Frezowanie walcowo-czołowe

Operacje frezowania walcowo-czołowego obejmują:

• Frezowanie walcowo-czołowe/czołowe
• Frezowanie krawędzi Frezowanie obwodowe
• Frezowanie walcowo-czołowe cienkich, uginających się ścianek

Frezowanie walcowo-czołowe

Na czym polega udany frez walcowo-czołowy?

Przy frezowaniu walcowo-czołowym powstają dwie powierzchnie jednocześnie, co wymaga jednoczesnego frezowania obwodowego z frezowaniem czołowym. Dla operacji wykończeniowych, uzyskanie prawdziwego kąta natarcia występów o kącie dziewięćdziesięciu stopni jest jednym z najważniejszych wymogów, inne zastosowania, np. obróbka zgrubna, można wykonać za pomocą rozwiązań o kącie nachylenia bliskiego 90 stopni ze znacznym współczynnikiem usuwania wiórów Frezowanie walcowo-czołowe może być wykonywane przy pomocy tradycyjnych frezów walcowo-czołowych, a także frezów trzpieniowych, frezów o długiej krawędzi oraz frezów tarczowych i czołowych. Ze względu na te liczne opcje, konieczne jest dokładne rozważenie wymagań operacyjnych, aby dokonać optymalnego wyboru.

Wybór narzędzi

Frezy walcowo-czołowe

Frezy walcowo-czołowe konwencjonalnej konstrukcji są często zdolne do frezowania "prawdziwych", płytkich występów pod kątem 90 stopni. Wiele frezów walcowo-czołowych to frezy uniwersalne, które mogą być z powodzeniem stosowane do wykonywania otworów, zagłębiania skośnego lub pełnych rowków w przedmiotach. Stanowią one dobrą alternatywę dla frezów czołowych przy frezowaniu powierzchni odchylonych osiowo lub przy frezowaniu blisko powierzchni pionowych.

Frezy trzpieniowe

Płytki wymienne i pełnowęglikowe frezy trzpieniowe stanowią dobre rozwiązanie do obróbki występów wymagających dostępności lub tam, gdzie jakość powierzchni jest najwyższym priorytetem, powtarzalność między przejściami i rzeczywisty kąt przystawienia 90 stopni to kluczowe cechy tych narzędzi.

Frezy z długą krawędzią skrawającą

Frezy długoostrzowe są zazwyczaj używane do frezowania głębszych występów, a obróbka kształtowa szerokich przedmiotów w jednym przejściu, nawet w połączeniu z obrabiarkami dużej mocy, pozwala na usuwanie dużych ilości wiórów w operacjach obróbki zgrubnej, które mogą być wykończone przy użyciu tych samych frezów o długiej krawędzi lub monolitycznych narzędzi węglikowych.

Zasady stosowania

Frezowanie płytkich występów

Ten często stosowany zabieg jest zwykle wykonywany przez frezy walcowo-czołowe i palcowe. Płytkie skrawanie pozwala na większe skrawanie promieniowe. Często frezy te mogą zastąpić frezy czołowe, szczególnie wtedy, gdy ograniczeniem jest nacisk osiowy działający na przedmiot oraz gdy wymagana jest dostępność w pobliżu pionowych powierzchni lub sekcji mocowań. Opcje nadwymiarowych frezów walcowo-czołowych zapewniają optymalną dostępność podczas frezowania płytkich występów położonych głęboko.

Frezowanie głębokich występów

Stosować wielokrotne przejścia z frezami walcowo-czołowymi i palcowymi. Aby zminimalizować błędy powierzchniowe, takie jak nierówności lub krawędzie przejściowe między przejściami, niezbędny jest precyzyjny frez umożliwiający obróbkę występów pod kątem 90º. Jeśli głębokość występu jest mniejsza niż 75% długości krawędzi skrawającej, jakość powierzchni pionowej zwykle nie wymaga dodatkowej obróbki wykańczającej.

Użyć frezu z długą krawędzią skrawającą w jednym przejściu

Frez długoostrzowy to dobre rozwiązanie do głębszego, większego i zazwyczaj cięższego frezowania walcowo-czołowego. Charakteryzują się one wysoką wydajnością skrawania i są zazwyczaj używane do frezowania zgrubnego, ponieważ uzyskiwana w ten sposób chropowatość powierzchni charakteryzuje się frezowaniem walcowym z dużymi posuwami.

