Planfräsning

Följande planfräsningsoperationer finns:

• Allmän planfräsning
• Fräsning med hög matning
• Tung planfräsning
• Finbearbetning med wiperskär

Allmän planfräsning

Vad är framgångsrik planfräsning?

Planfräsning är den vanligaste fräsningsoperationen, och den kan utföras med många olika verktyg. Fräsar med 45º ställvinkel är vanligast, men även rundskärsfräsar, hörnfräsar och skivfräsar används för specifika betingelser. Var noggrann med att välja rätt fräs för att uppnå optimal produktivitet i din operation (se informationen om val av verktyg nedan).

Val av verktyg

Översikt över planfräsar

Diagrammet nedan innehåller huvudapplikationerna för olika fräskoncept med avseende på skärdjup, a_p, och matning per tand, f_z.

Skärkrafternas riktning beroende på ställvinkeln.

10°–65° plan- och dykfräsar

Det här är en stor grupp av fräsar som främst används för planfräsning, men till gruppen hör även fräsar med mycket små ställvinklar, lämpliga för dykfräsning.

45°-fräsar

• Första val för generell bearbetning
• Minskar vibrationer vid långa överhäng och svaga infästningar
• Mindre spåntjocklek möjliggör högre matning/tand

90°-fräsar

• Tunnväggiga komponenter
• Komponenter med svag fixtur
• När 90° form krävs

Rundskärsfräsar och fräsar med stor radie

Rundskärsfräsar är mycket mångsidiga, har utmärkt rampningskapacitet och används för krävande planfräsning men även för profilfräsning.

• Universell fräs
• Starkast skäregg
• Många eggar per skär
• Särskilt lämplig för varmhållfasta legeringar, ISO S.
• Mjukt skärförlopp

Välja metod – exempel

Planfräsning

Arbetstips

Intermittent planfräsning av ytor med intermittenser

Undvik fräsning över intermittenser

• Om möjligt bör fräsning över intermittenser (hål eller spår) undvikas. Intermittenta skärförlopp är påfrestande för verktygets skäreggar eftersom verktyget går in i och ut ur ingrepp upprepade gånger, på ett ogynnsamt sätt
• Alternativt kan du minska den rekommenderade matningshastigheten med 50 % över det område som innehåller intermittenser, för att få tunna spånor när verktyget går ut ur ingrepp

Planfräsning av tunnväggiga och böjda avsnitt

• Beakta skärkrafternas riktning i förhållande till arbetsstyckets och fixturens stabilitet
• Vid fräsning av axiellt svagare komponenter, används en 90° hörnfräs, som riktar merparten av skärkrafterna axiellt
• Alternativt kan du använda en lättskärande planfräs
• Undvik axiella skärdjup som är mindre än 0,5–2 mm för att minimera de axiella krafterna
• Använd en glestandad fräs för att få lägsta möjliga antal eggar i ingrepp
• Använd skarpa, positiva (-L) eggar för att minimera skärkrafterna
• Använd en fräs med differentialdelning som problemlösare

Använda planfräsar för kantfräsning av tunna avsnitt

• Positionera fräsen excentriskt för planfräsning av kanterna i tunna avsnitt. Ingreppet blir mjukare och skärkrafterna fördelas jämnare längs väggen, vilket minskar risken för vibrationer
• Välj en delning som innebär att fler än ett skär alltid är i ingrepp
• Använd lättaste möjliga skärgeometri (lätt i stället för medel, eller medel i stället för tung)
• Välj en mindre skärradie och kortare planfas för att minska risken för vibrationer i tunnväggiga komponenter
• Använd låga skärdata, små skärdjup, a_p, och låg matning per tand, f_z

Applikationschecklista och tips

Rullande ingång

• Ta hänsyn till maskinstabilitet, spindelstorlek och typ (vertikal eller horisontell) och tillgänglig effekt
• Använd en fräs med en diameter som är 20–50 % större än arbetsstycket
• Räkna med maximal spåntjocklek när du positionerar fräsen för optimal matning
• Positionera fräsen excentriskt för att få tunnast möjliga spån vid utgången
• Använd medfräsning för gynnsam spånbildning, det vill säga tjock till tunn spåna
• Programmera fräsen för rullande ingång eller minska matningen för att få en mjuk ingång

Håll fräsen i ingrepp hela tiden.

