Вызначэнне тыпаў стружкі фрэзернага станка з ЧПУ

1.0 Увядзенне

Адным з найбольш распаўсюджаных працэсаў апрацоўкі на станках з ЧПУ, якія выкарыстоўваюцца для стварэння некруцячыхся, нецыліндрычных вырабаў, што выкарыстоўваюцца ў розных галінах прамысловасці, з'яўляецца фрэзераванне. Фрэзерныя станкі выкарыстоўваюцца для надання вырабу патрэбнай формы з дапамогай высакахуткасных фрэз. Фрэза робіць невялікую стружку з металу на дэталі. Пасля завяршэння рэзання гэтая стружка выдаляецца з дэталі. Гэтая стружка бывае розных формаў і памераў у залежнасці ад матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў дэталі, асяроддзя рэзання і любой дэфармацыі, якая адбылася падчас аперацыі. Атрыманая стружка часта класіфікуецца па форме як суцэльная стружка, перарывістая стружка, суцэльная стружка з нарастаннем краю і неаднародная стружка.

1.1 Тэхналогія апрацоўкі фрэзерным станком

Фрэзераванне — гэта тэхніка апрацоўкі загатоўкі патрэбнай формы і памеру шляхам хуткага кантакту з ёй фрэзай. Падчас гэтай працэдуры фрэзеравання фрэза аддзяляе металічную стружку ад паверхні апрацоўкі, разразаючы метал на паверхні загатоўкі на стружкі, а таксама праштурхоўваючы і разгінаючы паверхню ляза. Напружанне ў загатоўцы паступова павялічваецца па меры павелічэння нагрузкі, прычым найбольшае напружанне ўзнікае ў кропцы кантакту з лязом. Гэта рэжучы эфект ляза. Металічнае рэчыва спачатку трэскаецца і аддзяляецца там, дзе напружанне найбольшае і найбольш сканцэнтравана на загатоўцы.

У выніку рэжучае дзеянне ляза заўсёды прыводзіць да аддзялення матэрыялу павярхоўнага пласта металу ад металічнай асновы дэталі, якая спачатку ўтвараецца. Метал, які падлягае рэзанню, будзе расшчапляцца ўздоўж кірунку руху ляза, утвараючы апрацаваную паверхню, калі будзе прыкладзена дастатковая механічная сіла, у той час як інструмент і дэталь працягваюць рухацца адзін адносна аднаго. Рэжучы пласт дэфармуецца як пругка, так і пластычна ў выніку ціску перад інструментам, у рэшце рэшт утвараючы стружку, якая выцякае ўздоўж пярэдняй часткі інструмента. Перад інструментам гэта і ёсць эфект штуршка.

Пад уздзеяннем рэжучай абзы разразаемы метал стварае чатыры зоны дэфармацыі: пярэдняя і задняя часткі інструмента, асноўная зона дэфармацыі, зона дэфармацыі трэння перад інструментам, вобласць дэфармацыі перад лязом і зона трэння за інструментам. Зона дэфармацыі. У чатырох зонах дэфармацыі існуюць сувязі і ўзаемадзеянні паміж унутранымі напружанымі станамі і абставінамі дэфармацыі.

2.0 Тыпы чыпаў і ўмовы іх утварэння

Метал перад інструментам сціскаецца на працягу ўсяго працэсу рэзання па меры прасоўвання ўглыб апрацоўванай дэталі. Занадта вялікае сцісканне прыводзіць да таго, што метал аддзяляецца ад апрацоўванай дэталі і пластычна цячэ ў форме стружкі (дэфармацыя зруху). Асноўны зрух прымушае метал цячы ў плоскасці зруху. Неразрэзаная паверхня перад інструментам - гэта месца, дзе плоскасць зруху пачынае падымацца пад вуглом уверх. Значэнне вугла зруху залежыць ад тыпу матэрыялу і ўмоў рэзання. Калі вугал зруху невялікі, шлях зруху доўгі, стружка тоўстая, а сіла рэзання вялікая. Таксама праўда і адваротнае. Другасны зрух выкліканы трэннем, калі стружка рухаецца па граннай паверхні інструмента. Стружка пераграваецца ў выніку трэння, што павышае рабочую тэмпературу працэсу фрэзеравання.

Чатыры асноўныя катэгорыі стружкі, якая ствараецца фрэзерным станком, наступныя: перарывістая стружка; бесперапынная стружка; бесперапынная стружка з нарастаннем на краі; неаднародная стружка.

