I. Прынцыпы і фактары ўплыву на ўзыходнае фрэзераванне і звычайнае фрэзераванне на фрэзерных станках з ЧПУ
(A) Прынцыпы і звязаныя з імі ўплывы ўсплывальнага фрэзеравання
Падчас апрацоўкі на фрэзерным станку з ЧПУ выкарыстоўваецца спецыфічны метад фрэзеравання. Калі кірунак кручэння дэталі, дзе фрэза датыкаецца з апрацоўкай, супадае з кірункам падачы апрацоўкі, гэта называецца папярочным фрэзераваннем. Гэты метад фрэзеравання цесна звязаны з механічнымі характарыстыкамі канструкцыі фрэзернага станка, асабліва з зазорам паміж гайкай і шрубай. Пры папярочным фрэзераванні, паколькі сіла гарызантальнай складовай фрэзеравання будзе змяняцца, і паміж шрубай і гайкай будзе зазор, гэта прывядзе да перамяшчэння працоўнага стала і шрубы ўлева і ўправа. Гэты перыядычны рух з'яўляецца важнай праблемай, з якой сутыкаецца папярочнае фрэзераванне, бо робіць рух працоўнага стала надзвычай няўстойлівым. Пашкоджанне рэжучага інструмента, выкліканае гэтым няўстойлівым рухам, відавочнае, і лёгка пашкодзіць зуб'і рэжучага інструмента.
Падчас апрацоўкі на фрэзерным станку з ЧПУ выкарыстоўваецца спецыфічны метад фрэзеравання. Калі кірунак кручэння дэталі, дзе фрэза датыкаецца з апрацоўкай, супадае з кірункам падачы апрацоўкі, гэта называецца папярочным фрэзераваннем. Гэты метад фрэзеравання цесна звязаны з механічнымі характарыстыкамі канструкцыі фрэзернага станка, асабліва з зазорам паміж гайкай і шрубай. Пры папярочным фрэзераванні, паколькі сіла гарызантальнай складовай фрэзеравання будзе змяняцца, і паміж шрубай і гайкай будзе зазор, гэта прывядзе да перамяшчэння працоўнага стала і шрубы ўлева і ўправа. Гэты перыядычны рух з'яўляецца важнай праблемай, з якой сутыкаецца папярочнае фрэзераванне, бо робіць рух працоўнага стала надзвычай няўстойлівым. Пашкоджанне рэжучага інструмента, выкліканае гэтым няўстойлівым рухам, відавочнае, і лёгка пашкодзіць зуб'і рэжучага інструмента.
Аднак, папярочнае фрэзераванне мае і свае ўнікальныя перавагі. Кірунак сілы вертыкальнага кампанента фрэзеравання падчас папярочнага фрэзеравання накіраваны на прыцісканне дэталі да працоўнага стала. У гэтым выпадку з'явы слізгацення і трэння паміж зуб'ямі рэжучага інструмента і апрацоўванай паверхняй адносна невялікія. Гэта мае вялікае значэнне для працэсу апрацоўкі. Па-першае, гэта карысна для зніжэння зносу зуб'яў рэжучага інструмента. Зніжэнне зносу зуб'яў рэжучага інструмента азначае, што тэрмін службы рэжучага інструмента можа быць падоўжаны, што зніжае кошт апрацоўкі. Па-другое, гэта адносна невялікае трэнне можа паменшыць з'яву ўмацавання. Умацаванне павялічвае цвёрдасць матэрыялу дэталі, што не спрыяе наступным працэсам апрацоўкі. Зніжэнне ўмацавання дапамагае забяспечыць якасць апрацоўкі дэталі. Акрамя таго, папярочнае фрэзераванне таксама можа паменшыць шурпатасць паверхні, робячы паверхню апрацаванай дэталі больш гладкай, што вельмі выгадна для апрацоўкі дэталяў з высокімі патрабаваннямі да якасці паверхні.
Варта адзначыць, што прымяненне папярочнага фрэзеравання мае пэўныя ўмоўныя абмежаванні. Калі зазор паміж шрубай і гайкай працоўнага стала можна адрэгуляваць да менш чым 0,03 мм, перавагі папярочнага фрэзеравання можна лепш рэалізаваць, бо ў гэты момант можна эфектыўна кантраляваць праблему руху. Акрамя таго, пры фрэзераванні тонкіх і доўгіх дэталяў папярочнае фрэзераванне таксама з'яўляецца лепшым выбарам. Тонкія і доўгія дэталі патрабуюць больш стабільных умоў апрацоўкі падчас працэсу апрацоўкі. Вертыкальная складнік сілы папярочнага фрэзеравання дапамагае зафіксаваць дэталь і паменшыць такія праблемы, як дэфармацыя падчас працэсу апрацоўкі.
