De Juiste Metaal Bewerkingsstrategieën Kiezen Voor Kosteneffectief Prototyping

Metaal bewerking en specifiek frezen zijn wijdverspreid in moderne prototypingtechnieken. Prototypefabrikanten neigen ertoe om de mogelijkheden van hun apparatuur ten opzichte van technologie te maximaliseren. Een van de methoden die in de laatste jaren populair is geworden is helicaal frezen. Laten we proberen op te helderen wat helicaal frezen is, de voor- en nadelen en hoe u deze kennis kunt gebruiken tijdens het ontwerpen van uw prototype om de productiekosten te verlagen.

Wat Is Helicaal Frezen?

Helicaal frezen is een alternatief gatmaakproces. Dit proces omvat een eindfrees die een helicale baan volgt om een hoge-kwaliteit boorgat te bereiken. Het biedt veel voordelen vergeleken met conventioneel boren en het kan direct boormachines vervangen, wat altijd voordelig is voor prototyping-winkels aangezien ze echt willen vermijden om veel apparatuur te kopen. (Ha, niet zeggen dat ze saai zijn, ze zijn eigenlijk best scherp, wacht... ze zijn saai en scherp tegelijk. Dit woordspel doodt me). Helicaal frezen kan gebruikt worden om gaten van praktisch elke vorm te maken, de snijkracht is lager, gereedschapslijtage ook en de bereikbare kwaliteit kan vrij hoog zijn.

Waarom Niet Boren?

De belangrijkste alternatief voor helicaal frezen is conventioneel boren. Het is een heel wijdverspreide methode om gaten te maken. Statistiek nam boren tot 25% van de cyclus tijd en 33% van het totale aantal bewerkingsoperaties in beslag bij het fabriceren van een metaalonderdeel. Maar waarom zou u frezen overwegen? Ondanks het feit dat de kinematica duidelijk veel simpeler is, heeft boren een reeks nadelen die het gebruik van een meer gecompliceerde freestechniek rechtvaardigen.

Bijvoorbeeld, Boorsnelheid verschilt met de diameter. Het is het hoogst aan de buitenste punt en is praktisch nul in het midden van de boor (waar de as is). Dit betekent dat het bewerkingsproces nabij de rotatie-as niet daadwerkelijk snijden is maar plastische vervorming. Dit verhoogt de duwkracht van het gereedschap en het gereedschap slijt drastisch.

Vanwege de axiale duwkracht zal de boor, met name een versleten, een dunne laag metaal buigen bij het verlaten van de voorraad. Het resulterende overblijvende materiaal steekt rond het gat en moet handmatig verwijderd worden. Het gebruik van een frees verlaagt het overblijvende materiaal drastisch.

Boren biedt vreselijke spaanverwijderingscondities. Het verwerkte materiaal kan alleen via de boorfluiten worden verwijderd. Spanverwijdering beïnvloedt de oppervlakteafwerking van het gat en de snijtemperatuur. Als de metaalbrokken van de snijzone door de fluiten naar het oppervlak bewegen, schrapen ze de zijkanten van het gat en verlagen de oppervlakteafwerking. Het is bewezen dat de spannen tot 80% van de snijwarmte dragen, dus verwijderingsproblemen verhogen de temperatuur van de boor. Het slijt sneller door dat. Om de spaanverwijderingssnelheid te verhogen, gebruiken operators discrete boormethoden. De boor verwerkt een deel van de totale lengte waarna het verwijderd wordt. Dit is een goede strategie maar de boortijd neemt toe.

Zoals u ziet, heeft boren enkele significante nadelen dus, in de neiging om de bewerkingsefficiëntie en dus de efficiëntie van prototyping-winkels te verhogen, passen fabrikanten helicaal frezen toe.

Enkele Helicaal Frezen Specificaties

Laten we enkele van de processen die in helicaal frezen gebeuren, bekijken.

Allereerst beweegt de eindfrees langs een helicaal pad. Dit betekent dat het freescentrum de verticale z-as beweging en de horizontale x-y as moet combineren. Dit maakt het NC-programma erg complex om handmatig te schrijven, echter, veel CAM-systemen hebben helicaal frezen geadopteerd als een van de strategieën.

