I. Principer och påverkande faktorer för medfräsning och konventionell fräsning i CNC-fräsmaskiner
(A) Principer och relaterade influenser av klätterfräsning
Under bearbetningsprocessen i en CNC-fräsmaskin är medlöpning en specifik fräsmetod. När rotationsriktningen för den del där fräsen kommer i kontakt med arbetsstycket är densamma som arbetsstyckets matningsriktning kallas det medlöpning. Denna fräsmetod är nära relaterad till fräsmaskinens mekaniska strukturegenskaper, särskilt spelrummet mellan muttern och skruven. Vid medlöpning, eftersom den horisontella fräskomponentkraften kommer att förändras och det finns ett spelrum mellan skruven och muttern, kommer detta att få arbetsbordet och skruven att röra sig åt vänster och höger. Denna periodiska rörelse är ett viktigt problem vid medlöpning, vilket gör arbetsbordets rörelse extremt instabil. Skadorna på skärverktyget orsakade av denna instabila rörelse är uppenbara och det är lätt att orsaka skador på skärverktygets tänder.
Under bearbetningsprocessen i en CNC-fräsmaskin är medlöpning en specifik fräsmetod. När rotationsriktningen för den del där fräsen kommer i kontakt med arbetsstycket är densamma som arbetsstyckets matningsriktning kallas det medlöpning. Denna fräsmetod är nära relaterad till fräsmaskinens mekaniska strukturegenskaper, särskilt spelrummet mellan muttern och skruven. Vid medlöpning, eftersom den horisontella fräskomponentkraften kommer att förändras och det finns ett spelrum mellan skruven och muttern, kommer detta att få arbetsbordet och skruven att röra sig åt vänster och höger. Denna periodiska rörelse är ett viktigt problem vid medlöpning, vilket gör arbetsbordets rörelse extremt instabil. Skadorna på skärverktyget orsakade av denna instabila rörelse är uppenbara och det är lätt att orsaka skador på skärverktygets tänder.
Emellertid har medfräsning också sina unika fördelar. Riktningen på den vertikala fräskraften under medfräsning är att pressa arbetsstycket mot arbetsbordet. I detta fall är glid- och friktionsfenomenen mellan skärverktygets tänder och den bearbetade ytan relativt små. Detta är av stor betydelse för bearbetningsprocessen. För det första är det fördelaktigt att minska slitaget på skärverktygets tänder. Att minska slitaget på skärverktygets tänder innebär att skärverktygets livslängd kan förlängas, vilket minskar bearbetningskostnaden. För det andra kan denna relativt lilla friktion minska deformationshärdningsfenomenet. Deformationshärdning kommer att öka hårdheten hos arbetsstyckets material, vilket inte är gynnsamt för efterföljande bearbetningsprocesser. Att minska deformationshärdningen bidrar till att säkerställa arbetsstyckets bearbetningskvalitet. Dessutom kan medfräsning också minska ytjämnheten, vilket gör ytan på det bearbetade arbetsstycket jämnare, vilket är mycket fördelaktigt för bearbetning av arbetsstycken med höga krav på ytkvalitet.
Det bör noteras att tillämpningen av medfräsning har vissa villkorliga begränsningar. När spelet mellan skruven och muttern på arbetsbordet kan justeras till mindre än 0,03 mm, kan fördelarna med medfräsning utnyttjas bättre eftersom rörelseproblemet kan kontrolleras effektivt vid denna tidpunkt. Dessutom, vid fräsning av tunna och långa arbetsstycken, är medfräsning också ett bättre val. Tunna och långa arbetsstycken kräver mer stabila bearbetningsförhållanden under bearbetningsprocessen. Den vertikala komponentkraften vid medfräsning hjälper till att fixera arbetsstycket och minska problem som deformation under bearbetningsprocessen.
(B) Principer och relaterade influenser av konventionell fräsning
Konventionell fräsning är motsatsen till medfräsning. När rotationsriktningen för den del där fräsen kommer i kontakt med arbetsstycket skiljer sig från arbetsstyckets matningsriktning kallas det konventionell fräsning. Vid konventionell fräsning är riktningen för den vertikala fräskraften att lyfta arbetsstycket, vilket kommer att orsaka att glidavståndet mellan skärverktygets tänder och den bearbetade ytan ökar och friktionen ökar. Denna relativt stora friktion kommer att medföra en rad problem, såsom ökat slitage på skärverktyget och att deformationshärdningsfenomenet på den bearbetade ytan allvarligare. Deformationshärdningen av den bearbetade ytan kommer att öka ythårdheten, minska materialets seghet och kan påverka noggrannheten och ytkvaliteten hos de efterföljande bearbetningsprocesserna.