Frezy te stawiają wymagania:

• Stabilność
• Stan wrzeciona
• Wiórów
• Mocowanie narzędzi
• Moc

Siły promieniowe są znaczne, co sprawia, że jest to trudne narzędzie do frezowania walcowego.

Krótsze frezy długoostrzowe nadają się do:

• Promieniowo duże, ale płytkie występy.
• Frezowanie rowków w pełnym zakresie na głębokości równej średnicy, co może zrekompensować ograniczenia obrabiarki

Dłuższe wersje przeznaczone są do:

• Frezowanie występów o umiarkowanej głębokości promieniowej.
• Obróbka krawędzi na stabilnych obrabiarkach o dużej mocy

Frezowanie głęboko osadzonych występów

Opcje nadwymiarowych frezów walcowo-czołowych zapewniają optymalną dostępność podczas frezowania płytkich występów położonych głęboko. Do występów o jeszcze większych głębokościach, np. do 3xDc, należy zastosować przedłużki ze złączem Coromant Capto®; w przypadku dłuższych zespołów najlepszym rozwiązaniem są adaptery do tłumienia drgań. Frezy długoostrzowe są również dostępne w wersjach nadwymiarowych, do stosowania przy głębszych występach. Promieniowe głębokości skrawania są jednak bardziej ograniczone.

Lista kontrolna aplikacji i wskazówki

Ogólnie rzecz biorąc, te wskazówki i porady odnoszą się do wszystkich zastosowań frezowania walcowo-czołowego.

• Frezowanie współbieżne stanowi zawsze pierwszy wybór, a ze względu na kąt przystawienia 90° jest szczególnie ważne w przypadku frezowania walcowo-czołowego
• Obróbkę należy przeprowadzać w taki sposób, aby na ile to możliwe, siły skrawania były skierowane w stronę punktów podparcia uchwytu. Dlatego w niektórych przypadkach korzystne rozwiązanie alternatywne może stanowić frezowanie przeciwbieżne
• Wybór podziałki frezu uzależniony jest od stabilności całego układu, w tym: obrabiarki, przedmiotu obrabianego i jego mocowania oraz materiału obrabianego
• W obrabiarkach z grupy ISO 40 i mniejszych ze względu na ograniczoną stabilność zaleca się stosowanie frezów z podziałką rzadką
• Frezy z podziałką rzadką są także zalecane do obróbki przedmiotów mocowanych wysoko na uchwycie sześciennym
• Ustawienie frezu na obrabianym przedmiocie jest niezwykle ważne i należy na nie zwrócić szczególną uwagę
• Gdy DC/a_e >10, posuw, f_z, należy wyregulować zgodnie z wartością hex dla uzyskania dobrych wyników i uniknięcia złamania krawędzi ostrza
• Jeśli głębokość odsadzenia jest mniejsza niż 75% długości krawędzi skrawającej, jakość powierzchni pionowej nie wymaga zwykle dodatkowej obróbki wykańczającej
• Wybrać bardziej udarny gatunek płytki węglikowej niż do frezowania czołowego
• W przypadku stosowania frezów długoostrzowych, warunki są wymagające, dlatego może być konieczne zastosowanie jeszcze bardziej udarnego gatunku
• Im głębsze skrawanie, tym ważniejsze jest wybranie niższej prędkości skrawania w celu uniknięcia drgań
• Gdy wystąpią drgania, zmniejszyć v_c i zwiększyć f_z, sprawdzić zalecaną wartość hex!
• Upewnij się, że dostępna jest wystarczająca moc obrabiarki dla wybranych parametrów skrawania

Mocowanie narzędzi

• Przy dużych przejściach, szczególnie przy długich krawędziach skrawających należy zwrócić szczególną uwagę na zapotrzebowanie na moc,
• Mocowanie narzędzia ma największy wpływ na wyniki frezowania dla frezów o średnicy poniżej 50 mm
• Im większa głębokość skrawania, tym ważniejsza staje się wielkość i stabilność złącza, ponieważ siły promieniowe są znaczne przy stosowaniu frezów walcowo-czołowych, szczególnie frezów z długą krawędzią skrawającą
• Złącza Coromant Capto® zapewniają optymalną stabilność i najmniejsze ugięcie we wszystkich typach frezów – jest to szczególnie ważne w przypadku długich i wydłużonych narzędzi

