Frézování metodou tenkých řezů a trochoidální frézování

Metody frézování s odebíráním tenkých vrstev a trochoidální frézování byly původně vyvinuty pro hrubování a polodokončování obtížně obrobitelných materiálů, například tvrdých ocelí, ISO H, žárovzdorných materiálů (HRSA) nebo ISO S, ale jejich použití je možné také pro ostatní materiály, zejména v případě aplikací citlivých na vznik vibrací.

Trochoidální frézování se využívá především pro obrábění drážek.

Frézování metodou tenkých řezů se obvykle využívá pro polodokončovací obrábění rohů.

Obě tyto metody se osvědčily jako velice bezpečné a produktivní.

Techniky frézování metodou tenkých řezů a trochoidálního frézování jsou založeny na využití malé radiální hloubky řezu, a_e, což má za následek, že:

• Vznikající radiální řezné síly jsou malé, kladou menší nároky na stabilitu a umožňují použití velkých hloubek řezu, a_p
• To znamená, že v záběru je vždy jen jeden zub, což má vliv na snížení sklonů ke vzniku vibrací
• Díky zkrácení doby kontaktu dochází ke snížení množství tepla vznikajícího v místě řezu, což umožňuje použití vyšších řezných rychlostí
• Tříska má velmi malou tloušťku, h_ex, ale vzniká při vysokých rychlostech posuvu, f_z

Volba nástrojů

Techniku odřezávání tenkých vrstev lze také použít při práci s frézami s dlouhými břity, které umožňují kombinaci malé hodnoty, a_e s velkou axiální hloubkou řezu, a_p.

Postup při frézování metodou tenkých řezů a trochoidálním frézování

Metody odřezávání tenkých vrstev využívají vyšší řezné rychlosti,, v_c, a axiální hloubky řezu, a_p, ale pouze malé radiální šířky záběru, a_e, a nízké hodnoty posuvu na zub, f_z. To je možné vzhledem k:

• Faktory Malá tloušťka třískyMalý oblouk záběru
• Vliv Nižší řezné síly/průhybSnížení teploty v místě řezu
• Výhody Větší axiální hloubky řezuVyšší řezné rychlosti

Trochoidální frézováníOblast použití

Vynikající metoda frézování drážek v případě, že dochází k problémům se vznikem vibrací - je ale vhodná také pro hrubovací frézování uzavřených dutin, vybrání a drážek.Definice

Trochoidální frézování je možné definovat jako frézování pomocí kruhové interpolace se současným posouváním vpřed. Fréza opakovaně odebírá „tenké plátky“ materiálu, přičemž v radiálním směru neustále postupuje po spirálové dráze..

Je nutné použití speciálních technik programování a strojů splňujících potřebné předpoklady.

Dráha nástroje je naprogramována s odvalovacím nájezdem a výjezdem ze záběru, přičemž radiální rozteč, w, je udržována na nízké hodnotě, což přináší:

• Malé řezné síly v důsledku kontrolované délky oblouku záběru, což umožňuje použití velkých axiálních hloubek řezu
• Je využívána celá délka ostří, což zajistí, že teplo a opotřebení mají rovnoměrně rozdělení a v důsledku toho je životnost nástroje delší, než v případě tradičních metod frézování drážek
• Vzhledem k malé délce oblouku záběru se používají mnohobřité nástroje, tudíž je možné použití vysokých rychlostí posuvu stolu při spolehlivé životnosti nástroje
• Maximální radiální hloubka řezu,, a_e, by neměla přesáhnout 20 % průměru frézy

a_p ≤ 2 x Dc

a_e = malá

v_f = velká

v_c = až 10násobná ve srovnání s konvenčními metodami

Pro šířku drážky menší než 2 x D_c

Dráha nástroje je naprogramována s plynulou spirálovitou trajektorií, přičemž nástroj se posouvá v radiálním směru a vytváří drážku nebo profil.. Posuv je konstantní, s plynule se měnící radiální hloubkou řezu. 50 % času je nástroj mimo záběr.Důležitá hlediska

1) Radiální hloubka řezu se konstantně mění a při největší hloubce záběru je větší, než naprogramovaná velikost posuvu do řezu, w.

