Frezowanie w odniesieniu do toczenia cechuje się znacznie większym zróżnicowaniem. Podstawowe definicje oraz podziały przedstawiono w artykule pt. Frezowanie – podstawy, podział, definicje. Poniżej przedstawiono podstawowe opisy i zależności parametrów obróbkowych związanych z frezowaniem. To pierwszy z cyklu artykułów o parametrach frezowania.

TEWY Nr 2/2018 (16) – Parametry frezowania 696.68 KB 10705 downloads

Frezowanie to jedna z najważniejszych odmian obróbki skrawaniem. Dobór parametrów...

Download

Frezowanie to obróbka, w której ruch główny obrotowy wykonuje narzędzie (frez), a ruch posuwowy przedmiot obrabiany. Taki przebieg frezowania jest charakterystyczny dla frezarek konwencjonalnych (ilustracja 1).

Ilustracja 1. Frezarka narzędziowa JFN 36 – JAZON

W przypadku frezarskich centrów obróbkowych CNC (ilustracja 2) należy mówić o ruchu względnym między narzędziem (frezem wykonującym ruch główny obrotowy) a przedmiotem obrabianym. Stosuje się ruch stołu roboczego z przedmiotem obrabianym oraz ruch suportu z wrzecionem napędu głównego (z narzędziem) względem stołu roboczego. 5-osiowe centra obróbkowe CNC wykorzystują jednocześnie ruch suportu z wrzecionem oraz ruch stołu roboczego.

Frezowanie stanowi obróbkę, w której praca narzędzia nie jest ciągła. Frez jest narzędziem wieloostrzowym o kształcie bryły obrotowej. W zależności od rozmieszczenia (wykonania) ostrzy wyróżnia się frezy walcowe, walcowo-czołowe, czołowe. Wykonywane są też frezy stożkowe, kuliste oraz kształtowe. Na powierzchni walcowej ostrza mogą być wykonane jako proste bądź śrubowe.

Praca nieciągła oznacza, iż jednocześnie pracuje tylko część ostrzy freza. Z jednej strony stanowi to korzystną cechę ze względu na warunki chłodzenia. Z drugiej strony grubość warstwy skrawanej (przekrój warstwy skrawanej) jest zmienna co wpływa na przebieg procesu skrawania.
W konsekwencji zmianie ulega obciążenie i obniżeniu ulega trwałość narzędzia.

Parametry technologiczne

Do parametrów technologicznych frezowania zalicza się:

• prędkość obrotowa n [obr/min]
• średnica freza D_c [mm]
• prędkość skrawania v_c [m/min] – równanie 1
• prędkość posuwu v_f [mm/min] – równanie 2
• posuw na obrót f_f [mm/obr]
• posuw na ostrze/ząb f_z [mm/ząb] – równanie 3
• szerokość a_e i głębokość skrawania a_p [mm]

W tabeli 1 przedstawiono podstawowe zależności obliczeniowe.

Tabela 1.
Numer:	Parametr technologiczny	Równanie:	Składowe:
(1)	prędkość skrawania vc [m/min]		Dc – średnica freza n – prędkość obrotowa
(2)	prędkość posuwu vf [mm/min]		ff – posuw n – prędkość obr.
(3)	posuw na ząb fz [mm/ząb] [mm/ostrze]		ff – posuw n – prędkość obr. vf – prędkość posuwu

Ilustracja 2. Frezarskie centrum obróbkowe CNC (HASS – stoisko firmy Abplanalp)

Szerokość i głębokość frezowania

W zależności od zastosowanego frezu konieczne jest właściwe interpretowanie szerokości a_e i głębokości a_p skrawania. Wielkości te pokazano na ilustracji 3. W poniższym przypadku frezowanie czołowego (ilustracja 3) szerokość skrawania a_e jest równa średnicy frezu D_c.

Ilustracja 3. Po lewej stronie frezowanie czołowe, a po prawej obwodowe – interpretacja szerokości i głębokości frezowania.

W przypadku frezowania czołowego wyróżnia się frezowanie czołowe: – ilustracja 4: a.) pełne, b.) niepełne symetryczne c.) niepełne niesymetryczne co wynika ze stosunku średnicy frezu do szerokości warstwy skrawanej a_e i szerokości przedmiotu obrabianego w przypadku obróbki określonej całej powierzchni.