Wejście spiralne w materiał

• Płynne wejście w materiał ma zasadnicze znaczenie dla uniknięcia drgań i zwiększenia trwałości narzędzia, szczególnie podczas frezowania występów
• Zaprogramować frez tak, aby wchodził w materiał po łuku; Wióry na wyjściu z materiału zawsze są równe zeru: razem zapewniają to wyższy posuw i większą trwałość narzędzia
• Metoda ta jest najbardziej odpowiednia do zastosowań związanych z frezowaniem narożników zewnętrznych, ponieważ pozwala uniknąć gwałtownych zmian w skrawaniu
• Frez powinien być zagłębiony w ciągłym skrawaniu

Frezowanie występów przy użyciu frezów tarczowych

Frezy tarczowe są również używane do frezowania występów, szczególnie jeśli konfiguracja jest wąska, a jednocześnie promieniowo szeroka. Frezy te są często jedynym możliwym rozwiązaniem do planowania od tyłu ukrytych występów i powierzchni.

Frezowanie krawędzi Frezowanie obwodowe

Co warunkuje udany przebieg frezowania krawędzi obwodowych?

Obróbka krawędzi jest tak naprawdę operacją frezowania walcowego stosowaną podczas frezowania kształtowego. Frezowanie walcowe i krawędziowe to opcje frezowania bocznego.

Wybór narzędzi

• Cienkie krawędzie są zazwyczaj wytwarzane przez frezy palcowe, podczas gdy głębsze lub grubsze krawędzie są generowane przez frezy palcowe wykonujące powtarzające się przejścia "frezowania walcowo-czołowego" lub przez frezy z długą krawędzią w jednym przejściu
• Występy o głębokości dwukrotnie większej od średnicy są efektywnie obrabiane przy użyciu frezów z długą krawędzią skrawającą lub monolitycznych frezów węglikowych. Dla tak głębokich występów lub grubych krawędzi przedmiotu zaleca się promieniową głębokość skrawania równą 0,5-krotności średnicy
• Frezy tarczowe mogą być również używane do frezowania krawędzi lub frezowania obwodowego
• Duży kąt nachylenia linii śrubowej zapewnia wystarczającą liczbę ostrzy podczas skrawania i płynny przebieg skrawania przy frezowaniu krawędzi przy małych promieniowych głębokościach skrawania
• Frez z podziałką normalną lub gęstą nadaje się szczególnie do frezowania krawędzi. Dotyczy to również frezowania występów o cieńszych krawędziach lub płytkich półkach przy użyciu frezów palcowych 90º

Zasady stosowania

Chropowatość powierzchni – generowana promieniowo

Jeśli frez nie ma bicia, wysokość wierzchołka, h,
będzie równie wysoka i można ją obliczyć ze wzoru:
Głębokość profilu / wysokość wierzchołka

Przy biciu frezu, posuw na ostrze, f_{, z},
a co za tym idzie, wysokość wierzchołka, h, będzie się różnić w zależności od TIR.

Jak już wspomniano, chropowatość powierzchni i tendencje do wspinania się mogą ograniczać posuw, szczególnie przy małej promieniowej głębokości skrawania.

Użycie boku frezu palcowego do frezowania profilu powoduje powstanie szeregu "guzków". Wysokość wierzchołka, - h, jest określona przez:

• Średnica frezu, DC
• Posuw na ostrze, f_z
• Wskaźnik narzędzia odczyt bicia, TIR

Frezy na płytki wymienne zawsze będą miały wyższy TIR niż frezy pełnowęglikowe. Ponadto im większa średnica frezu, tym większa liczba zębów, co zwiększa odległość między wysokimi i niskimi punktami wierzchołka.

Aby uzyskać najlepszą jakość wykończenia powierzchni:

• Użyć frezu pełnowęglikowego
• Użyć precyzyjnego uchwytu zaciskowego ze złączem Coromant Capto®
• Stosować jak najkrótszy wysięg

Zalecany posuw (pominąć hex):

• Frezy na płytki wymienne, wartość początkowa f_z = 0.15 mm/ostrze
• Frezy pełnowęglikowe, wartość początkowa f_z = 0.10 mm/ostrze

Nuta: Najgorszą jakość powierzchni uzyskuje się przy zastosowaniu tylko jednej krawędzi skrawającej, która jest bardzo bita freza.

