Как остановить перерезку стружки при глубоких карманах и фрезеровании пазов

Повторное нарезание стружки является одной из наиболее недооцененных причин нестабильного фрезерования. Инструмент снимает материал правильно, но стружка не уходит из зоны резания. Они попадают обратно в паз или глубокий карман, снова проходят между режущей кромкой и заготовкой и становятся неконтролируемой вторичной нагрузкой. Результатом могут быть случайные царапины на поверхности, сколы на кромке, наросты на кромке, возрастающая нагрузка на шпиндель, чрезмерный нагрев, изменение размеров и сокращение срока службы инструмента.

Проблема часто встречается при обработке пазов на всю ширину, черновой обработке глубоких карманов, узких полостях и операциях с большим вылетом инструмента. Это становится более серьезным, когда из материала заготовки образуется длинная или липкая стружка, когда объем канавки недостаточен или когда охлаждающая жидкость и воздух плохо направляются.

Решение проблемы повторного резания стружки требует большего, чем просто увеличение давления СОЖ. Правильный подход — диагностировать, где нарушается транспортировка стружки, а затем в контролируемом порядке корректировать геометрию инструмента, траекторию движения инструмента, подачу жидкости и параметры резания.

Как выглядит перерезка стружки на производстве

Перерезка стружки не всегда вызывает явную тревогу. Часто проявляется комбинацией симптомов:

• Случайные царапины на приемлемой фрезерованной поверхности.
• Стружка врезалась в дно или боковую стенку паза
• Прерывистый шум резания, который меняется на одной и той же траектории движения инструмента.
• Внезапные пики нагрузки на шпиндель в углах или на более глубоких уровнях кармана.
• Небольшая стружка, приваренная к передней поверхности или режущей кромке
• Краевые сколы неравномерные, а не равномерно распределенные.
• Образование заусенцев, которые увеличиваются по мере продолжения операции.
• Потемневшая или обесцвеченная стружка, вызванная повторяющимся контактом и нагреванием.
• Хорошие результаты вблизи верхней части полости, но плохие результаты на большей глубине.

Полезное первое различие заключается в том, являются ли отметки на поверхности периодическими или случайными. Регулярные следы, повторяющиеся при вращении шпинделя, могут указывать на биение, вибрацию, проблемы с держателем или повреждение канавки. Случайные царапины и отдельные вмятины чаще всего возникают из-за попадания стружки на путь резки.

Перед изменением параметров осмотрите стружку, использованный инструмент и гнездо. Если после цикла полость все еще содержит большое количество стружки, необходимо проверить вакуумирование, прежде чем снижать скорость шпинделя или подачу.

Почему фишки остаются в слотах и ​​глубоких карманах

Недостаточный объем канавки

Каждая канавка должна выводить вновь образовавшуюся стружку из реза. При прорезании пазов на всю ширину инструмент входит в зацепление по всему диаметру, оставляя вокруг себя мало открытого пространства. Инструмент со слишком большим количеством канавок может иметь больше режущих кромок, но меньший объем канала для стружки. Когда скорость съема материала превышает доступную пропускную способность, стружка застревает в канавках или остается в пазу.

Плохая охлаждающая жидкость или направление воздуха

Высокий поток не гарантирует эффективную эвакуацию. Сопло, направленное на хвостовик инструмента, может охладить держатель, оставляя при этом дно кармана нетронутым. В глубокой полости жидкость также может перемещать стружку, а не вынимать ее. Для очистки режущей кромки и пути выхода может потребоваться несколько сопел или направленная струя воздуха.

Ловушки траектории

Острые внутренние углы, повторяющиеся проходы на всю ширину и длительные непрерывные зацепления могут задерживать стружку. Прямое врезание с помощью нецентрально режущей или плохо подходящей концевой фрезы может привести к образованию уплотненного слоя стружки перед началом основного резания. Траектории инструмента, которые поддерживают контролируемый угол зацепления, обычно дают стружечке больше возможностей уйти.

Большой вылет и биение

Длинный выступ инструмента снижает жесткость и может вызвать прогиб. Из-за биения одна канавка захватывает большую стружку, чем другие, что приводит к неравномерному размеру стружки и нагрузке. Сильно нагруженная канавка может расколоться, а легко нагруженная канавка трётся и выделяет тепло. Оба условия мешают равномерному образованию стружки.