• Använd medfräsning för gynnsam spånbildning, det vill säga tjock till tunn spåna
• Undvik ingångar och utgångar genom att programmera verktygsvägen
• Försök minimera antalet ingångar och utgångar i arbetsstycket. Dessa kan vara påfrestande för skäreggen och orsaka stillestånd och chatter. Vi rekommenderar att du programmerar en verktygsväg som håller valsfräsen i full kontakt i stället för att göra flera parallella passeringar. Vid riktningsändringar bör du inkludera en liten radiell verktygsväg för att hålla fräsen i rörelse och konstant ingrepp

Fräsning med hög matning

Vad är framgångsrik fräsning med hög matning? Vid bearbetning av aluminium, och ibland vid bearbetning av gjutjärn med CBN- eller keramiska skär, kan skärhastigheter på över 1 000 m/min användas, vilket ger mycket hög matningshastighet, vf. Den här typen av bearbetning kallas fräsning med hög matning eller High Speed Machining (HSM).

Vid fräsning av kortspånade material, som grått gjutjärn, kan en extra tättandad planfräs användas, vilket ger hög matningshastighet. I HRSA-material, där skärhastigheten vanligtvis är låg, ger en extra tättandad fräs hög matningshastighet.

Planfräsning med mycket hög matning per tand (upp till 4 mm/tand) är en möjlighet när man använder fräsar som har liten ställvinkel eller rundskärsfräsar, eftersom de ger tunnare spånor. Skärdjupet är begränsat till mindre än 2,8 mm men den extrema matningen gör det här till en väldigt produktiv fräsningsmetod. Specifika fräskoncept är optimerade för fräsning med extremt hög matning vid små axiella skärdjup. Liten ställvinkel är en förutsättning för att kunna använda lätt och snabb hög matning.

Val av verktyg

Fräsar med hög matning

Rundskärsfräsar

Medelfin bearbetn., hög matning

Fräsar med hög matning:

• Produktiva fräsar med hög matning och ställvinkeln 10° gör det möjligt att använda mycket hög matning per tand, f_z
• Hög matningshastighet och små skärdjup, a_p
• Precisionsverktyg optimerade för att bearbeta härdat stål med hög hastighet
• Grovbearbetning till medelgrov finbearbetning av konturer och asymmetriska detaljer vid extrema matningshastigheter

Observera: För rundskärsfräsar och fräsar med radie bör värdet a_p hållas långt under det rekommenderade största värdet, för att möjliggöra fräsning med hög matning

Rundskärsfräsar:

• Tunnare spånor vid minskat axiellt ingrepp
• Mjukt skärförlopp
• Fräsar för generell bearbetning, för svåra eller lätta betingelser

Arbetstips

Fräsar med liten ställvinkel

Fräsar med mycket liten ställvinkel ger väsentligt ökad matning, f_z, eftersom spånorna blir tunnare när a_p är litet.

Maximal spåntjocklek minskar väsentligt när liten ställvinkel används. Det gör det möjligt att använda extremt höga matningar utan att överbelasta skären.

Observera: Undvik att bearbeta hela vägen fram till en 90° skuldra eftersom det eliminerar den positiva effekten av låg vinkel, vilket innebär att skärdjupet ökar väsentligt.

Som alltid måste matningshastigheten minskas och anpassas efter de specifika betingelserna för att undvika vibrationer som kan orsaka skador på skären.

Rundskärsfräsar

Spåntjockleken, h_ex, varierar beroende på rundskär och skärdjupet, a_p. När en rundskärsfräs används för fräsning med hög matning, ska skärdjupet hållas litet (max. 10 % av skärdiametern, iC. I annat fall blir spånorna tjockare, så att matningen måste minskas – se bilden).