2) Je třeba zachovat poměr průměru frézy vůči šířce drážky menší než 70 % a velikost radiální rozteče, w, menší než 10 % z hodnoty D_c.

3) Rychlost posuvu je konstantní, ačkoli se rychlost posuvu středu nástroje, v_f, liší od rychlosti posuvu na obvodu, v_fm. Pokud je dráha nástroje naprogramována vzhledem k pohybu jeho středu, potom je třeba vypočítat rychlost posuvu na obvodu.

Hodnoty řezných parametrů

• Max. průměr frézy D_c = 70 % šířky drážky
• Posuv do řezu w = max. 10 % D_c
• Max. radiální hloubka řezu a_e = 20 % D_c
• Axiální hloubka řezu a_p = až 2 x D_c
• Počáteční rychlost posuvu na zub f_z = 0.1 mm

Vypočítejte programovaný posuv v_f

Praktické rady pro trochoidální frézování

Trochoidální frézování umožňuje mnohem větší spolehlivost obráběcího procesu, než tradiční metody frézování drážek nebo ponorné frézování. Životnost nástrojů je vyšší a náklady na nástroje naopak nižší, jelikož např. frézu o průměru 12 mm je možné nahradit frézou o průměru 8 mm.Pro šířku drážky větší než 2 x Dc

Spojitou spirálovou dráhu, například takovou, jaká je programována v případě úzkých drážek, kde 50% času není nástroj v záběru, je možné optimalizovat spolu s tím, jak se zvětšuje šířka drážky:

1. Odvalovací nájezd do záběru (narolování) – programovaný poloměr (rad_m) = 50 % z hodnoty D_c.
2. Úsek G1 s hodnotou a_e = 0.1 x D_c.
3. Odvalovací výstup ze záběru – programovaný poloměr (rad_m) = 50 % z hodnoty D_c.
4. Rychlý přesun do další výchozí pozice.
5. Opakování cyklu.

Metody odřezávání tenkých vrstev – frézování rohů

Oblast použití

Frézování metodou tenkých řezů je polodokončovací technika obrábění, která se uplatňuje při frézování rohů, kam větší nástroj použitý pro předchozí operaci nemohl dosáhnout.Definice

Na rozdíl od trochoidálního frézování není nutný odvalovací nájezd nebo výjezd z řezu, jelikož radiální hloubka řezu narůstá od nuly do maxima uprostřed a potom opět klesá zpátky k nule

Díky postupnému odebírání materiálu na větší počet průchodů je úspěšně dosaženo konzistentní malé radiální hloubky řezu/malého úhlu záběru a tedy i nízkých řezných sil.Důležitá hlediska:

Snížení rychlosti posuvu v rozích:

• Jako při každém konturování poloměru rohu, kdy se používá rychlost posuvu v ose nástroje, v_f, rychlost posuvu je třeba snížit v závislosti na rychlosti posuvu na obvodu nástroje, v_fm, aby byla zachována konstantní velikost posuvu na zub
• V závislosti na poměru průměru frézy k poloměru rohu se ve srovnání s frézováním po přímé dráze může stát, že hloubka řezu dosáhne tak vysoké hodnoty, že to již neumožňuje použití stejně velké hodnoty posuvu
• Nicméně, poměr mezi programovaným poloměrem dráhy nástroje, D_vf, a poloměrem díry, D_m, konstantně narůstá směrem ke konečnému poloměru rohu, to znamená, že rychlost posuvu je třeba pro každý průchod postupně snižovat
• Obráběcí proces se stává nestabilním a objevují se vibrace
• Z hlediska úspěšnosti frézování vnitřních rohů má zásadní význam použití obráběcích strojů s dobrou dynamickou stabilitou a kontrolovaným snížením rychlosti posuvu v ose nástroje

Metoda tenkých řezů

Konvenční

D_vf a v_f se pro jednotlivé průchody musí postupně snižovat

w = radiální posuv do záběru

rad_m = konečný poloměr na součásti

rad_w = počáteční poloměr na součásti

Potřebný počet průchodů se při stejných hodnotách počátečního a konečného poloměru rohu značně liší v závislosti na úhlu rohu. Pro úhly rohů menší než 60˚ může představovat dobré řešení použití ponorného frézování pomocí ponorného vrtáku.Úhel rohu