Konventionell fräsning är motsatsen till medfräsning. När rotationsriktningen för den del där fräsen kommer i kontakt med arbetsstycket skiljer sig från arbetsstyckets matningsriktning kallas det konventionell fräsning. Vid konventionell fräsning är riktningen för den vertikala fräskraften att lyfta arbetsstycket, vilket kommer att orsaka att glidavståndet mellan skärverktygets tänder och den bearbetade ytan ökar och friktionen ökar. Denna relativt stora friktion kommer att medföra en rad problem, såsom ökat slitage på skärverktyget och att deformationshärdningsfenomenet på den bearbetade ytan allvarligare. Deformationshärdningen av den bearbetade ytan kommer att öka ythårdheten, minska materialets seghet och kan påverka noggrannheten och ytkvaliteten hos de efterföljande bearbetningsprocesserna.
Konventionell fräsning har dock också sina egna fördelar. Riktningen på den horisontella fräskomponentkraften vid konventionell fräsning är motsatt arbetsstyckets matningsriktning. Denna egenskap hjälper skruven och muttern att passa tätt. I detta fall är arbetsbordets rörelse relativt stabil. Vid fräsning av arbetsstycken med ojämn hårdhet, såsom gjutgods och smidesgods, där det kan finnas hårda skinn på ytan och andra komplexa situationer, kan stabiliteten hos konventionell fräsning minska slitaget på skärverktygets tänder. Eftersom skärverktyget vid bearbetning av sådana arbetsstycken måste motstå relativt stora skärkrafter och komplexa skärförhållanden. Om arbetsbordets rörelse är instabil kommer det att förvärra skadorna på skärverktyget, och konventionell fräsning kan lindra denna situation i viss mån.
II. Detaljerad analys av egenskaperna hos medfräsning och konventionell fräsning i CNC-fräsmaskiner
(A) Djupgående analys av egenskaperna hos klätterfräsning
- Förändringar i skärtjocklek och skärprocessen
Under medfräsning visar skärtjockleken för varje tand på skärverktyget ett mönster som gradvis ökar från liten till stor. När skärverktygets tand precis kommer i kontakt med arbetsstycket är skärtjockleken noll. Detta innebär att skärverktygets tand glider på skärytan som lämnades av den föregående tanden på skärverktyget i det initiala skedet. Först när skärverktygets tand glider en viss sträcka på denna skäryta och skärtjockleken når ett visst värde börjar skärverktygets tand verkligen skära. Detta sätt att ändra skärtjockleken skiljer sig avsevärt från konventionell fräsning. Under samma skärförhållanden har denna unika startmetod för skärning en betydande inverkan på skärverktygets slitage. Eftersom skärverktygets tand har en glidningsprocess innan skärningen påbörjas är påverkan på skärverktygets skäregg relativt liten, vilket är fördelaktigt för att skydda skärverktyget. - Skärbana och verktygsslitage
Jämfört med konventionell fräsning är den väg som skärverktygets tänder färdas på arbetsstycket under medfräsning kortare. Detta beror på att skärmetoden vid medfräsning gör kontaktvägen mellan skärverktyget och arbetsstycket mer direkt. Under sådana omständigheter, under samma skärförhållanden, är slitaget på skärverktyget vid medfräsning relativt litet. Det bör dock noteras att medfräsning inte är lämpligt för alla arbetsstycken. Eftersom skärverktygets tänder börjar skära från arbetsstyckets yta varje gång, är medfräsning inte lämpligt om det finns en hård hud på arbetsstyckets yta, såsom vissa arbetsstycken efter obehandlad gjutning eller smidning. Eftersom hårdheten på den hårda huden är relativt hög, kommer det att ha en relativt stor inverkan på skärverktygets tänder, accelerera slitaget på skärverktyget och till och med skada skärverktyget. - Skärande deformation och strömförbrukning
Den genomsnittliga skärtjockleken under medfräsning är stor, vilket gör skärdeformationen relativt liten. Liten skärdeformation innebär att spännings- och töjningsfördelningen av arbetsstyckets material under skärprocessen är mer jämn, vilket minskar bearbetningsproblem som orsakas av lokal spänningskoncentration. Samtidigt är energiförbrukningen vid medfräsning mindre jämfört med konventionell fräsning. Detta beror på att fördelningen av skärkraften mellan skärverktyget och arbetsstycket under medfräsning är mer rimlig, vilket minskar onödiga energiförluster och förbättrar bearbetningseffektiviteten. I storskaliga produktions- eller bearbetningsmiljöer med krav på energiförbrukning har denna egenskap hos medfräsning viktig ekonomisk betydelse.