2.1 Перарывісты чып

Несуцэльная стружка мае няправільную форму і часта дэфармуецца ў выніку паўторнага разлому. Чыгун, латунь і бронза — гэта толькі некалькі прыкладаў цвёрдых, далікатных металаў, дэталі якіх, як вядома, ствараюць несуцэльную стружку. Ва ўмовах значнага трэння паміж дэталлю і інструментам пластычныя дэталі таксама могуць прыводзіць да несуцэльнай стружкі. Інструмент з малым вуглом нахілу, высокай хуткасцю рэзання, глыбокім разрэзам у матэрыяле і іншымі фактарамі можа прывесці да ўтварэння несуцэльнай стружкі.

Далікатныя матэрыялы могуць палепшыць якасць паверхні і знізіць спажыванне энергіі за кошт утварэння перарывістай стружкі. Аднак у пластычных матэрыялах утварэнне перарывістай стружкі прыводзіць да нізкай якасці паліроўкі паверхні і можа падоўжыць працэс апрацоўкі.

2.2 Бесперапынныя фішкі

Суцэльная стружка звычайна ўтвараецца пры апрацоўцы пластычных металаў, такіх як сталь, медзь або алюміній, на высокіх хуткасцях рэзання. Розніца тэмператур паміж кончыкам інструмента і пластычнай дэталлю павялічваецца падчас працэсу рэзання. Доўгі і бесперапынны паток стружкі ствараецца, калі паслядоўныя пласты выдаленага металу злучаюцца разам зваркай. Наступныя ўмовы апрацоўкі звычайна прыводзяць да суцэльнай стружкі:

• мінімальная глыбіня рэзання
• шырокі кут нахілу
• высокая хуткасць рэзкі
• выкарыстанне змазак або астуджальных вадкасцей для памяншэння трэння паміж інструментам і стружкай
• вострая рэжучая абза

Бесперапынная стружка забяспечвае гладкую паверхню, павялічвае тэрмін службы інструмента і зніжае спажыванне энергіі. Аднак утылізацыя некаторых відаў стружкі можа быць складанай. Для паляпшэння ўмоў утылізацыі патрабуюцца стружкаломы.

2.3 Бесперапынная стружка з нарастаннем на краі

Высокае трэнне паміж інструментам і стружкай пры рэзанні пластычных металаў прыводзіць да ўтварэння бесперапыннай стружкі пры рэзанні на аснове стружкі (BUE). У такіх умовах некаторыя фрагменты стружкі маюць тэндэнцыю прыліпаць да наканечніка інструмента. Новая рэжучая абза працягвае развівацца ў выглядзе звязанага матэрыялу, пакуль не аддзяліцца ад наканечніка інструмента. Дрэнная якасць паверхні ўзнікае з-за звязвання напластанага матэрыялу са стружкай і паверхняй апрацоўванай дэталі падчас працэсу адлому. Працэс утварэння BUE часта называюць "зваркай стружкі". Наступныя абставіны звычайна прыводзяць да бесперапыннага сколу пры BUE:

• Нізкі кут нахілу;
• нізкая хуткасць рэзкі;
• высокія сілы трэння;
• вялікі корм.

Бесперапынныя стружкі ад BUE негатыўна ўплываюць на тэрмін службы інструмента, павялічваюць спажыванне энергіі і прыводзяць да нездавальняючай якасці паверхні, таму іх неабходна пазбягаць.

Прадухіленне зварвання стружак можна палепшыць, прыняўшы меры па зніжэнні трэння з дапамогай змазак, пазбягаючы кантакту металу з металам з дапамогай пакрыццяў інструментаў і зніжаючы тэмпературу з дапамогай астуджальных вадкасцей.

2.4 Зубчастыя чыпсы

Зубчастая стружка, таксама вядомая як неаднародная стружка, з'яўляецца напаўсуцэльнай. З-за зон нізкай і высокай дэфармацыі зруху яна мае выгляд пілападобных зубцоў. Матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для вырабу гэтай стружкі, звычайна маюць абмежаваную цеплаправоднасць або механічную трываласць, на якую ўплывае тэрмічнае размякчэнне. Да матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў апрацоўваемых дэталях і якія могуць утвараць неаднародную стружку падчас апрацоўкі, адносяцца нікель, аўстэнітная нержавеючая сталь і тытанавыя сплавы. Адной з прычын неаднароднай стружкі з'яўляецца значная дэфармацыя, якая ўтвараецца на паверхні стружкі інструмента пры рэзанні цвёрдых матэрыялаў на сярэдніх хуткасцях рэзання.

3.0 Параўнанне бесперапыннай, перарывістай і бесперапыннай стружкі з нарастаннем на краі

У табліцы ніжэй параўноўваюцца і супастаўляюцца бесперапынныя, перапыненыя і бесперапынныя стружкі з нарастаннем краю.

