Typen CNC-freeschips identificeren

1.0 Introductie

Een van de meest voorkomende CNC-bewerkingsprocessen die worden gebruikt om niet-roterende, niet-cilindrische artikelen te maken die in verschillende industrieën worden gebruikt, is frezen. Door de freesmachines worden hogesnelheidsfrezen gebruikt om het werkproduct in de gewenste vorm te brengen. De frees maakt kleine spanen uit het metaal op het werkstuk. Zodra het snijden is voltooid, worden deze spanen van het werkstuk verwijderd. Deze spanen zijn er in verschillende vormen en maten, afhankelijk van de materialen die in het werkstuk worden gebruikt, de snijomgeving en eventuele vervormingen die tijdens de bewerking zijn opgetreden. De resulterende chips worden vaak geclassificeerd op basis van hun vorm als continue chips, niet-continue chips, continue chips met opbouwrand en niet-homogene chips.

1.1 De verwerkingstechnologie van de freesmachine

Frezen is de techniek om een ​​werkstuk in de gewenste vorm en grootte te verwerken door het snel in contact te brengen met een frees. Tijdens deze freesprocedure scheidt de frees de metaalspanen van het bewerkingsoppervlak door het metaal op het oppervlak van het werkstuk in spanen te snijden en door het bladoppervlak te duwen en te spreiden. De spanning in het werkstuk neemt gestaag toe naarmate de werklast toeneemt, waarbij de spanning op het contactpunt met de bladrand het grootst is. Dit is het snij-effect van het blad. De metalen substantie barst en scheidt het eerst waar de spanning het grootst is en het meest geconcentreerd op het werkstuk.

Als gevolg hiervan zorgt de snijwerking van het blad er altijd voor dat het materiaal van de metalen oppervlaktelaag eerst wordt gescheiden van het metalen substraat van het werkstuk. Het te snijden metaal wordt gesplitst in de richting van de beweging van het blad om een ​​bewerkt oppervlak te produceren wanneer er voldoende mechanische kracht wordt toegepast terwijl het gereedschap en het werkstuk ten opzichte van elkaar blijven bewegen. De snijlaag vervormt zowel elastisch als plastisch als gevolg van de druk voor het gereedschap, waardoor uiteindelijk spanen ontstaan ​​die langs de voorkant van het gereedschap naar buiten stromen. Voor het gereedschap is dit het duweffect.

Onder invloed van de snijkant genereert het gesneden metaal vier vervormingsgebieden: voor- en achterkant van het gereedschap, het basisvervormingsgebied, het wrijvingsvervormingsgebied vóór het gereedschap, het vervormingsgebied vóór het blad en de wrijving achter het gereedschap Vervormingszone. In de vier vervormingszones zijn er relaties tussen en interacties tussen de interne spanningstoestanden en vervormingsomstandigheden.

2.0 Chiptypen en hun vormingsomstandigheden

Het metaal voor het gereedschap trekt samen tijdens het snijden naarmate het verder in het werkstuk beweegt. Te grote compressie zorgt ervoor dat het metaal zich van het werkstuk scheidt en plastisch vloeit in de vorm van een spaan (schuifvervorming). De hoofdschuif zorgt ervoor dat het metaal op het schuifvlak vloeit. Het ongesneden oppervlak voor het gereedschap is waar het schuifvlak zich onder een hoek omhoog begint uit te strekken. De waarde van de schuifhoek wordt beïnvloed door het soort materiaal en de snijomstandigheden. Wanneer de schuifhoek bescheiden is, is het schuifpad lang, zijn de spaanders dik en is de snijkracht groot. Het omgekeerde is ook waar. De secundaire schuif wordt veroorzaakt door wrijving wanneer de spaan over het oppervlak van de gereedschapspunt beweegt. De spaanders raken oververhit als gevolg van de wrijving die de bedrijfstemperatuur van het freesproces verhoogt.

De vier belangrijkste categorieën chips die door een freesmachine worden gemaakt, zijn als volgt: Discontinue chip; Continue chip; Continue chip met opgebouwde rand; Niet-homogene chips.

