CNC frezavimo drožlių tipų nustatymas

1.0 Įvadas

Vienas iš labiausiai paplitusių CNC apdirbimo procesų, naudojamų nesisukantiems, ne cilindriniams gaminiams kurti, naudojamiems įvairiose pramonės šakose, yra frezavimas. Frezavimo staklės naudoja didelio greičio frezas, kad suformuotų gaminį į reikiamą formą. Pjaustyklė iš metalo ant ruošinio pagamina mažas drožles. Kai pjovimas baigtas, šios drožlės pašalinamos iš ruošinio. Šios drožlės būna įvairių formų ir dydžių, priklausomai nuo ruošinyje naudojamų medžiagų, pjovimo aplinkos ir bet kokios deformacijos, įvykusios operacijos metu. Gautos drožlės dažnai klasifikuojamos pagal jų formą kaip ištisinės drožlės, netolydžios drožlės, ištisinės drožlės su briaunų sankaupomis ir nevienalytės drožlės.

1.1 Frezavimo staklės apdorojimo technologija

Frezavimas – tai ruošinio apdirbimo iki reikiamos formos ir dydžio technika, greitai jį liečiant freza. Šios frezavimo procedūros metu freza atskiria metalo drožles nuo apdirbamo paviršiaus, supjaustydama metalą ant ruošinio paviršiaus į drožles, taip pat stumdama ir platindama disko paviršių. Įtempimas ruošinyje tolygiai didėja didėjant darbo krūviui, o didžiausias įtempis yra sąlyčio su disko kraštu taške. Tai yra disko pjovimo efektas. Metalinė medžiaga pirmiausia įtrūksta ir atsiskiria ten, kur įtempimas yra didžiausias ir labiausiai sutelktas ruošinyje.

Dėl to ašmenų pjovimo veiksmas visada pirmiausia sukelia metalinio paviršiaus sluoksnio medžiagos atsiskyrimą nuo ruošinio metalinio pagrindo. Pjaunamas metalas bus padalintas ašmenų judėjimo kryptimi, kad būtų sukurtas apdirbtas paviršius, kai bus taikoma pakankama mechaninė jėga, o įrankis ir ruošinys toliau judės vienas kito atžvilgiu. Pjovimo sluoksnis deformuojasi tiek elastingai, tiek plastiškai dėl slėgio priešais įrankį, galiausiai suformuodamas drožles, kurios išteka įrankio priekiu. Priešais įrankį tai yra stūmimo efektas.

Veikiant pjovimo briaunai, pjaunamas metalas sukuria keturias deformacijos sritis: įrankio priekį ir galą, pagrindinę deformacijos sritį, trinties deformacijos sritį įrankio priekyje, deformacijos sritį priešais ašmenis ir trinties sritį už įrankio. Deformacijos zona. Keturiose deformacijos zonose yra ryšiai ir sąveika tarp vidinių įtempių būsenų ir deformacijos aplinkybių.

2.0 Lustų tipai ir jų susidarymo sąlygos

Metalas priešais įrankį pjovimo metu traukiasi, jam vis giliau judant į ruošinį. Per didelis suspaudimas lemia metalo atsiskyrimą nuo ruošinio ir plastišką tekėjimą drožlės pavidalu (šlyties deformacija). Pagrindinė šlytis sukelia metalo tekėjimą šlyties plokštumoje. Nepjautas paviršius priešais įrankį yra vieta, kur šlyties plokštuma pradeda plisti kampu į viršų. Šlyties kampo vertę lemia medžiagos rūšis ir pjovimo aplinkybės. Kai šlyties kampas yra nedidelis, šlyties kelias yra ilgas, drožlės yra storos, o pjovimo jėga yra didelė. Taip pat yra ir priešingai. Antrinį šlytį sukelia trintis, kai drožlė juda įrankio antgaliu. Drožlės perkaista dėl trinties, dėl kurios padidėja frezavimo proceso darbinė temperatūra.

Frezavimo staklių sukuriamų drožlių kategorijos yra šios: netolydžioji drožlė; ištisinė drožlė; ištisinė drožlė su susidariusia briauna; nevienalytės drožlės.