Неправильная толщина стружки

Слишком низкая подача может привести к трению кромки вместо того, чтобы срезать определенную стружку. Полученный тонкий горячий материал с большей вероятностью размажется или прилипнет. И наоборот, чрезмерная подача или зацепление могут привести к образованию стружки, которая станет слишком толстой для надежного удаления канавкой и системой подачи СОЖ.

Выберите инструмент на пути эвакуации.

Выбор инструмента следует начинать с самой операции, а не только с материала заготовки.

Количество флейт

Для прорезей полной ширины и глубоких карманов меньшее количество канавок обычно обеспечивает более крупные пищеводы. Это особенно важно при работе с алюминием и другими материалами, из которых образуется громоздкая или клейкая стружка. Сталь и нержавеющая сталь могут позволить использовать больше канавок при легкой радиальной резке, но для обработки глубоких пазов все равно может потребоваться дополнительное пространство для стружки.

Не думайте, что большее количество канавок всегда увеличивает производительность. Если стружка не может уйти, процесс может потребовать уменьшения подачи, частых перерывов или ранней замены инструмента. Инструмент с меньшим количеством канавок иногда может обеспечить более высокую практическую скорость удаления, поскольку эвакуация остается стабильной.

Черновая геометрия

Зубчатая или стружколомная геометрия черновой обработки делит широкую стружку на более мелкие сегменты и может снизить силу резания. Мелкую стружку зачастую легче вывезти из глубокой полости. Однако инструмент для черновой обработки должен оставлять контролируемый припуск для отдельного чистового прохода, когда требования к поверхности строгие.

Супалачерновые концевые фрезыобеспечивают отправную точку для сравнения конфигураций канавок и геометрии черновой обработки для различных материалов и операций.

Спираль, рейка и покрытие

Спираль и передняя грань влияют на силу резания и сход стружки. Острая положительная геометрия может способствовать чистому резанию более мягких материалов, в то время как более жесткие материалы могут потребовать более сильной поддержки кромок. Покрытие должно соответствовать заготовке и температурному диапазону, но оно не может компенсировать недостаточный объем канавки или заблокированный путь эвакуации.

Для нержавеющей стали особенно важен контроль адгезии, нагрева и наклепа. Для конкретного приложенияконцевые фрезы для нержавеющей сталивсе равно следует оценивать с учетом фактической глубины паза, зацепления, доступа СОЖ и жесткости станка.

Вылет и длина канавки

Используйте наименьшую длину резания и вылет инструмента, которые позволят выполнить эту функцию. Неоправданно длинная канавка снижает прочность сердечника, а чрезмерный выступ увеличивает прогиб. Если глубокий элемент требует специального зазора для шейки,специальный фрезерный инструментможет обеспечить лучший баланс между вылетом, жесткостью и пространством для стружки, чем стандартная фреза с длинной канавкой.

Улучшите траекторию инструмента перед уменьшением подачи

По возможности замените постоянное включение на всю ширину.

Адаптивные или трохоидальные траектории могут уменьшить угол зацепления и создать больше места для выхода стружки. В этих стратегиях используется меньшее радиальное зацепление с контролируемой осевой глубиной, что позволяет избежать длительного заглубления инструмента. Соответствующие значения зависят от инструмента, материала, станка и геометрии полости и должны быть проверены на фактической настройке.

Используйте подходящий метод входа

Винтовая интерполяция или наклонный вход могут быть более мягкими, чем прямое врезание, при условии, что инструмент предназначен для выбранного входа. Предварительно просверленное отверстие может оказаться полезным, если полость глубокая или если инструмент имеет ограниченную режущую способность по центру. Цель состоит в том, чтобы избежать образования сжатой массы стружки в начале операции.

Запланируйте выход чипа

Программа с глубокими карманами должна включать продуманную стратегию эвакуации. В зависимости от процесса это может включать поэтапную глубину, кратковременное втягивание, четкое направление выхода или промежуточный цикл очистки. Слишком частый отвод может снизить производительность, но продолжение резки уплотненной полости обычно обходится дороже из-за повреждения инструмента и брака.

Раздельная черновая и чистовая обработка.