(B) Прынцыпы і звязаныя з імі ўплывы традыцыйнага фрэзеравання
Звычайнае фрэзераванне з'яўляецца супрацьлегласцю папярочнага фрэзеравання. Калі кірунак кручэння дэталі, дзе фрэза датыкаецца з апрацоўванай дэталлю, адрозніваецца ад кірунку падачы апрацоўванай дэталі, яно называецца звычайным фрэзераваннем. Пры звычайным фрэзераванні кірунак сілы вертыкальнага кампанента фрэзеравання накіраваны на пад'ём апрацоўванай дэталі, што прывядзе да павелічэння адлегласці слізгацення паміж зуб'ямі рэжучага інструмента і апрацоўванай паверхняй і павелічэння трэння. Гэта адносна вялікае трэнне прывядзе да шэрагу праблем, такіх як павелічэнне зносу рэжучага інструмента і ўзмацненне з'явы ўмацавання апрацаванай паверхні. Умацаванне апрацаванай паверхні павялічыць цвёрдасць паверхні, знізіць глейкасць матэрыялу і можа паўплываць на дакладнасць і якасць паверхні наступных працэсаў апрацоўкі.
Звычайнае фрэзераванне з'яўляецца супрацьлегласцю папярочнага фрэзеравання. Калі кірунак кручэння дэталі, дзе фрэза датыкаецца з апрацоўванай дэталлю, адрозніваецца ад кірунку падачы апрацоўванай дэталі, яно называецца звычайным фрэзераваннем. Пры звычайным фрэзераванні кірунак сілы вертыкальнага кампанента фрэзеравання накіраваны на пад'ём апрацоўванай дэталі, што прывядзе да павелічэння адлегласці слізгацення паміж зуб'ямі рэжучага інструмента і апрацоўванай паверхняй і павелічэння трэння. Гэта адносна вялікае трэнне прывядзе да шэрагу праблем, такіх як павелічэнне зносу рэжучага інструмента і ўзмацненне з'явы ўмацавання апрацаванай паверхні. Умацаванне апрацаванай паверхні павялічыць цвёрдасць паверхні, знізіць глейкасць матэрыялу і можа паўплываць на дакладнасць і якасць паверхні наступных працэсаў апрацоўкі.
Аднак традыцыйнае фрэзераванне мае і свае перавагі. Кірунак гарызантальнай сілы фрэзеравання падчас традыцыйнага фрэзеравання процілеглы кірунку падачы апрацоўванай дэталі. Гэтая характарыстыка дапамагае шрубе і гайцы шчыльна прылягаць. У гэтым выпадку рух працоўнага стала адносна стабільны. Пры фрэзераванні апрацоўваемых дэталяў з нераўнамернай цвёрдасцю, такіх як адліўкі і поковкі, дзе на паверхні могуць быць цвёрдыя абалонкі і іншыя складаныя ўмовы, стабільнасць традыцыйнага фрэзеравання можа паменшыць знос зуб'яў рэжучага інструмента. Таму што пры апрацоўцы такіх дэталяў рэжучы інструмент павінен вытрымліваць адносна вялікія сілы рэзання і складаныя ўмовы рэзання. Калі рух працоўнага стала нестабільны, гэта пагоршыць пашкоджанне рэжучага інструмента, і традыцыйнае фрэзераванне можа ў пэўнай ступені палегчыць гэтую сітуацыю.
II. Падрабязны аналіз характарыстык ускоснага фрэзеравання і звычайнага фрэзеравання на фрэзерных станках з ЧПУ
(A) Падрабязны аналіз характарыстык ускоснага фрэзеравання
- Змены таўшчыні рэзання і працэс рэзання
Падчас фрэзеравання паступова павялічваецца таўшчыня рэзання кожнага зуба рэжучага інструмента ад малога да большага. Калі зуб рэжучага інструмента ледзь дакранаецца да апрацоўванай дэталі, таўшчыня рэзання роўная нулю. Гэта азначае, што зуб рэжучага інструмента слізгае па паверхні рэзання, пакінутай папярэднім зубам рэжучага інструмента на пачатковым этапе. Толькі калі зуб рэжучага інструмента слізгае на пэўную адлегласць па гэтай паверхні рэзання і таўшчыня рэзання дасягае пэўнага значэння, зуб рэжучага інструмента сапраўды пачынае рэзаць. Гэты спосаб змены таўшчыні рэзання істотна адрозніваецца ад звычайнага фрэзеравання. Пры аднолькавых умовах рэзання гэты ўнікальны метад пачатку рэзання аказвае істотны ўплыў на знос рэжучага інструмента. Паколькі зуб рэжучага інструмента слізгае перад пачаткам рэзання, уздзеянне на рэжучую абзу рэжучага інструмента адносна невялікае, што спрыяе абароне рэжучага інструмента. - Траекторыя рэзання і знос інструмента