2.1 Nenutrūkstamas lustas

Netolygios drožlės yra netaisyklingos formos ir dažnai deformuojasi dėl pasikartojančių lūžių. Ketaus, žalvaris ir bronza yra tik keli kietų, trapių metalų, kurių ruošiniai, kaip žinoma, sukuria netolydžias drožles, pavyzdžiai. Esant didelei trintis tarp ruošinio ir įrankio, kalieji ruošiniai taip pat gali sukelti netolydžias drožles. Įrankis su mažu pjovimo kampu, didelis pjovimo greitis, gilus medžiagos pjūvis ir kiti veiksniai gali lemti netolydžių drožlių susidarymą.

Trapių medžiagų paviršiaus apdailą galima pagerinti ir energijos suvartojimą sumažinti formuojant netolygias drožles. Tačiau kaliesiems medžiagoms netolygių drožlių susidarymas lemia prastą paviršiaus poliravimą ir gali pailginti apdirbimo procesą.

2.2 Nuolatiniai lustai

Ištisinės drožlės paprastai susidaro, kai dideliu pjovimo greičiu apdirbami kalieji metalai, pavyzdžiui, plienas, varis arba aliuminis. Pjovimo proceso metu padidėja temperatūros skirtumas tarp įrankio antgalio ir kalaus ruošinio. Ilgas ir ištisinis drožlių srautas susidaro, kai vienas po kito einantys pašalinto metalo sluoksniai sujungiami suvirinant. Šios apdirbimo aplinkybės paprastai lemia ištisinių drožlių susidarymą:

• minimalus pjovimo gylis
• platus grėbimo kampas
• didelis pjovimo greitis
• naudojant tepalus arba aušinimo skysčius, siekiant sumažinti įrankių ir drožlių trintį
• aštrus pjovimo briaunas

Nuolatinės drožlės užtikrina lygų paviršių, pailgina įrankio tarnavimo laiką ir sumažina energijos sąnaudas. Tačiau tam tikrų rūšių drožles gali būti sunku utilizuoti. Siekiant pagerinti utilizavimo sąlygas, reikalingi drožlių laužytuvai.

2.3 Nuolatinis lustas su suformuotu kraštu

Didelė trintis tarp įrankio ir drožlės pjaunant kalųjį metalą lemia ištisinių drožlių susidarymą su BUE. Tokiomis aplinkybėmis kai kurie drožlės fragmentai linkę prilipti prie įrankio antgalio. Nauja pjovimo briauna toliau vystosi kaip suklijuota medžiaga, kol atsiskiria nuo įrankio antgalio. Prasta paviršiaus apdaila atsiranda dėl susikaupusios medžiagos sukibimo su drožle ir ruošinio paviršiumi lūžimo proceso metu. BUE formavimo procesas dažnai vadinamas „drožlių suvirinimu“. Šios aplinkybės paprastai lemia ištisinį drožlių susidarymą su BUE:

• Mažas nuolydžio kampas;
• mažas pjovimo greitis;
• didelės trinties jėgos;
• didelis pašaras.

Nuolatinės BUE drožlės neigiamai veikia įrankio tarnavimo laiką, padidina energijos suvartojimą ir lemia prastą paviršiaus apdailą, todėl jų vengti būtina.

Drožlių suvirinimo prevenciją galima pagerinti imantis priemonių sumažinti trintį naudojant tepalus, vengiant metalo sąlyčio su metalu naudojant įrankių dangas ir mažinant temperatūrą naudojant aušinimo skysčius.

2.4 Dantytos traškučiai

Dantytos drožlės, dar vadinamos nehomogeninėmis, yra pusiau ištisinės. Dėl mažo ir didelio šlyties deformacijos zonų jos atrodo kaip pjūklo dantys. Šioms drožlėms gaminti naudojamos medžiagos paprastai pasižymi ribotu šilumos laidumu arba mechaniniu stiprumu, kuriam įtakos turi terminis minkštėjimas. Ruošiniuose naudojamos medžiagos, kurios apdirbimo metu gali sudaryti nehomogenines drožles, yra nikelis, austenitinis nerūdijantis plienas ir titano lydiniai. Viena iš nehomogeninių drožlių priežasčių yra didelė deformacija, susidaranti įrankio drožlės paviršiuje pjaunant kietas medžiagas vidutiniu pjovimo greičiu.

3.0 Nuolatinių, nutrūkstančių ir nuolatinių lustų su susidariusia briauna palyginimas

Žemiau esančioje lentelėje palyginami ir sugretinami nuolatiniai, nutraukiami ir nuolatiniai lustai su susidariusia briauna.

