Визначення типів фрезерних чіпів з ЧПУ

1.0 Вступ

Одним із найпоширеніших процесів обробки з ЧПК, який використовується для створення необертових, нециліндричних елементів, які використовуються в різних галузях промисловості, є фрезерування. Високошвидкісні фрези використовуються на фрезерних верстатах для формування робочого продукту необхідної форми. Фреза робить невеликі сколи з металу на заготовці. Після завершення різання ця стружка видаляється з заготовки. Ці чіпи бувають різних форм і розмірів залежно від матеріалів, використовуваних у заготовці, середовища різання та будь-якої деформації, яка сталася під час операції. Отриману стружку часто класифікують за формою як суцільну стружку, несуцільну стружку, безперервну стружку з нарощеним краєм і неоднорідну стружку.

1.1 Технологія обробки фрезерного верстата

Фрезерування - це техніка обробки заготовки необхідної форми і розміру шляхом швидкого контакту з фрезою. Під час цієї процедури фрезерування фреза відокремлює металеву стружку від оброблюваної поверхні шляхом розрізання металу на поверхні заготовки на стружку, а також шляхом штовхання та розведення поверхні леза. Напруга в заготовці постійно зростає зі збільшенням робочого навантаження, при цьому напруга в точці контакту з лезом є найбільшою. Це ріжучий ефект леза. Металева субстанція тріскається та відокремлюється спочатку там, де напруга є найбільшою та найбільш зосередженою на заготовці.

Як наслідок, ріжуча дія леза завжди спричиняє спочатку відокремлення матеріалу металевого поверхневого шару від металевої основи заготовки. Метал, який потрібно розрізати, буде розділений уздовж напрямку руху леза для отримання обробленої поверхні, коли прикладено достатню механічну силу, а інструмент і заготовка продовжуватимуть рухатися відносно один одного. Ріжучий шар деформується як пружно, так і пластично в результаті тиску перед інструментом, з часом утворюючи стружку, яка витікає вздовж передньої частини інструмента. Перед інструментом це штовхаючий ефект.

Під дією ріжучої кромки розрізаний метал створює чотири зони деформації: передню і задню частину інструменту, основну область деформації, зону деформації тертя перед інструментом, область деформації перед лезом і тертя. за інструментом Зона деформації. У чотирьох зонах деформації існують зв’язки та взаємодія між станами внутрішньої напруги та обставинами деформації.

2.0 Види стружки та умови її утворення

Метал перед інструментом стискається під час різання, просуваючись далі в заготовку. Занадто велике стиснення призводить до того, що метал відділяється від заготовки та пластично перетікає у форму стружки (деформація зсуву). Основний зсув викликає течію металу в площині зсуву. Незрізана поверхня перед інструментом знаходиться там, де площина зсуву починає простягатися під кутом вгору. Значення кута зсуву залежить від типу матеріалу та умов різання. Коли кут зсуву невеликий, шлях зсуву довгий, стружка товста, а сила різання велика. Справедливо і протилежне. Вторинний зсув спричинений тертям, коли стружка рухається по поверхні наконечника. Стружка перегрівається в результаті тертя, що підвищує робочу температуру процесу фрезерування.

Чотири основні категорії стружки, утвореної фрезерним верстатом, є такими: несуцільна стружка; безперервний чіп; Безперервна стружка з нарощеним краєм; Неоднорідні Чіпси.

2.1 Розривний чіп

Розривні стружки мають неправильну форму і часто деформуються в результаті повторного руйнування. Чавун, латунь і бронза – це лише кілька прикладів твердих, делікатних металів, деталі яких, як відомо, створюють несуцільну стружку. В умовах, коли між заготовкою та інструментом існує значне тертя, пластичні заготовки також можуть призвести до утворення несуцільної стружки. Інструмент із коротким переднім кутом, високою швидкістю різання, глибоким надрізом у матеріалі та іншими факторами може призвести до утворення нерівної стружки.

У крихких матеріалів можна покращити обробку поверхні та зменшити споживання енергії завдяки утворенню несуцільної стружки. Однак у пластичних матеріалах утворення несуцільної стружки призводить до нерівного полірування поверхні та може подовжити процес обробки.

2.2 Безперервні чіпи

Суцільна стружка зазвичай утворюється, коли пластичні метали, наприклад сталь, мідь або алюміній, обробляються на високих швидкостях різання. Різниця температур між наконечником інструменту та пластичною заготовкою збільшується в процесі різання. Довгий і безперервний потік стружки створюється, коли послідовні шари видаленого металу з’єднуються разом за допомогою зварювання. Наступні умови обробки зазвичай призводять до безперервної стружки:

• мінімальна глибина різу
• великий передній кут
• висока швидкість різання
• використання мастильних або охолоджуючих рідин для зменшення тертя обстружкової стружки
• гостра ріжуча кромка

Безперервна стружка забезпечує гладку поверхню, збільшений термін служби інструменту та менше споживання енергії. Однак утилізація певних видів мікросхем може бути складною. Для покращення умов утилізації потрібні стружколоми.