(B) Djupgående analys av egenskaperna hos konventionell fräsning
- Stabilitet hos arbetsbordets rörelse
Vid konventionell fräsning, eftersom riktningen på den horisontella skärkraften som utövas av fräsen på arbetsstycket är motsatt arbetsstyckets matningsriktning, kan skruven och muttern på arbetsbordet alltid hålla ena sidan av gängan i nära kontakt. Denna egenskap säkerställer relativ stabilitet i arbetsbordets rörelse. Under bearbetningsprocessen är stabil rörelse av arbetsbordet en av nyckelfaktorerna som säkerställer bearbetningsnoggrannhet. Jämfört med medfräsning, vid medfräsning, eftersom riktningen på den horisontella fräskraften är densamma som arbetsstyckets matningsriktning, kommer arbetsbordet att röra sig upp och ner när kraften som utövas av skärverktygets tänder på arbetsstycket är relativt stor, på grund av spelrummet mellan skruven och muttern på arbetsbordet. Denna rörelse stör inte bara stabiliteten i skärprocessen, påverkar arbetsstyckets bearbetningskvalitet, utan kan också allvarligt skada skärverktyget. Därför, i vissa bearbetningsscenarier med höga krav på bearbetningsnoggrannhet och strikta krav på verktygsskydd, gör stabilitetsfördelen med konventionell fräsning det till ett mer lämpligt val. - Kvaliteten på den bearbetade ytan
Vid konventionell fräsning är friktionen mellan skärverktygets tänder och arbetsstycket relativt stor, vilket är en framträdande egenskap vid konventionell fräsning. Den relativt stora friktionen kommer att orsaka att deformationshärdningsfenomenet hos den bearbetade ytan blir allvarligare. Deformationshärdningen av den bearbetade ytan kommer att öka ythårdheten, minska materialets seghet och kan påverka noggrannheten och ytkvaliteten hos de efterföljande bearbetningsprocesserna. Till exempel, vid viss bearbetning av arbetsstycken som kräver efterföljande slipning eller högprecisionsmontering, kan den kallhårda ytan efter konventionell fräsning kräva ytterligare behandlingsprocesser för att eliminera det kallhårda lagret för att uppfylla bearbetningskraven. Men i vissa specifika fall, såsom när det finns ett visst krav på arbetsstyckets ythårdhet eller den efterföljande bearbetningsprocessen inte är känslig för ytans kallhårda lagret, kan denna egenskap hos konventionell fräsning också utnyttjas.
III. Urvalsstrategier för medfräsning och konventionell fräsning vid faktisk bearbetning
Vid faktisk bearbetning med CNC-fräsmaskiner måste valet av medlöpning eller konventionell fräsning beakta flera faktorer. För det första måste arbetsstyckets materialegenskaper beaktas. Om arbetsstyckets hårdhet är relativt hög och det finns en hård yta, såsom vissa gjutgods och smidesdelar, kan konventionell fräsning vara ett bättre val eftersom konventionell fräsning kan minska slitaget på skärverktyget i viss mån och säkerställa stabiliteten i bearbetningsprocessen. Men om arbetsstyckets hårdhet är enhetlig och det finns höga krav på ytkvalitet, såsom vid bearbetning av vissa precisionsmekaniska delar, har medlöpning fler fördelar. Det kan effektivt minska ytjämnheten och förbättra arbetsstyckets ytkvalitet.
Vid faktisk bearbetning med CNC-fräsmaskiner måste valet av medlöpning eller konventionell fräsning beakta flera faktorer. För det första måste arbetsstyckets materialegenskaper beaktas. Om arbetsstyckets hårdhet är relativt hög och det finns en hård yta, såsom vissa gjutgods och smidesdelar, kan konventionell fräsning vara ett bättre val eftersom konventionell fräsning kan minska slitaget på skärverktyget i viss mån och säkerställa stabiliteten i bearbetningsprocessen. Men om arbetsstyckets hårdhet är enhetlig och det finns höga krav på ytkvalitet, såsom vid bearbetning av vissa precisionsmekaniska delar, har medlöpning fler fördelar. Det kan effektivt minska ytjämnheten och förbättra arbetsstyckets ytkvalitet.
Arbetsstyckets form och storlek är också viktiga att beakta. För tunna och långa arbetsstycken hjälper medfräsning till att minska arbetsstyckets deformation under bearbetningsprocessen eftersom den vertikala komponentkraften vid medfräsning kan pressa arbetsstycket bättre mot arbetsbordet. För vissa arbetsstycken med komplexa former och stora storlekar är det nödvändigt att noggrant beakta arbetsbordets rörelsestabilitet och skärverktygets slitage. Om kravet på arbetsbordets rörelsestabilitet under bearbetningsprocessen är relativt högt kan konventionell fräsning vara ett mer lämpligt val. Om mer uppmärksamhet ägnas åt att minska skärverktygets slitage och förbättra bearbetningseffektiviteten, och under de förhållanden som uppfyller bearbetningskraven, kan medfräsning övervägas.
Dessutom kommer själva fräsmaskinens mekaniska prestanda också att påverka valet av medfräsning och konventionell fräsning. Om spelrummet mellan skruven och muttern på fräsmaskinen kan justeras exakt till ett relativt litet värde, såsom mindre än 0,03 mm, kan fördelarna med medfräsning utnyttjas bättre. Men om fräsmaskinens mekaniska precision är begränsad och spelrummet inte kan kontrolleras effektivt, kan konventionell fräsning vara ett säkrare val för att undvika problem med bearbetningskvaliteten och verktygsskador orsakade av arbetsbordets rörelse. Sammanfattningsvis bör lämplig fräsmetod för medfräsning eller konventionell fräsning vid CNC-fräsmaskinbearbetning väljas rimligt i enlighet med de specifika bearbetningskraven och utrustningsförhållandena för att uppnå bästa bearbetningseffekt.