De geometrie van de spaan bestaat uit twee zones: de blauwe die wordt gecreëerd door de zijkant van de eindfrees en de rode zone die wordt gecreëerd door het gezicht van de frees. Het is bewezen dat de verhouding tussen de twee zones alleen wordt bepaald door de gereedschaps- en boordiameter.

Met de toename van de gereedschapsdiameter, neemt de blauwe zone toe. Het levert slechtere freesresultaten wat betreft trillingen omdat de blauwe spaan discontinu is, in tegenstelling tot de rode. Dus, de oppervlakteafwerking zal slechter zijn. Bovendien, met de toename van het volume dat door de zijkant van de frees wordt verwijderd, groeien de radiale snijkrachten (rode Fr op de afbeelding) en buigen ze het gereedschap naar binnen in het gat, dus de tolerantie neemt af. Het negatieve effect wordt tot een bepaalde mate verminderd door het feit dat grotere gereedschappen meer rigiditeit hebben.

Als het gereedschap kleiner is, heerst de rode zone, dus de radiale kracht is klein, alsook trilling, echter, de afname in gereedschapsdiameter wordt beperkt door de systeemrigiditeit.

Ik zou zeggen dat het gebruik van een groter gereedschap eerst beter is en het veranderen naar een kleiner voor een eindsnede met lage diepte en voeding zal resulteren in een geweldige oppervlakteafwerking.

Redenen Om Helicaal Frezen Te Gebruiken

Zoals u ziet, is helicaal frezen een veelbelovend proces dat een aantal voordelen biedt.

U kunt elke diameter bereiken met betere precisie en oppervlaktekwaliteit zonder het gereedschap te wisselen. Als u ooit een gat groter dan 35 mm heeft geboord, weet u dat het met alleen één boor een slechte beslissing is. Het wordt meestal gedaan met een reeks kleinere booren, bijvoorbeeld, het initiële gat is 10 mm, dan wordt het geboord tot 20 mm met een grotere boor en pas dan tot 35 mm. Daarna, als u meer precisie of oppervlakteafwerking nodig heeft, reamen of countersinken u het gat. Dat is als 4-6 gereedschapswissels om een gat te maken. Nou, met helicaal frezen hebt u gewoon één eindfrees nodig om het gat uit te snijden en dan een kleinere voeding te gebruiken om de gewenste tolerantie en kwaliteit te bereiken. U kunt tot IT7 met Ra 1,25 bereiken zonder de gereedschappen te wisselen.

U heeft een lagere snijtemperatuur en betere spaanverwijdering. De eindfrees neemt niet de gehele ruimte van de boor in beslag. Dat is het hoofddoel. U hoeft het gereedschap niet te halen na het duiken elke 30 mm of zo. Spray gewoon het koelmiddel in het gat en het zal de spaan verwijderen en de temperatuur van de bewerking verlagen.

U kunt gereedschapslijtage voorspellen en baanaanpassingen maken. Een van de hoofdproblemen bij boren is dat wanneer de boor versleten is, u het meestal pas ziet als het volledig gebroken is; bij het bewerken van harde materialen kan het zelfs in de boor vastzitten. Met helicaal frezen bent u eigenlijk gewoon aan het frezen. Dus, u kunt gereedschapslijtage voorspellen door standaard berekeningsmethoden te gebruiken of de door de fabrikant gespecificeerde gereedschapslevensduur. U kunt die veranderingen zelfs tijdens het proces in rekening brengen. Dus, u kunt de baan een beetje veranderen om de diameterdimensie te behouden. U kunt dat niet echt met boren. Oh, trouwens, de gereedschapslevensduur wordt bepaald door de gezichtslijtage van het gereedschap (rode zone spaan).

Conclusies

Natuurlijk is helicaal frezen een innovatief proces en het heeft zijn nadelen. Bijvoorbeeld, de spaanverwijderingssnelheid is niet zo snel en de parameters zijn nog niet zo goed onderzocht. Echter, deze techniek verlaagt het aantal opstellingen, bewerkingen en gereedschappen, terwijl de kwaliteit van de gaten behouden blijft. Dat is een aanzienlijk voordeel voor prototypingfabrikanten die de hoeveelheid gereedschappen en apparatuur willen minimaliseren.