Teoria frezowania
Nazewnictwo
A. Uchwyt
B. Kąt pochylenia linii śrubowej
C. Rowek
D. Średnica zewnętrzna
E. Długość cięcia
F. Długość całkowita
1. Nacięcie
2. Pierwotny kąt przyłożenia narzędzia na ramionach tnących
3. Wtórny kąt przyłożenia narzędzia na ramionach tnących
4. Ramiona tnące
5. Krawędź skrawająca
6. Kąt natarcia ostrza
7. Szerokość pierwotnego kąta przyłożenia
8. Szerokość wtórnego kąta przyłożenia
9. Podcięcie
OGÓLNE WSKAZÓWKI DOTYCZĄCE FREZOWANIA
Frezowanie jest to proces obróbki, podczas którego usuwana jest z obrabianego przedmiotu określona ilość materiału za pomocą dość szybko obracającej się frezarki pracującej z odpowiednim posuwem.
Charakterystyczną cechą procesu frezowania jest to, że każdy ząb frezu usuwa materiał w postaci możliwie najmniejszych wiórów.
TYPY FREZÓW
Trzy podstawowe operacje frezowania pokazane zostały niżej: (A) frezowanie współbieżne, (B) frezowanie czołowe i (C) frezowanie walcowo-czołowe.
W przypadku frezowania powierzchni czołowych oś rotacji ustawiona jest równolegle do obrabianej powierzchni. Frez ma zęby wzdłuż obwodu koła. Każdy ząb działa samodzielnie.
Frezy stosowane do frezowania powierzchni obrotowych, mają zęby proste lub spiralne.
W przypadku frezowania czołowego frez umieszczony jest we wrzecionie. Oś obrotu jest prostopadła do obrabianej powierzchni. Proces frezowania realizowany jest przez krawędzie czołowe frezu.
W przypadku frezowania walcowo-czołowego frez obraca się wzdłuż osi pionowo do obrabianej powierzchni. Może też zostać pochylony, żeby obrobić powierzchnie skośne. Narzędzie skrawaw także na bokach i ma uzębienie czołowe.
FREZY DO POWIERZCHNI OBROTOWYCH I FREZY CZOŁOWE
Frez walcowo-czołowy |
Frez tarczowy |
Frez kątowy |
|
|
|
|
|
Te narzędzia skrawają bocznie i czołowo. Do zamocowania narzędzia służy rowek klinowy. |
Te narzędzia skrawają po bokach. Zęby są na przemian skośne, tak że zęby skrawają naprzemiennie w rowku. |
W przypadku frezów kątowych krawędzie tnące położone są na brzegu stożka, a nie walca. Za ich pomocą można frezować jednostronne lub podwójne kąty. |
|
FREZY DO ROWKÓW WPUSTOWYCH
Frezy do rowków wpustowych |
Frezy kuliste |
Frezy walcowo-czołowe z promieniem naroża |
Mikrofrezy |
|
 |
|
|
WYBÓR FREZÓW WALCOWO-CZOŁOWYCH I PARAMETRÓW FREZÓW
Przed rozpoczęciem frezowania należy pamiętać o kilku zaleceniach:
- użyć najbardziej odpowiedniego frezu walcowo-czołowego
- prawidłowa prędkość i posuw dają w rezultacie zarówno szybkie usuwanie materiału jak i dużą trwałość narzędzia .
Określić najbardziej odpowiedni frez walcowo-czołowy
- Ustalić typ frezu frezu walcowo-czołowego:
1. typ frezu walcowo-czołowego
2. wybór czołowej krawędzi tnącej
- wziąć pod uwagę stan i stabilność maszyny
- wybrać największą możliwą średnicę, żeby uniknąć zsuwania się narzędzia lub wypychania:
1. najwyższa stabilność
2. największa średnica frezu
3. narzędzie o możliwie krótkim mocowaniu
- Wybrać liczbę rowków
1.więcej rowków -zmniejszona przestrzeń dla wiórów- zwiększona stabilność -pozwala na szybszy posuw
2. mniej rowków- zwiększona przestrzeń dla wiórów – zmniejszona stabilność – bezproblemowe odprowadzanie wiórów.