Observera: Om rundskärsfräsar används är det viktigt att minska matningen när fräsen närmar sig en vägg/skuldra, eftersom skärdjupet plötsligt ökar.

Starka skär för allmän grovbearbetning

För runda skär varierar materialavverkning och ställvinkel med skärdjupet. Bäst funktion uppnås när skärdjupet är mindre än 25 % x skärets diameter, iC.

Tung planfräsning

Vad är framgångsrik tung planfräsning?

Tung planfräsning innefattar grov fräsning av smidda eller varmvalsade ämnen, gjutgods och svetsade strukturer i stora fräsanläggningar och kraftfulla fräsmaskiner eller fleroperationsmaskiner. Stora materialmängder avlägsnas, vilket genererar höga temperaturer och skärkrafter. Därmed ställs särskilt höga krav på frässkären:

• Hög eggbelastning vid fullt skärdjup
• Förslitning i hörnet genom nötande slaggmaterial när skärdjupet närmar sig noll

En ställvinkel på 60º är optimalt för en valsfräs som används för tung bearbetning. Denna inställning ger:

• Bra skärdjupskapacitet, relativt jämna skärkrafter och tunna spånor, vilket möjliggör höga matningar
• Den axiella bearbetningsmånen ger skäret en generös planfas, vilket genererar bra ytjämnhet

Val av verktyg

Planfräsar för tungbearbetning

60° valsfräsar för tung bearbetning

• Konstruerade för effektiv verktygshantering, vilket innebär korta uppehållstider och säker, snabb indexering av skär i maskinen
• Ingreppskapacitet upp till 18 mm, för bra spånavverkning och bearbetning av ojämna, vågiga ytor
• Hög produktivitet – matningshastigheter på 0,4–0,7 mm per tand
• Generös planfas för bra resultat vid medelgrov finbearbetning
• Starkt skärhörn, för att klara nötande slaggmaterial vid små skärdjup
• Frässtyrka, för säkerhet i mycket krävande ingrepp

45–90° valsfräs för medeltung bearbetning

• En lättskärande planfräs för medeltung bearbetning
• Klarar skärdjup på 6–8 mm inom matningsområdet 0,2–0,6 mm
• För svåra betingelser i större fleroperationsmaskiner
• Kan användas med wiperskär för att få fräsytor med bra ytjämnhet
• Första val för medeltung planfräsning och fräsning mot skuldra

Stora rundskärsfräsar

• En fräs för medeltung bearbetning och med starka eggar för svåra förhållanden, som vid fräsning av slaggmaterial och vid intermittenser. Rundskärsgeometrin ger ett mjukt skärförlopp
• Åtta skäreggar kan användas under gynnsamma förhållanden
• Maximalt skärdjup är 10 mm. Maximal rekommenderad spåntjocklek varierar kraftigt och kan vara upp till 0,55 mm per tand beroende på skärgeometri och skärdjup

Arbetstips

I applikationer med tung bearbetning används fräsar med stora skär och stor diameter. Skärhastigheten är normal, men högt a_p och f_z kombinerat med stort a_e gör metoden mycket produktiv.

Ingång i ingrepp

På grund av de svåra förhållandena vid tuff fräsning är ingång i ingreppet ofta en mycket viktig faktor.

• Om möjligt ska du programmera verktygsvägen för rullande ingång
• Om det inte går kan du minska matningen tills fräsen är helt i ingrepp

Fräsens positionering och storlek

Vid tung fräsning där det krävs flera passeringar för att fräsa en stor yta är det viktigt att följa rekommendationerna avseende:

• Fräsens positionering och ingrepp
• Fräsens storlek i förhållande till maskinens kapacitet
• Verktygsvägen, för att undvika ogynnsamma utgångar

Var uppmärksam på temperaturen

Vid krävande tung fräsning genereras höga temperaturer. Om magnetbord används för fastspänning av komponenten är det vanligt att de genererade spånvolymerna stannar kvar vid fräsen. Det ger upphov till intermittent eller ofullständig spånavgång och omskärning av spånorna, vilket försämrar verktygslivslängden. Det här undviker man genom att hålla arbetsområdet fritt från spånor. Förhindra att de ömtåligare skärhörnen utsätts för nötning mot slaggytor, genom att öka skärdjupet så att ytans kontaktpunkt flyttas närmare den starkare delen av skäreggen.