Не используйте черновую кромку со сколами для критического чистового прохода. Обработайте полость с достаточным припуском, удалите незакрепленную стружку, при необходимости осмотрите карман, затем завершите обработку чистым инструментом и постоянным зацеплением. Это также облегчает диагностику поверхностных дефектов.

Прямая подача СОЖ и воздух, куда должна перемещаться стружка

Система подачи должна очищать режущую кромку и перемещать стружку к открытому выходу.

• Направьте сопло на активную зону резания, а не только на видимую верхнюю часть инструмента.
• Подтвердите положение струи при запрограммированной длине инструмента и глубине полости.
• Используйте несколько направлений, если одна сторона кармана задерживает фишки.
• Для алюминия соответствующая смазка или система MQL могут уменьшить адгезию, а воздух способствует транспортировке стружки.
• При работе со сложными материалами придерживайтесь стратегии охлаждения, рекомендованной для конкретного инструмента и заготовки; избегайте переключения между несовместимыми тепловыми условиями без проверки.
• Убедитесь, что фильтры и насадки не ограничивают поток.

Доставка через инструмент может помочь в некоторых приложениях, но она не дает автоматического преимущества. Расположение выпускного отверстия, давление, поток, размер стружки и геометрия полости определяют, действительно ли стружка поднимается.

Настройте параметры в контролируемом порядке

Данные резания поставщика следует использовать в качестве стартового диапазона для конкретного инструмента и группы материалов. Перед расчетом скорости шпинделя и подачи подтвердите диаметр инструмента, количество канавок, держатель, вылет, радиальное зацепление, осевое зацепление, метод подачи СОЖ и ограничение шпинделя.

Если происходит переточка стружки, используйте следующую последовательность действий:

1. Проверьте физический путь.Остановите станок безопасно и осмотрите полость, загрузку канавок, направление сопла и форму стружки.
2. Проверьте биение и зажим.Очистите держатель и хвостовик, проверьте выступ и измерьте биение, используя обычную мастерскую процедуру.
3. Восстановите пространство чипа.Оцените меньшее количество канавок, меньшую длину канавок или геометрию черновой обработки, если видна набивка.
4. Улучшите взаимодействие с траекторией инструмента.Сократите непрерывную резку на всю ширину там, где это позволяет геометрия детали.
5. Правильная подача жидкости или воздуха.Направьте поток на зоны формирования стружки и зоны выхода.
6. Проверьте подачу на зуб.Не уменьшайте подачу настолько, чтобы кромка натирала. Если толщина стружки слишком велика для пространства канавки, уменьшите нагрузку в пределах рекомендованного поставщиком диапазона.
7. Проверьте скорость резки.Если нагрев и адгезия остаются высокими, консервативно отрегулируйте скорость в соответствии с рекомендациями по материалу и покрытию.
8. Изменяйте одну переменную за раз.Записывайте нагрузку на шпиндель, звук, форму стружки, состояние поверхности и износ инструмента после каждой контролируемой замены.

Любую числовую настройку следует рассматривать только как начальную ссылку. Окончательный процесс должен быть проверен на конкретном станке, креплении заготовки, держателе, выступе инструмента, классе заготовки и системе СОЖ.

Устранение неполадок по симптомам

Случайные царапины на полу кармана

Перед чистовым проходом удалите незакрепившуюся стружку. Проверьте, не падает ли стружка обратно в рез во время отвода. Улучшите направление воздуха или охлаждающей жидкости и используйте отдельный чистый инструмент для окончательной обработки, если поверхность имеет критическое значение.

Сколы режущих кромок после короткого пробега

Обращайте внимание на наличие налипшей стружки, чрезмерного биения, прерывистого зацепления и отклонения инструмента. Сколы на одной канавке говорят о неравномерной загрузке; сколы вокруг нескольких канавок могут указывать на повторную резку, чрезмерное зацепление или недостаточную прочность кромки.

Увеличение нагрузки на шпиндель с глубиной

Это часто указывает на то, что эвакуация стружки становится менее эффективной по мере углубления полости. Проверьте вылет сопла, вылет инструмента, конусность полости, а также необходимость поэтапной очистки или другого пути программы.

Нарост на краю и смазанный материал

Убедитесь, что край режет, а не трёт. Проверьте нагрузку на стружку, геометрию передней поверхности, покрытие или полировку, смазку и температуру. Наросты на кромках могут сосуществовать с повторной резкой, особенно при обработке алюминия и нержавеющей стали.