2.3 Безперервна стружка з нарощеним краєм

Високе тертя між інструментом і стружкою під час різання пластичних металів призводить до утворення суцільної стружки з BUE. За таких обставин деякі фрагменти стружки мають тенденцію прилипати до наконечника. Нова ріжуча кромка продовжує розвиватися у вигляді скріпленого матеріалу, поки не відокремиться від наконечника. Погана обробка поверхні є результатом з’єднання нарощеного матеріалу зі стружкою та поверхнею заготовки під час процесу відламування. Процес формування BUE часто називають «зварюванням стружки». Наступні обставини зазвичай призводять до безперервного утворення сколів за допомогою BUE:

• Низький передній кут;
• низька швидкість різання;
• високі сили тертя;
• великий корм.

Безперервна стружка BUE негативно впливає на термін служби інструменту, збільшує енергоспоживання та призводить до неякісної обробки поверхні, тому їх необхідно уникати.

Запобігання зварюванню сколів можна посилити, вживаючи заходів для зменшення тертя за допомогою мастильних матеріалів, уникнення контакту металу з металом за допомогою покриттів інструменту та зниження температури за допомогою охолоджувальних рідин.

2.4 Зубчасті чіпси

Зубчаста стружка, також відома як неоднорідна стружка, є напівсуцільною. Через зони низької та високої деформації зсуву вони мають вигляд зуба пилки. Матеріали, які використовуються для виготовлення цих мікросхем, як правило, мають обмежену теплопровідність або механічну міцність, на які впливає термічне розм’якшення. Матеріали, що використовуються в заготовках, які можуть утворювати неоднорідну стружку під час механічної обробки, включають нікель, аустенітну нержавіючу сталь і титанові сплави. Однією з причин неоднорідної стружки є значна деформація, яка утворюється на поверхні стружки інструменту під час різання твердих матеріалів на середніх швидкостях різання.

3.0 Порівняння між безперервними, розривними та безперервними стружками з нарощеним краєм

У наведеній нижче таблиці порівнюються та порівнюються безперервні, розривні та безперервні стружки з нарощеним краєм.

3.1 Контроль мікросхем

Утворення довгої та тягучої стружки відбувається, коли ковкі метали, такі як сталь, обробляються на високій швидкості різання та значних передніх кутах. Безпека працівників машини може бути під загрозою, а виробу може бути завдано шкоди через заплутування з інструментом. Крім того, видалення цієї гарячої, суцільної стружки з гострими краями може бути складним завданням. Чіпси повинні бути розбиті на прийнятні розміри. Стружка може відокремлюватися шляхом саморозламування або примусового розламування. Стружка часто скручується під час різання пластичних матеріалів через різницю в температурі та швидкості потоку. Нижче наведено три різні способи, якими скручені чіпи можуть саморозколюватися:

• через деформацію, викликану охолодженням, що призводить до спонтанного руйнування;
• шляхом удару по заготовці;
• контактуючи з інструментом.

Використання стружколома є, безумовно, найбільш типовим методом примусового руйнування.

3.2 Стружколоми

Найфундаментальніша мета стружколомів полягає в тому, щоб стружка згорталася щільніше, ніж це було б інакше. Стружка відламується під час примусового скручування, коли вона вдаряється об інструмент або деталь. Стружколоми покращують стружколом і знижують зусилля різання, що підвищує ефективність обробки.

Більшість сучасних стружколомів знаходяться на ріжучому інструменті у вигляді канавок або перешкод. Ключ до створення напруги, яка дозволить стружці легко відламати, полягає в тому, щоб знайти відповідну форму для певного сценарію обробки під час проектування стружколомів. Передня ріжуча кромка стружколомів із пазами має невелику канавку позаду.

Радіус кривизни стружки є функцією форми кривої. Геометрична конструкція стружколомів запірного типу незвичайна і нагадує сходинку. Перешкода може бути окремою від різального інструменту або прикріпленою до нього. Для "прикріпленого" типу вони можуть бути змінені для різноманітних умов обробки.

4.0 Висновок

Фізика та матеріалознавство делікатно переплетені воєдино протягом усієї операції фрезерування. Взаємодія напруг між заготовкою та різальним інструментом під час фрезерування призводить до видалення матеріалу. Колір і розмір чіпа визначаються природою цих контактних сил. Мікросхеми містять корисну інформацію для досліджень і діагностики інженерів різання. Однак неправильне поводження зі стружкою може призвести до зниження продуктивності машини. Під час обробки можуть з’являтися сегментовані, безперервні та безперервні з BUE стружки трьох різних типів. 

Параметри операції фрезерування та вибір матеріалу впливають на формування стружки.

Підвищуючи загальну ефективність фрезерування та будуючи плани автономної роботи верстатів, утилізація стружки є ключовим елементом, який слід враховувати. Як правило, стружколоми слід використовувати в умовах фрезерування, навіть якщо сегментована стружка та суцільна стружка можуть самостійно ламатися за певних умов обробки.

Зчеплення стружки з інструментом, вібрація та пошкодження інструменту – усе це уникає, коли стружколом розбиває стружку на керовану довжину. Крім того, стружколоми зменшують опір різанню, що утримує ріжучу кромку від сколів і ламання. Важливо підібрати відповідний стружколом для роботи, використовуючи його. Ми повинні вибрати відповідні стружколоми для кожної операції точіння, наприклад чистової, середньої та чорнової обробки. Використовуйте стружколом, який відповідає передбачуваній глибині різання, швидкості подачі, швидкості шпинделя та поліровці поверхні.