2.1 Discontinue chip

Discontinue spanen hebben een onregelmatige vorm en vervormen vaak als gevolg van herhaalde breuken. Gietijzer, messing en brons zijn slechts enkele voorbeelden van de harde, delicate metalen waarvan bekend is dat de werkstukken discontinue spanen veroorzaken. In omstandigheden waarin er aanzienlijke wrijving bestaat tussen een werkstuk en gereedschap, kunnen ductiele werkstukken ook resulteren in discontinue spanen. Een gereedschap met een korte spaanhoek, een hoge snijsnelheid, een diepe snede in het materiaal en andere factoren kunnen resulteren in de vorming van discontinue spanen.

Bij broze materialen kan de oppervlakteafwerking verbeterd worden en kan het energieverbruik verlaagd worden door de vorming van discontinue spanen. Bij ductiele materialen resulteert de ontwikkeling van discontinue spanen echter in een onvoldoende polijsting van het oppervlak, wat het bewerkingsproces kan verlengen.

2.2 Continue chips

Continue spanen ontstaan ​​doorgaans wanneer metalen die vervormbaar zijn, zoals staal, koper of aluminium, met hoge snijsnelheden worden bewerkt. Het temperatuurverschil tussen de gereedschapspunt en het taaie werkstuk neemt toe tijdens het snijproces. Er ontstaat een langdurige en continue stroom spanen wanneer opeenvolgende lagen van het verwijderde metaal door middel van lassen met elkaar worden verbonden. De volgende bewerkingsomstandigheden resulteren doorgaans in continue spanen:

• minimale snijdiepte
• uitgebreide hellingshoek
• hoge snijsnelheid
• het gebruik van smeer- of koelmiddelen om de wrijving tussen gereedschapspanen te verminderen
• scherpe snijkant

Continue spanen bieden een gladde oppervlaktekwaliteit, een langere levensduur van het gereedschap en minder stroomverbruik. Het kan echter lastig zijn om bepaalde soorten chips weg te gooien. Spaanbrekers zijn nodig om de verwijderingsomstandigheden te verbeteren.

2.3 Continue chip met opbouwrand

Hoge wrijving tussen het gereedschap en de spaan bij het snijden van ductiele metalen leidt tot het ontstaan ​​van continue spaanders met de BUE. Sommige spaanfragmenten hebben de neiging om onder deze omstandigheden aan de tooltip te blijven kleven. De nieuwe snijkant blijft zich ontwikkelen als gebonden materiaal totdat deze loslaat van de tooltip. Een slechte oppervlakteafwerking is het gevolg van de binding van het opgebouwde materiaal aan de spaan en het werkstukoppervlak tijdens het afbreekproces. Het proces van het vormen van BUE wordt vaak "spaanderlassen" genoemd. De volgende omstandigheden resulteren doorgaans in continu chippen met BUE:

• Lage harkhoek;
• lage snijsnelheid;
• hoge wrijvingskrachten;
• groot voer.

Continue BUE-chips hebben een negatieve invloed op de standtijd van het gereedschap, verhogen het energieverbruik en resulteren in onvoldoende oppervlakteafwerkingen. Daarom is het vermijden ervan essentieel.

De preventie van spaanlassen kan worden verbeterd door stappen te ondernemen om wrijving te verminderen door smeermiddelen te gebruiken, metaal-op-metaal contact te vermijden door gereedschapscoatings te gebruiken en de temperatuur te verlagen door koelmiddelen te gebruiken.

2.4 Gekartelde chips

Getande spanen, ook wel niet-homogene spanen genoemd, zijn semi-continu. Vanwege de lage en hoge schuifspanningszones hebben ze een zaagtandlook. De materialen die worden gebruikt om deze spanen te maken, hebben doorgaans een beperkte thermische geleidbaarheid of mechanische sterkte die wordt beïnvloed door thermische verzachting. Materialen die worden gebruikt in werkstukken die niet-homogene spanen kunnen produceren tijdens het bewerken, zijn onder andere nikkel, austenitisch roestvrij staal en titaniumlegeringen. Een van de redenen voor niet-homogene spanen is een aanzienlijke hoeveelheid spanning die zich vormt op het spaanoppervlak van het gereedschap tijdens het snijden van harde materialen met gemiddelde snijsnelheden.

3.0 Vergelijking tussen continue, stopgezette en continue chips met opgebouwde rand

In de onderstaande tabel worden continue, stopgezette en continue chips met opgebouwde rand vergeleken en vergeleken.