Заусенцы, которые усиливаются во время партии

Осмотрите наросты и износ кромок. Повторная обрезка стружки может повредить кромку и изменить эффективную геометрию резания. Прежде чем увеличивать количество операций по удалению заусенцев, выполните правильную эвакуацию.

Распространенные ошибки

Увеличение давления охлаждающей жидкости без изменения направления

Повышенное давление, направленное не в то место, может привести к циркуляции фишек внутри кармана. Наблюдайте за перемещением фишек и корректируйте путь выхода.

Выбор максимального количества канавок для скорости подачи

Теоретическое преимущество в кормлении исчезает, если пищевод набивается. Выберите количество канавок в зависимости от зацепления и объема стружки.

Сначала сократите корм

Значительное уменьшение подачи может привести к трению, нагреву и прилипанию. Прежде чем резко менять подачу, диагностируйте биение, пространство для стружки, траекторию инструмента и подачу жидкости.

Использование одного длинного инструмента для каждой глубины полости

Чрезмерное выступание снижает жесткость. Используйте самый короткий практичный инструмент для каждой стадии или рассмотрите специально разработанную длину грифа и канавки.

Отделка до того, как карман станет чистым

Даже острый инструмент для чистовой обработки не может обеспечить однородную поверхность, пока между инструментом и заготовкой остается рыхлая стружка.

Часто задаваемые вопросы

Как отличить перепиливание чипа от болтовни?

Вибрация обычно вызывает повторяющиеся волны или регулярные следы, связанные с вибрацией. Повторная нарезка стружки чаще приводит к появлению случайных царапин, отдельных вмятин, сколов стружки и периодических скачков нагрузки. Обе проблемы могут возникнуть вместе, поэтому осмотрите инструмент, стружку, держатель и поверхность.

Должен ли я использовать меньше канавок для глубоких пазов?

Часто да, потому что меньшее количество канавок обеспечивает больше места в пищеводе. Однако необходимо учитывать материал, диаметр инструмента, глубину, радиальное зацепление и возможности станка. Сравните практическую эвакуацию и стабильное удаление материала, а не только подсчет канавок.

Поможет ли черновая концевая фреза устранить упаковку стружки?

Подходящая геометрия черновой обработки может привести к образованию более мелкой стружки и снижению сил резания, но вакуумирование по-прежнему зависит от мощности канавки, направления охлаждающей жидкости или воздуха, траектории инструмента и конструкции полости.

Достаточно ли продувки воздухом для фрезерования глубоких карманов?

Он может быть эффективен при работе с некоторыми материалами и машинами, особенно если он направлен в правильную зону. Другие применения требуют смазки или охлаждающей жидкости для адгезии и контроля температуры. Соблюдайте требования техники безопасности и проверяйте метод для заготовки и инструмента.

Какую информацию я должен отправить поставщику инструмента?

Укажите класс заготовки, твердость, тип операции, размеры паза или кармана, диаметр и вылет инструмента, станок и держатель, предел шпинделя, метод подачи СОЖ, текущие параметры, фотографии неисправностей и требуемую отделку. Это позволяет давать рекомендации, специфичные для процесса.

Заключение

Перерезка стружки — это системная проблема. Оно начинается, когда образование стружки превышает способность инструмента, траектории движения инструмента и системы подачи жидкости отводить стружку. Наиболее надежным решением является восстановление свободного пути эвакуации: выберите достаточный объем канавок, держите выступ инструмента коротким, контролируйте биение, избегайте ненужного зацепления на всю ширину, направляйте СОЖ или воздух в активную зону и регулируйте параметры, не создавая трения.

Компания Supal (Чанчжоу) Precision Tools Co., Ltd. поставляет твердосплавные концевые фрезы, инструменты для черновой обработки и индивидуальные решения для резки для требовательных приложений с ЧПУ. Чтобы оценить процесс фрезерования глубоких карманов или пазов,связаться с Супаломс указанием марки материала, геометрии гнезда, размера инструмента, деталей станка, метода подачи СОЖ, текущих режимов резания, а также фотографий стружки или поврежденной кромки. Эта информация поможет определить подходящую геометрию инструмента и практическую стратегию начала проверки на станке.