Określenie właściwej prędkości ciecia i posuwu może nastąpić tylko wtedy, gdy znane są następujące czynniki:
- Typ obrabianego materiału
- Materiał narzędzia
- Moc napędowa maszyny
- Jaka jest oczekiwana jakość powierzchni?
WŁAŚCIWOŚCI FREZU WALCOWO-CZOŁOWEGO – CZOŁOWE KRAWĘDZIE TNĄCE
Czołowe krawędzie tnące dzielą się na:
Centralnie tnące |
Nie tnące centralnie |
|
|
Pozwala na wiercenie i frezowanie boczne. Dwie krawędzie tnące docierają do środka w przypadku równej liczby rowków (np. 2-4-6 itd.) a tylko jedna krawędź tnąca w przypadku nierównej liczby rowków (np. 3-5 itd.). |
Wykorzystywane tylko dla frezowania obwodowego i frezowania rowków Pozwala na przeszlifowanie miedzy ostrzami. |
WŁAŚCIWOŚCI FREZU WALCOWO-CZOŁOWEGO – WYBÓR LICZBY ROWKÓW
Liczba rowków powinna być ustalona na podstawie:
- Frezowanego materiału
- Wymiarów obrabianego przedmiotu
- Warunków frezowania
2 rowki |
3 rowki |
4 rowki(lub wielorowkowy) |
|
|
|
Wytrzymałość na złamanie przy zginaniu NISKA <--------------------------------> WYSOKA |
||
Miejsce na wióry DÓRZE<---------------------------------> MAŁE |
||
|
|
|
WŁAŚCIWOŚCI FREZU WALCOWO-CZOŁOWEGO – KĄT POCHYLENIA LINII SRUBOWEJ
Zwiększenie liczby rowków powoduje równomierna dystrybucję obciążenia na poszczególne zęby i prowadzi zawsze do lepszej jakości powierzchni na frezowanym elemencie. Lecz przy wysokim kącie pochylenia linii śrubowej , obciążenie (FV) wzdłuż osi frezu również się zwiększa . Wysokie obciążenie FV może spowodować następujące problemy:
- Problem z obciążeniem na łożyskach obrabiarki
- Frez porusza sie w uchwycie mocującym. Dla uniknięcia tego problemu, należy używać frezu z uchwytem Weldon lub gwintem dokręcającym
KIERUNEK PRACY FREZU
Frezy można podzielić ze względu na możliwe kierunki pracy. Istnieją trzy różne typy
Trzy kierunki frezowania |
Dwa kierunki frezowania |
Jeden kierunek frezowania |
|
|
|
PRZEKRÓJ SKRAWANIA Q
Można obliczyć przekrój skrawania Q w ten sposób, że objętość usuniętego materiału dzieli się przez czas potrzebny na proces obróbki. Objętość usuniętego materiału jest to objętość początkowa minus objętość końcowa obrabianego przedmiotu. Czas skrawania to czas potrzebny na to, aby narzędzie przebyło całą długość obrabianego przedmiotu. Ten parametr ma duży wpływ na stopień wykończenia obrabianego przedmiotu.
FREZOWANIE – FREZOWANIE PRZECIWBIEŻNE W PORÓWNANIU Z FREZOWANIEM WSPÓŁBIEŻNYM
FREZOWANIE PRZECIWBIEŻNE
Przy frezowaniu przeciwbieżnym proces cięcia rozpoczyna sie z zerową grubością wiórów. Krawędź tnąca „ucieka” od obrabianego przedmiotu i dociska. Powstająca przy tym siła cięcia przeciwdziała sile posuwu.
Zalety:
- Ustawienie zębów nie ma wpływu na jakość powierzchni obrabianego przedmiotu.
- Właściwości powierzchni obrabianego przedmiotu mają mały wpływ na okres trwałości narzędzia.
- Narzędzie pracuje „miękko”, warunkiem są ostre krawędzie tnące.
Wady:
- Narzędzie ma tendencje do terkotania.
- Obrabiany przedmiot na tendencję do bycia ciągniętym do góry. Dlatego też ważne jest dobre zamocowanie.