Ilustracja 4. Frezowanie czołowe: a.) pełne, b.) niepełne symetryczne i c.) niepełne niesymetryczne

Przedstawione poglądowo powyższe zagadnienia nie wyczerpują w pełni tematyki frezowania. Jednym z parametrów technologicznych jest ścieżka przejścia narzędzia. W przypadku frezowania istotną rolę odgrywa wykorzystanie oprogramowania CAM.

Dobór parametrów obróbkowych

Dobór parametrów obróbkowych dla frezowania (ilustracja 5) jest zbliżony jak w przypadku toczenia.

Ilustracja 5. Schemat doboru parametrów obróbkowych dla frezowania.

Zróżnicowanie odmian frezowania uniemożliwia jasne określenie ogólnych wartości parametrów obróbkowych. Przykładem jest obróbka szybkościowa, której samo definiowanie jest wieloczynnikowe i w dodatku zmienia się w czasie.

Materiał obrabiany

W celu ułatwienia doboru parametrów wykorzystuje się grupy materiałowe ISO. Taki sam podział obowiązuje dla całej obróbki skrawaniem. Wyróżnia się 6 grup materiałowych – tabela 2.

Katalogi czy to w wersji papierowej czy elektronicznej (np. Sandvik Coromant czy ISCAR albo SECO) stanowią istotne wsparcie użytkownika w dokonaniu pierwszego wyboru i dopasowanie narzędzi i parametrów do indywidualnego zadania technologicznego.

Ścieżka narzędzia

Choć nie jest wymieniona w parametrach stanowi w przypadku frezowania powierzchni o złożonych kształtach (ilustracja 6), a także przy frezowaniu kieszeni kluczowy element operacji technologicznej. Frezowanie cechuje się koniecznością dynamicznych zmian parametrów obróbkowych w trakcie samej obróbki. Zatem dużego znaczenia w przypadku opracowania operacji technologicznych frezowania nabiera stosowanie oprogramowania CAM.

Ilustracja 6. Przykład obróbki powierzchni o bardziej skomplikowanym kształcie – frezarskie centrum CNC firmy MAZAK

Moc i moment obrotowy

Przy frezowaniu wymagania odnośnie mocy napędu głównego zależą od takich czynników jak:

• ilość materiału do usunięcia;
• średnia grubość wióra;
• geometria ostrza narzędzia (frezu);
• prędkości skrawania.

W przypadku obróbki wydajnościowej (ang. HPM – High Performance Machining), która polega na usunięciu jak największej ilości materiału w jednostce czasu konieczne jest większa moc. Stosunkowo niskie obroty napędu głównego przy obróbce zgrubnej wymagają określonej mocy i momentu obrotowego. W przypadku zbyt małej mocy napędu głównego i niewłaściwego momentu będziemy mieli do czynienia z utratą stabilności obróbki (wiór o zróżnicowanej grubości).

Współczesne trendy rozwojowe prowadzą do zwiększania rozpiętości dostępnych zakresów i maksymalnych wartości prędkości obrotowych. Wrzeciona są napędzane bezpośrednio. W konsekwencji uzyskuje się mniejszy moment przy wyższych prędkościach obrotowych oraz mniejszą mocą przy mniejszych obrotach napędu głównego.

Obrabiarki o bardzo wysokich prędkościach obrotowych (np. do obróbki szybkościowej) nie są zalecane do obróbki zgrubnej (wysokowydajnej) gdzie wykorzystuje się frezy o większych gabarytach (niskie obroty i duża moc).

Przy obróbce szybkościowej stosuje się mniejsze średnice frezów, małą głębokość i szerokość skrawania z jednocześnie wysokim posuwem roboczym.

Źródła

• Frezowanie – podstawy, podział, definicje
• Materiały firmy SANDVIK Coromant
• Materiały firmy ISCAR
• Materiały firmy SECO
• Materiały dydaktyczne Politechniki Warszawskiej i Politechniki Rzeszowskiej
• Notatki własne autora.

TEWY Nr 2/2018 (16) – Parametry frezowania 696.68 KB 10705 downloads

Frezowanie to jedna z najważniejszych odmian obróbki skrawaniem. Dobór parametrów...

Download