрезка стружки приводит к сколам кромок, налипаниям и загадочным дефектам отделки, похожим на вибрацию.

Выбор стратегии по материалу

• Алюминий: сильная струя воздуха или туман помогают предотвратить образование стружки; держите канавки чистыми и избегайте повторной резки.
• Нержавеющая сталь: постоянная подача СОЖ уменьшает нагар и сохраняет целостность кромки.
• Закаленная сталь: многие стратегии твердого фрезерования предпочитают использовать воздух, чтобы избежать теплового удара, но только при условии надежного отвода стружки.

Простые признаки того, что вы перерезаете чипсы

• На отделке видны случайные царапины, которые не повторяются с постоянным шагом.
• Стружка горячая и порошкообразная, а не скручивается, а инструмент скорее «гудит», чем режет.
• Инструмент быстро изнашивается на боковой поверхности, хотя нагрузка на шпиндель кажется низкой.

Устранение неполадок при обработке концевыми фрезами по симптомам

Используйте подход, основанный на симптомах: определите доминирующий режим отказа, измените одну переменную и повторите тестирование. Самые сложные исправления обычно включают в себя зацепление, жесткость или эвакуацию стружки.

Вибрация (волнистая отделка, громкие колебания)

• Сначала уменьшите радиальное зацепление; двигаться к Шаг 5–10% и поддерживать производительность по осевой глубине, если инструмент это позволяет.
• Уменьшите вылет и проверьте биение; Вибрация часто исчезает после устранения биения.
• Регулируйте частоту вращения небольшими шагами (например, ±10%), чтобы устранить гармоническую связь, но не «исправляйте» вибрацию путем снижения нагрузки на чип.

Наращенная кромка из алюминия (приварка материала к канавкам)

• Слегка увеличьте нагрузку на стружку, чтобы инструмент резал чисто, а не тереть; трение ускоряет сварку.
• Улучшите эвакуацию (струя воздуха/туман) и используйте полированную геометрию канавок, подходящую для алюминия.

Преждевременное сколы кромок (особенно при входе)

• Переключитесь на наклонный/винтовой ввод и избегайте прямых врезаний, если инструмент не предназначен для этого.
• Уменьшите зацепление в углах за счет сглаживания траекторий; резкие изменения направления перегружают кромку.

Завершающие проходы: как добиться размера и поверхности без догадок

Чистовая обработка концевыми фрезами предполагает постоянство: стабильное зацепление, минимальное изменение отклонения и повторяемый припуск. Распространенной ошибкой является то, что для чистового прохода остается слишком мало (или слишком много) припуска, что приводит к трению или перегрузке инструмента.

Оставьте контролируемый запас для отделки

• Практический стартовый диапазон 0,1–0,3 мм (0,004–0,012 дюйма) радиальный припуск для чистового прохода стены в зависимости от жесткости детали.
• Делайте финальный шаг небольшим (часто 3–10% диаметра) для минимизации зубцов и сил резания.

Повторяемый процесс финишной обработки

1. Грубая обработка с постоянным зацеплением, поэтому припуск к стене остается однородным.
2. Полуфабрикат для устранения истории прогибов и выравнивания состояния материала.
3. Завершите обработку со стабильной фиксацией инструмента, минимальным вылетом и нагрузкой на стружку, превышающей пороговые значения трения.

Если качество отделки детали различается, заподозрите биение или изменение зацепления, прежде чем обвинять «плохой материал». Исправление биения часто является самым быстрым путем к измеримому улучшению поверхности и стойкости инструмента.