У параўнанні з традыцыйным фрэзерам, шлях, які зуб'і рэжучага інструмента праходзяць па апрацоўцы дэталі пры папярочным фрэзераванні, карацейшы. Гэта звязана з тым, што метад папярочнага фрэзеравання робіць шлях кантакту паміж рэжучым інструментам і дэталлю больш прамым. У такіх абставінах, пры аднолькавых умовах рэзання, знос рэжучага інструмента пры выкарыстанні папярочнага фрэзеравання адносна невялікі. Аднак варта адзначыць, што папярочнае фрэзераванне падыходзіць не для ўсіх дэталяў. Паколькі зуб'і рэжучага інструмента пачынаюць рэзаць з паверхні дэталі кожны раз, калі на паверхні дэталі ёсць цвёрдая абалонка, напрыклад, некаторыя дэталі пасля ліцця або коўкі без апрацоўкі, папярочнае фрэзераванне не падыходзіць. Паколькі цвёрдасць цвёрдай абалонкі адносна высокая, яна будзе аказваць адносна вялікі ўплыў на зуб'і рэжучага інструмента, паскараць знос рэжучага інструмента і нават можа пашкодзіць рэжучы інструмент. - Дэфармацыя рэзкі і спажыванне энергіі
Сярэдняя таўшчыня рэзання пры папярочным фрэзераванні вялікая, што робіць дэфармацыю рэзання адносна малой. Малая дэфармацыя рэзання азначае, што размеркаванне напружанняў і дэфармацый у матэрыяле апрацоўванай дэталі падчас працэсу рэзання больш раўнамернае, што памяншае праблемы з апрацоўкай, выкліканыя лакальнай канцэнтрацыяй напружанняў. У той жа час, у параўнанні з традыцыйным фрэзераваннем, спажыванне энергіі пры папярочным фрэзераванні меншае. Гэта звязана з тым, што размеркаванне сілы рэзання паміж рэжучым інструментам і апрацоўванай дэталлю пры папярочным фрэзераванні больш разумнае, што памяншае непатрэбныя страты энергіі і павышае эфектыўнасць апрацоўкі. У маштабнай вытворчасці або апрацоўчых асяроддзях з патрабаваннямі да спажывання энергіі гэтая характарыстыка папярочнага фрэзеравання мае важнае эканамічнае значэнне.
(B) Паглыблены аналіз характарыстык звычайнага фрэзеравання
- Стабільнасць руху працоўнага стала
Падчас звычайнага фрэзеравання, паколькі кірунак гарызантальнай сілы рэзання, якая аказваецца фрэзай на апрацоўваную дэталь, процілеглы кірунку падачы дэталі, шруба і гайка працоўнага стала заўсёды могуць утрымліваць адзін бок разьбы ў цесным кантакце. Гэтая характарыстыка забяспечвае адносную стабільнасць руху працоўнага стала. Падчас працэсу апрацоўкі стабільны рух працоўнага стала з'яўляецца адным з ключавых фактараў, якія забяспечваюць дакладнасць апрацоўкі. У параўнанні з папярочным фрэзераваннем, пры папярочным фрэзераванні, паколькі кірунак гарызантальнай сілы фрэзеравання супадае з кірункам падачы дэталі, калі сіла, якая аказваецца зуб'ямі рэжучага інструмента на апрацоўваную дэталь, адносна вялікая, з-за наяўнасці зазору паміж шрубай і гайкай працоўнага стала, апрацоўчы стол будзе рухацца ўверх і ўніз. Гэты рух не толькі парушае стабільнасць працэсу рэзання і ўплывае на якасць апрацоўкі дэталі, але і можа сур'ёзна пашкодзіць рэжучы інструмент. Такім чынам, у некаторых сцэнарыях апрацоўкі з высокімі патрабаваннямі да дакладнасці апрацоўкі і строгімі патрабаваннямі да абароны інструмента перавага стабільнасці звычайнага фрэзеравання робіць яго больш прыдатным выбарам. - Якасць апрацаванай паверхні
Падчас звычайнага фрэзеравання трэнне паміж зуб'ямі рэжучага інструмента і дэталлю адносна вялікае, што з'яўляецца характэрнай рысай звычайнага фрэзеравання. Адносна вялікае трэнне прывядзе да больш сур'ёзнага ўмацавання апрацаванай паверхні. Умацаванне апрацаванай паверхні павялічвае цвёрдасць паверхні, зніжае глейкасць матэрыялу і можа паўплываць на дакладнасць і якасць паверхні ў наступных працэсах апрацоўкі. Напрыклад, пры апрацоўцы некаторых дэталяў, якія патрабуюць наступнага шліфавання або высокадакладнай зборкі, халоднацвярдзелая паверхня пасля звычайнага фрэзеравання можа запатрабаваць дадатковых працэсаў апрацоўкі для выдалення халоднацвярдзелага пласта і задавальнення патрабаванняў апрацоўкі. Аднак у некаторых канкрэтных выпадках, напрыклад, калі ёсць пэўныя патрабаванні да цвёрдасці паверхні дэталі або наступны працэс апрацоўкі не адчувальны да павярхоўнага халоднацвярдзелага пласта, гэтая характарыстыка звычайнага фрэзеравання таксама можа быць выкарыстана.