Lista kontrolna aplikacji i wskazówki

• Kluczowym czynnikiem przy frezowaniu obwodowym jest uzyskanie odpowiedniego posuwu na ostrze, f_z
• Wartość posuwu, f_z, musi być kompensowana za zagłębienie frezu, które wpływa na grubość wióra
• Posuw na ostrze, f_z, należy pomnożyć przez współczynnik modyfikacji. Pozwala to uzyskać wyższy posuw przy mniejszym łuku przyłożenia, a jednocześnie zapewnić wystarczająco dużą grubość wiórów. Jednak współczynnik modyfikacji nie zawsze może być w pełni możliwy do zastosowania: chropowatość powierzchni i tendencje do wspinania się mogą ograniczać prędkość posuwu

Frezowanie walcowo-czołowe cienkich, uginających się ścianek

Do frezowania walcowo-czołowego:

• Mały stosunek wysokości do grubości < 15:1:
• Umiarkowany stosunek wysokości do grubości < 30:1
• Bardzo duży stosunek wysokości do grubości > 30:1
• Cienkie ścianki podstawy

Zagadnienia dotyczące:

• Strategie obróbki cienkościennych części podzespołów różnią się w zależności od wysokości i grubości ścianki
• Liczba przejść jest we wszystkich przypadkach określona przez wymiary ścianki i osiową głębokość skrawania
• Uwzględnij stabilność frezu i ścianki
• Techniki obróbki szybkościowej, np. małe _{A P}/A_E i wysokie V_C, ułatwiają frezowanie cienkich ścianek, skracając czas kontaktu roboczego narzędzia, a w efekcie zmniejszając szarpnięcia i ugięcie.
• Należy stosować frezowanie współbieżne
• Jednakowe metody obróbki frezów stosuje się do frezowania aluminium i tytanu

Mały stosunek wysokości do grubości < 15:1:

Przejścia należy wykonywać zygzakowatą ścieżką.

Frezowanie cienkościenne:

• Obróbka jednej strony ścianki w niezachodzących na siebie przejściach
• Powtórz po przeciwnej stronie
• Pozostaw naddatek po obu stronach do późniejszego wykończenia

Umiarkowany stosunek wysokości do grubości < 30:1

Frezowanie "Waterline":

• Naprzemiennie, obróbka do zadanych głębokości, w niezachodzących na siebie przejściach

Frezowanie z podparciem stopniowym:

• Podobne podejście, ale nakładanie się przejść po przeciwnych stronach ściany: zapewnia to lepsze podparcie w obrabianym punkcie. Pierwsze przejście powinno się odbyć przy zmniejszonej głębokości skrawania, a_p/2
• W obu przypadkach należy pozostawić po obu stronach naddatek na późniejszą obróbkę wykończeniową 0,2 – 1,0 mm

Bardzo duży stosunek wysokości do grubości >30:1

Oprócz zmieniania stron ścianki podczas obróbki, stopniowo zbliżaj się do żądanej grubości ścianki, stosując procedurę "choinki".

• Cieńsza część jest zawsze podtrzymywana przez grubsze sekcje znajdujące się pod nimi podczas ich obróbki
• Przesuwaj się po ścianie w ten sposób krok po kroku

Cienkie ścianki

Naddatek na wykończenie

Wodnej

Naddatek na wykończenie

Cienkie ścianki

Naddatek na wykończenie

Frezowanie walcowo-czołowe cienkościennego podłoża

Obróbka cienkich podłoży:

• Zastosować frezowanie kołowe ze skośnym zagłębianiem skośnym na środku podstawy na wymaganą głębokość
• Od tego miejsca należy frezować na zewnątrz po okręgu i uzyskać zagłębienie skośne

Jeśli chodzi o frezowanie powierzchni, której przeciwna strona została już obrobiona:

• Użyć narzędzia o minimalnej liczbie krawędzi skrawających
• Wywierać jak najmniejszy nacisk na tę stronę

Jeśli w podstawie znajduje się otwór:

• Pozostawić nogę podpierającą na miejscu podczas obróbki pierwszej strony
• Obróbka drugiej strony
• Zdejmij nogę podpierającą po obu stronach