3.1 Chipcontrole

Het ontstaan ​​van lange en draderige spanen vindt plaats wanneer smeedbare metalen, zoals staal, worden bewerkt met hoge snijsnelheden en aanzienlijke spaanhoeken. De veiligheid van machinearbeiders kan in gevaar komen en het product kan worden geschaad als het verstrikt raakt in het gereedschap. Bovendien kan het verwijderen van deze hete, continue en scherpe spanen een uitdaging zijn. Chips moeten in hanteerbare formaten worden opgedeeld. Chips kunnen scheiden door zelfbrekend of geforceerd breken. De spanen krullen vaak tijdens het snijden van ductiele materialen vanwege het verschil in temperatuur en stroomsnelheid. De drie verschillende methoden waarop de gekrulde chips zichzelf kunnen breken zijn als volgt:

• door spanning veroorzaakt door afkoeling die resulteert in een spontane breuk;
• via impact op het werkstuk;
• door contact te maken met het gereedschap.

Het gebruik van een spaanbreker is veruit de meest voorkomende techniek van geforceerd breken.

3.2 Spaanbrekers

Het meest fundamentele doel van spaanbrekers is om de spanen strakker te laten oprollen dan anders het geval zou zijn. De spaan breekt af tijdens het geforceerd krullen wanneer deze het gereedschap of het werkstuk raakt. Spaanbrekers verbeteren de spaanbeheersing en verlagen de snijkrachten, waardoor de bewerkingsefficiëntie toeneemt.

De meeste hedendaagse spaanbrekers zijn op het snijgereedschap te vinden als groeven of obstakels. De sleutel tot het creëren van de spanning waardoor de spaan gemakkelijk kan afbreken, is het ontdekken van de juiste vorm voor een bepaald bewerkingsscenario bij het ontwerpen van spaanbrekers. De voorste snijkant van spaanbrekers van het groeftype heeft een kleine groef erachter.

De straal van de spaankromming is een functie van de vorm van de kromming. Het geometrische ontwerp van obstructietype spaanbrekers is ongebruikelijk en lijkt op een trede. Het obstakel kan los van het snij-instrument zijn of eraan bevestigd. Voor het "bevestigde" type kunnen ze worden aangepast voor verschillende bewerkingsomstandigheden.

4.0 Conclusie

Fysica en materiaalkunde zijn subtiel met elkaar verweven tijdens de freesbewerking. De wisselwerking van spanningen tussen het werkstuk en het snijgereedschap tijdens het freesproces resulteert in het verwijderen van materiaal. Kleur en spaangrootte worden bepaald door de aard van deze contactkrachten. De spaan bevat nuttige informatie voor het onderzoek en de diagnose van snijtechnici. Als spaan echter niet correct wordt behandeld, kan dit leiden tot een vermindering van de productiviteit van de machine. Tijdens de bewerking kunnen gesegmenteerde, continue en continue met BUE-spanen van drie verschillende soorten verschijnen. 

De parameters van de freesbewerking en de materiaalkeuze hebben beide invloed op de spaanvorming.

Bij het verbeteren van de algehele freeseffectiviteit en het maken van plannen voor de autonome werking van de machines, is spaanafvoer een cruciaal element om rekening mee te houden. Over het algemeen moeten spaanbrekers worden gebruikt in freesinstellingen, zelfs als gesegmenteerde spanen en continue spanen onder bepaalde bewerkingsomstandigheden zichzelf kunnen breken.

Spaanverstrengeling met het gereedschap, trillingen en gereedschapsschade worden allemaal vermeden wanneer de spanen door een spaanbreker in hanteerbare lengtes worden gebroken. Bovendien verminderen spaanbrekers de snijweerstand, waardoor de snijkant niet afbrokkelt en breekt. Het is belangrijk om de juiste spaanbreker voor de klus te kiezen terwijl u er een gebruikt. Voor elke draaibewerking, zoals nabewerken, medium en voorbewerken, moeten we de juiste spaanbrekers selecteren. Gebruik een spaanbreker die geschikt is voor de beoogde snedediepte, voedingssnelheid, spilsnelheid en oppervlaktepolijsting.