3.1 Lustų valdymas

Ilgos ir pluoštinės drožlės susidaro, kai kalieji metalai, pavyzdžiui, plienas, yra apdirbami dideliu pjovimo greičiu ir dideliais pjovimo kampais. Gali kilti pavojus mašinų darbuotojų saugumui, o gaminys gali būti pažeistas, jei įsipainios į įrankį. Be to, gali būti sudėtinga pašalinti šias karštas, ištisines ir aštriabriaunes drožles. Drožlės turi būti susmulkintos į lengvai valdomo dydžio gabalėlius. Drožlės gali atsiskirti pačios arba priverstinai. Pjaunant kalčiąsias medžiagas, drožlės dažnai susisuka dėl temperatūros ir srauto greičio skirtumo. Yra trys skirtingi būdai, kaip susisukusio drožlės gali savaime lūžti:

• dėl atvėsimo sukeltos deformacijos, dėl kurios įvyksta savaiminis lūžis;
• smūgiuojant į ruošinį;
• kontaktuojant su įrankiu.

Drožlių laužtuvo naudojimas yra bene labiausiai paplitęs priverstinio laužymo būdas.

3.2 Skiedrų laužikliai

Svarbiausias drožlių laužtuvų tikslas – priversti drožles susisukti tvirčiau nei įprastai. Drožlė lūžta priverstinio susisukimo metu, kai atsitrenkia į įrankį arba ruošinį. Drožlių laužtuvai pagerina drožlių kontrolę ir sumažina pjovimo jėgas, o tai padidina apdirbimo efektyvumą.

Dauguma šiuolaikinių drožlių laužtuvų yra pjovimo įrankyje kaip grioveliai arba kliūtys. Raktas įtempimui, kuris leistų drožlei lengvai nulūžti, sukurti yra tinkamos formos nustatymas konkrečiam apdirbimo scenarijui projektuojant drožlių laužtuvus. Griovelių tipo drožlių laužtuvų priekinis pjovimo kraštas turi nedidelį griovelį.

Drožlės kreivumo spindulys priklauso nuo kreivės formos. Obstrukcinio tipo drožlių laužtuvų geometrinis dizainas yra neįprastas ir primena laiptelį. Kliūtis gali būti atskirta nuo pjovimo įrankio arba prie jo pritvirtinta. „Pritvirtinto“ tipo kliūtis gali būti keičiama atsižvelgiant į įvairias apdirbimo aplinkybes.

4.0 Išvada

Fizika ir medžiagų mokslas yra subtiliai susipynę viso frezavimo proceso metu. Įtempių sąveika tarp ruošinio ir pjovimo įrankio frezavimo proceso metu lemia medžiagos pašalinimą. Spalvą ir drožlės dydį lemia šių sąlyčio jėgų pobūdis. Drožlėse yra naudingos informacijos pjovimo inžinieriams tyrimams ir diagnostikai. Tačiau jei drožlės nėra tinkamai tvarkomos, jos gali sumažinti staklių našumą. Apdirbimo metu gali atsirasti trijų skirtingų rūšių segmentinės, ištisinės ir ištisinės su BUE drožlės. 

Frezavimo operacijos parametrai ir medžiagos pasirinkimas turi įtakos drožlių susidarymui.

Didinant bendrą frezavimo efektyvumą ir planuojant staklių autonominį veikimą, labai svarbus elementas yra drožlių šalinimas. Paprastai frezavimo režimuose turėtų būti naudojami drožlių laužtuvai, net jei segmentuotos ir ištisinės drožlės tam tikromis apdirbimo sąlygomis gali savaime lūžti.

Kai drožlės sulaužomos į įrankio įmanomą ilgį, išvengiama drožlių įsipainiojimo į įrankį, vibracijos ir įrankio pažeidimo. Be to, drožlių laužtuvai sumažina pjovimo pasipriešinimą, todėl pjovimo briauna neskilinėja ir nelūžta. Svarbu pasirinkti tinkamą drožlių laužtuvą konkrečiam darbui. Kiekvienai tekinimo operacijai, pvz., apdailai, vidutiniam ir grubiam apdirbimui, turime pasirinkti tinkamus drožlių laužtuvus. Naudokite drožlių laužtuvą, kuris atitiktų numatytą pjovimo gylį, padavimo greitį, veleno greitį ir paviršiaus poliravimą.