3.1 Кантроль мікрасхем

Доўгая і валакністая стружка ўтвараецца пры апрацоўцы пластычных металаў, такіх як сталь, на высокіх хуткасцях рэзання і са значнымі вугламі нахілу. Бяспека работнікаў станка можа быць пад пагрозай, а выраб можа быць пашкоджаны з-за зачаплення з інструментам. Акрамя таго, выдаленне гэтай гарачай, суцэльнай і вострыяй стружкі можа быць складанай задачай. Стружку неабходна разламаць на зручныя для апрацоўкі часткі. Стружка можа аддзяляцца шляхам самаадлому або прымусовага адлому. Пры рэзанні пластычных матэрыялаў стружка часта скручваецца з-за розніцы тэмператур і хуткасці патоку. Існуе тры розныя спосабы самаадлому скручанай стружкі:

• дэфармацыяй, выкліканай астуджэннем, якая прыводзіць да самаадвольнага разбурэння;
• шляхам уздзеяння на апрацоўваную дэталь;
• шляхам кантакту з інструментам.

Выкарыстанне стружколома з'яўляецца найбольш распаўсюджаным метадам прымусовага ламання.

3.2 Стружколомы

Найбольш фундаментальная мэта стружколамаў — зрабіць скручванне стружкі больш шчыльным, чым было б у адваротным выпадку. Стружка адламваецца падчас прымусовага скручвання, калі яна ўдараецца аб інструмент або апрацоўваную дэталь. Стружколамы паляпшаюць кантроль над стружкай і зніжаюць сілы рэзання, што павышае эфектыўнасць апрацоўкі.

Большасць сучасных стружкаломаў знаходзяцца на рэжучым інструменце ў выглядзе пазоваў або перашкод. Ключом да стварэння напружання, якое дазволіць стружцы лёгка адламацца, з'яўляецца выбар адпаведнай формы для пэўнага сцэнарыя апрацоўкі пры праектаванні стружкаломаў. Пярэдняя рэжучая абза стружкаломаў з пазамі мае невялікую пазу ззаду.

Радыус крывізны стружкі залежыць ад формы крывой. Геаметрычная канструкцыя стружколамаў з перашкодамі незвычайная і нагадвае прыступку. Перашкода можа быць асобнай ад рэжучага інструмента або прымацаванай да яго. У выпадку «прымацаванага» тыпу іх можна змяняць для розных умоў апрацоўкі.

4.0 Conclusion

Фізіка і матэрыялазнаўства цесна пераплецены на працягу ўсёй аперацыі фрэзеравання. Узаемадзеянне напружанняў паміж апрацоўваемай дэталлю і рэжучым інструментам падчас працэсу фрэзеравання прыводзіць да выдалення матэрыялу. Колер і памер стружкі вызначаюцца характарам гэтых кантактных сіл. Стружка змяшчае карысную інфармацыю для даследаванняў і дыягностыкі інжынераў-апрацоўшчыкаў. Аднак, калі са стружкай апрацоўваць няправільна, яна можа прывесці да зніжэння прадукцыйнасці станка. Падчас апрацоўкі могуць з'яўляцца сегментаваныя, бесперапынныя і бесперапынныя з BUE стружкі трох розных тыпаў. 

Параметры фрэзеравання і выбар матэрыялу ўплываюць на ўтварэнне стружкі.

Пры павышэнні агульнай эфектыўнасці фрэзеравання і планаванні аўтаномнай працы станкоў, адвод стружкі з'яўляецца найважнейшым элементам, які трэба ўлічваць. Як правіла, стружколомы варта выкарыстоўваць у фрэзерных умовах, нават калі сегментаваная і бесперапынная стружка могуць самаадломвацца пры пэўных умовах апрацоўкі.

Збіванне стружкі з інструментам, вібрацыя і пашкоджанне інструмента пазбягаюцца, калі стружка драбніцца стружкаломам на кавалкі прымальнай даўжыні. Акрамя таго, стружкаломы змяншаюць супраціў рэзанню, што прадухіляе сколы і паломкі рэжучай абзы. Пры выкарыстанні стружкалома важна выбраць адпаведны для працы. Мы павінны выбраць адпаведныя стружкаломы для кожнай аперацыі такарнай апрацоўкі, напрыклад, чыставой, сярэдняй і чарнавой. Выкарыстоўвайце стружкалом, які падыходзіць для запланаванай глыбіні рэзання, хуткасці падачы, хуткасці шпіндзеля і паліроўкі паверхні.