- Większe zużycie narzędzia niż przy frezowaniu współbieżnym.
- Wióry spadają przed frezem -odprowadzanie wiórów trudniejsze.
- Potrzebna jest większa siła napędowa ze względu na zwiększone tarcie, ponieważ zęby najpierw trą a potem tną.
- Obniżona jakość powierzchni obrabianego przedmiotu ze względu na wióry.
FREZOWANIE WSPÓŁBIEŻNE
Przy frezowaniu współbieżnym obróbka rozpoczyna się z największą grubością wiórów. Kierunek posuwu i obrotu narzędzia jest taki sam.
Zalety:
- Skierowana do dołu siła utrzymuje narzędzie na swoim miejscu.
- Optymalne odprowadzenie wiórów – wióry wióry transportowane są za frezem.
- Mniejsze zużycie – zwiększony okres trwałości narzędzia nawet o 50%.
- Lepsza jakość powierzchni – wióry mają zmniejszoną styczność z narzędziem.
- Mniejsze zapotrzebowanie na siłę cięcia- można korzystać z frezu z wyższym kątem natarcia ostrza.
- Frezowanie współbieżne wywołuje siłę kierowana na dół ku obrabianemu przedmiotowi- skutkiem tego jest brak problemów z mocowaniem narzędzia.
Wady:
- Z powodu powstających wysokich sił obciążenia przy zetknięciu się zębów z obrabianym przedmiotem, przedmiot ten musi być odpowiednio stabilny, a posuw stołu możliwie wolny od luzu.
- Frezowanie współbieżne nie nadaje się do obróbki przedmiotów, których powierzchnie nie są czyste np. Stal na narzędzia do pracy na gorąco, odkuwki i odlewy. Nieczystość powierzchni jest twarda i ścierna i powoduje nadmierne zużycie i uszkodzenie zębów, co zmniejsza okres trwałości narzędzia.
FREZ Z GŁOWICĄ KULISTĄ
Frez z głowicą kulista, zwany też frezem z trzpieniem kulistym ma kształt półkolisty. Frezy te stosuje się stosuje się często do obróbki matryc, form i przedmiotów o złożonej powierzchni w przemyśle samochodowym, lotniczym i zbrojeniowym.
Efektywna średnica jest głównym czynnikiem koniecznym do obliczenia niezbędnej prędkości wrzeciona. Średnica efektywna definiowana jest jako rzeczywista średnica frezu na osiowej linii frezowania. Średnica efektywna zależy od promienia narzędzia i osiowej głębokości frezowania.
Efektywna średnica (a nie średnica frezu) jest decydująca przy prawidłowej prędkości skrawania Vc dla frezu z głowicą kulistą.
Frez z głowicą kulistą stosowany jest do obróbki powierzchni w trybie „linia po linii”. Decydujący dla jakości powierzchni jest odstęp między poszczególnymi liniami.
STRATAGIE FREZOWANIA
KOREKTA POSUWU PRZY FREZOWANIU KONTURÓW WEWNĘTRZNYCH I ZERWNĘTRZNYCH
Kontur wewnętrzny |
Kontur zewnętrzny |
|
|
A= Ruch frezu na obrabianym przedmiocie |
|
KĄT PRZY UKOŚNYM WPROWADZANIU NARZĘDZIA W MATERIAŁ
Zalecenia dotyczące maksymalnego kąta wprowadzania narzędzia dla frezu walcowo-czołowego HM
Liczba zębów frezu walcowo-czołowego |
2 |
3 |
4 |
Do stali i żeliwa |
<15 |
<10 |
<5 |
Do aluminium, miedzi i tworzywa sztucznego |
<30 |
<20 |
<10 |
Do stali hartowanej |
<4 |
<3 |
<2 |
POSÓW SPIRALNY
Zalecenia dotyczące posuwu spiralnego w różnych materiałach
Materiał |
Zalecenia ap |
Stal |
<0,10xD |
Aluminium |
<0,20xD |
Stal hartowana |
<0,05xD |
Dbmax = Maksymalna możliwa średnica otworu
D = Średnica frezu
R = Promień naroża frezu
ZANURZANIE OSIOWE
W przypadku tej metody prędkość posuwu należy podzielić przez liczbę zębów. Niewskazane jest zanurzanie osiowe z frezem walcowo-czołowym, mającym więcej niż cztery zęby.
ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW ZWIĄZANYCH Z FREZOWANIEM
Problem |
Przyczyna |
Środek zaradczy |
Pęknięcia |
Za duży przekrój skrawania |
Zmniejszyć posuw przypadający na ząb |
Za duży posuw |
Zmniejszyć posuw |
|
Zbyt duża długość rowków lub całkowita długość |
Zastosować krótsze zamocowanie lub krótszy frez |
|
Zużycie |
Zbyt twardy materiał obrabianego przedmiotu |
W celu wybrania odpowiedniego narzędzia alternatywnego patrz katalog lub Produkt Selector |
Nieprawidłowy posuw i liczba obrotów |
W celu wybrania odpowiedniego narzędzia alternatywnego patrz katalog lub Produkt Selector |
|
Utrudnione odprowadzanie wiórów |
Wybrać poprawne parametry |
|
Frezowanie przeciwbieżne |
Zadbać o właściwe chłodzenie i smarowanie |
|
Nieodpowiedni kąt skrętu gwintu |
Frezowanie współbieżne |
|
Wyszczerbienie się krawędzi tnącej |
Zbyt wysoka prędkość posuwu |
W celu wybrania odpowiedniego narzędzia alternatywnego patrz katalog lub Produkt Selector |
Wibracje |
Zmniejszyć prędkość posuwu |
|
Niska prędkość obróbki |
Zwiększyć liczbę obrotów |
|
Frezowanie przeciwbieżne |
Frezowanie współbieżne |
|
Stabilność narzędzia |
Wybrać krótsze narzędzie |
|
Stabilność obrabianego przedmiotu |
Lepiej zamocować obrabiany przedmiot |
|
Krótka trwałość narzędzia |
Stwardnienie materiału |
W celu wybrania odpowiedniego narzędzia alternatywnego patrz katalog lub Produkt Selector |
Nieodpowiedni kąt skrawania i kąt przyłożenia |
Wybrać narzędzie z odpowiednim kątem natarcia ostrza |
|
Zbyt wysokie tarcie |
Stosować narzędzia powlekane |
|
Zła jakość powierzchni |
Zbyt wysoki posuw |
Zmniejszyć do prawidłowej liczby obrotów |
Za niska liczba obrotów |
Zwiększyć liczbę obrotów |
|
Zbyt duże wióry |
Zmniejszyć przekrój skrawania |
|
Zużycie narzędzia |
Wymienić lub przeszlifować narzędzie |
|
Tworzenie się narostu |
Zmienić na narzędzie z większym kątem skrętu |
|
Złe odprowadzanie wiórów |
Zwiększyć ilość doprowadzanego chłodziwa |
|
Niedokładność obrabianego przedmiotu |
Odchylanie narzędzia |
Wybrać krótsze narzędzia lub narzędzie krócej zamocowane |
Niewystarczająca ilość rowków |
Stosować narzędzie z większą ilością zębów |
|
Zniszczony lub uszkodzony uchwyt zaciskowy |
Naprawić lub wymienić |
|
Niewystarczająca stabilność uchwytu zaciskowego |
Zastosować krótszy lub bardziej stabilny uchwyt zaciskowy |
|
Zła stabilność wrzeciona |
Zwrócić uwagę na stabilność wrzeciona |
|
Wibracje |
Zbyt wysoki posuw i prędkość |
Skorygować posuw i prędkość |
Zbyt duża długość rowków lub całkowita długość |
Zastosować krótsze zamocowanie lub krótszy frez walcowo-czołowy |
|
Zbyt duża głębokość frezowania |
Zmniejszyć głębokość frezowania |
|
Niewystarczająca stabilność maszyny i mocowanie |
Sprawdzić mocowanie |
|
Stabilność obrabianego przedmiotu |
Lepiej zamocować obrabiany przedmiot |
Źródło: DORMER- „Podręcznik techniczny”