Observera: Bär handskar vid montering av vändskär, för att förhindra brännskador.

Finbearbetning med wiperskär

Så uppnås bra ytjämnhet vid planfräsning

Du kan uppnå utmärkt ytjämnhet med standardskär i kombination med ett eller flera wiperskär. Wiperskär fungerar bäst vid hög matning per varv (f_n) för fräsar med stor diameter och extra tät tandning och inställningsmöjligheter.

Matningen per varv kan ökas ca fyra gånger med bibehållen ytkvalitet. Wiperskär kan användas för att få bra yta vid planfräsning av de flesta material – även under ogynnsamma förhållanden.

Val av verktyg

Fräsar

Wiperskär finns med olika längder (Bs) och ofta i både höger- och vänsterutförande. Det finns sorter för de flesta material. Justerbara skärlägen är vanliga för specifika skärlägen när fräskonceptet är utvecklat särskilt för finbearbetning, eller så finns lösningar med kassetter.

Arbetstips

I en finbearbetningsoperation med en stor planfräs måste matningen (f_z) vanligen hållas låg. Men genom att använda en fräs med wiperskär kan man öka matningen 2–3 gånger utan försämrad ytkvalitet som följd.

Spegelblank yta vid hög matning

A : Endast standardskär

B : Med ett wiperskär

C : f_n = matning/varv

• När f_n är över 80 % av planfasens längd (Bs) på standardskär, kan ett wiperskär ge förbättrad ytkvalitet
• Vid användning av stor fräsdiameter med många skär är behovet av wiperskär för bibehållen ytjämnhet ett faktum när matningen per varv, f_n, ökar
• Fräsens axiella rundgång, som beror på spindelns lutning, frässtorleken, monteringen och inställningsnoggrannheten, påverkar den bearbetade ytans vågighet. Den bågiga wiperfasen kompenserar för denna effekt och genererar en stegfri yta, vilket säkerställs när matningen per varv begränsas till 60 % av wiperfasen
• En wiperfas skjuter ut ca 0,05 mm under frässkären på fräsar med fasta skärlägen. För fräsar med kassettkonstruktion kan man ofta med hög precision justera wipereggen till denna position. Den utskjutande delen gör att wiperskären utsätts för högre laster än konventionella skär, vilket kan leda till vibrationer. Därför bör wiperskär användas för lätt bearbetning vid måttliga skärdjup i begränsat antal
• Skärdjupet bör vara litet, för att begränsa de axiella krafterna och minska risken för vibrationer. Rekommenderat axiellt skärdjup vid finbearbetning är 0,5–1,0 mm
• Vid montering av wiperskär måste man vara extra noggrann med att se till att den långa eggen placeras korrekt

Exempel:

• Planfasens bredd, Bs, på skäret är 1,5 mm
• Det finns 10 skär i fräsen och matning per tand, f_z, är 0,3 mm. Matningen per varv, f_n, blir därför 3 mm (två gånger planfasens längd)
• För att säkerställa bra ytjämnhet ska matningen per varv vara högst 80 % av 1,5 mm = 1,2 mm
• Ett motsvarande wiperskär har en planfas med en bredd på ca 8 mm
• Resultat: Matningen per varv kan ökas från 1,2 mm till 60 % av 8 mm = 4,8 mm

Observera: Andra begränsningar, till exempel maskinens kapacitet, måste beaktas.

Applikationschecklista och tips

Tips för att få spegelblank yta:

• Använd hög skärhastighet och/eller cermetskär för att få blank yta
• Använd skärvätska eller oljedimma för kletande ISO M- eller ISO S-material
• PVD-belagda skär med skarpa eggar och ett a_p på 0,5–0,8 mm ger bäst ytjämnhet
• Sträva efter att använda samma sort i wiperskär som används som arbetsskär