III. Стратэгіі выбару ўзаемна-паўзгорнага і звычайнага фрэзеравання ў рэальных умовах апрацоўкі
Пры апрацоўцы на фрэзерным станку з ЧПУ выбар паміж папярочным або звычайным фрэзераваннем павінен улічваць мноства фактараў. Па-першае, неабходна ўлічваць характарыстыкі матэрыялу дэталі. Калі цвёрдасць матэрыялу дэталі адносна высокая і на паверхні ёсць цвёрдая абалонка, напрыклад, у некаторых адлівак і поковак, звычайнае фрэзераванне можа быць лепшым выбарам, паколькі звычайнае фрэзераванне можа да пэўнай ступені знізіць знос рэжучага інструмента і забяспечыць стабільнасць працэсу апрацоўкі. Аднак, калі цвёрдасць матэрыялу дэталі аднастайная і існуюць высокія патрабаванні да якасці паверхні, напрыклад, пры апрацоўцы некаторых дакладных механічных дэталяў, папярочнае фрэзераванне мае больш пераваг. Яно можа эфектыўна знізіць шурпатасць паверхні і палепшыць якасць паверхні дэталі.
Пры апрацоўцы на фрэзерным станку з ЧПУ выбар паміж папярочным або звычайным фрэзераваннем павінен улічваць мноства фактараў. Па-першае, неабходна ўлічваць характарыстыкі матэрыялу дэталі. Калі цвёрдасць матэрыялу дэталі адносна высокая і на паверхні ёсць цвёрдая абалонка, напрыклад, у некаторых адлівак і поковак, звычайнае фрэзераванне можа быць лепшым выбарам, паколькі звычайнае фрэзераванне можа да пэўнай ступені знізіць знос рэжучага інструмента і забяспечыць стабільнасць працэсу апрацоўкі. Аднак, калі цвёрдасць матэрыялу дэталі аднастайная і існуюць высокія патрабаванні да якасці паверхні, напрыклад, пры апрацоўцы некаторых дакладных механічных дэталяў, папярочнае фрэзераванне мае больш пераваг. Яно можа эфектыўна знізіць шурпатасць паверхні і палепшыць якасць паверхні дэталі.
Форма і памер нарыхтоўкі таксама з'яўляюцца важнымі фактарамі. Для тонкіх і доўгіх нарыхтовак папярочнае фрэзераванне дапамагае паменшыць дэфармацыю нарыхтоўкі падчас працэсу апрацоўкі, таму што вертыкальная складнік сілы папярочнага фрэзеравання можа лепш прыціскаць нарыхтоўку да працоўнага стала. Для некаторых нарыхтовак са складанай формай і вялікімі памерамі неабходна ўсебакова ўлічваць стабільнасць руху працоўнага стала і знос рэжучага інструмента. Калі патрабаванні да стабільнасці руху працоўнага стала падчас працэсу апрацоўкі адносна высокія, звычайнае фрэзераванне можа быць больш прыдатным выбарам; калі больш увагі надаецца зніжэнню зносу рэжучага інструмента і павышэнню эфектыўнасці апрацоўкі, і пры ўмовах, якія адпавядаюць патрабаванням апрацоўкі, можна разгледзець папярочнае фрэзераванне.
Акрамя таго, механічныя характарыстыкі самога фрэзернага станка таксама ўплываюць на выбар паміж папярочным і традыцыйным фрэзераваннем. Калі зазор паміж шрубай і гайкай фрэзернага станка можна дакладна адрэгуляваць да адносна невялікага значэння, напрыклад, менш за 0,03 мм, то перавагі папярочнага фрэзеравання можна лепш рэалізаваць. Аднак, калі механічная дакладнасць фрэзернага станка абмежаваная і праблему з зазорам немагчыма эфектыўна кантраляваць, традыцыйнае фрэзераванне можа быць больш бяспечным выбарам, каб пазбегнуць праблем з якасцю апрацоўкі і пашкоджання інструмента, выкліканага рухам працоўнага стала. У заключэнне, пры апрацоўцы на фрэзерным станку з ЧПУ адпаведны метад фрэзеравання паміж папярочным і традыцыйным фрэзераваннем павінен быць разумна выбраны ў адпаведнасці з канкрэтнымі патрабаваннямі да апрацоўкі і ўмовамі абсталявання для дасягнення найлепшага эфекту апрацоўкі.