Как выбрать инструмент при обработке карманов и полостей?

В третьей части нашей серии статей о том, как выбрать подходящий инструмент для фрезерного станка с ЧПУ, мы поговорим о обработке карманов.

Что такое карманы?

Карманы — это полости в верхней части детали, грань, которая находится сверху во время процесса фрезерования. У них может быть дно, или они могут быть сквозными. Главное в карманах — они закрыты по бокам. Хотя даже это не является жестким требованием. Многие специалисты говорят о карманах с одной открытой стороной. Я предпочитаю рассматривать открытые карманы как часть 2D-профиля.

Какие инструменты выбрать для карманов?

Как и при 2D-профилировании, при обработке карманов мы используем концевые фрезы. На самом деле процесс выбора практически идентичен:

• Материал определяет количество канавок. Мы используем то же количество для 2D-профилирования, что и для обработки карманов.
• Выбор карбида или HSS также одинаков.
• Выбор диаметра и длины также такой же.

Так чем же отличается обработка карманов от 2D-профилирования?

На самом деле, отличий не так уж и много. Например факт, что мы с большей вероятностью столкнемся с узкими внутренними углами, которые ограничивают диаметр нашего инструмента. Другое дело, что у кармана может быть дно, поэтому нам нужно подумать, как мы завершим его. Требование отделки дна кармана вместе с тем фактом, что карман окружен со всех сторон, означает, что мы будем использовать нижнюю часть концевой фрезы для фрезерования карманов, что обычно не делается при 2D профилировании.

При 2D-профилировании мы обычно можем подходить к стене сбоку, желательно по касательной к стене, или просто зайти внутрь и начать резку. С карманом мы не можем проникнуть в стену, поэтому мы должны войти вертикально. Это похоже на посадку вертолета на вертолетную площадку, а не на посадку самолета на взлетно-посадочную полосу.

Стратегия входа в карманы плюс концевые фрезы с центрорезанием

Есть как минимум три способа поместить наш инструмент в карман вертикально, чтобы мы могли начать резку с боков концевой фрезы. Резка боковой стороной намного эффективнее, и инструмент может прослужить намного дольше, чем резка нижней частью концевой фрезы. Мы хотим обратить особое внимание на то, как мы перейдем от обрезки снизу к обрезке сбоку.

Ввод погружения: простой, но самый сложный для фрезы при обработке карманов

Самый простой способ — просто погрузить фрезу вертикально, как если бы это было спиральное сверло. С этим есть некоторые проблемы. Во-первых, не все концевые фрезы предназначены для этого. Режущая кромка может не доходить до центра. Такие фрезы не могут опускаться вертикально вниз, по крайней мере, не очень далеко. Обязательно проверьте, есть ли у вас режущая кромка по центру, прежде чем решите погружать фрезу под углом 90 градусов в заготовку.

Вторая проблема заключается в том, что врезание — сильно уменьшают срок службы инструмента. Концевая фреза находится в цилиндрическом отверстии, которое полностью закрывает ее. Охлаждающей жидкости сложно попасть в это отверстие, а стружке сложно выйти наружу. В целом такое погружение — ужасный способ для вашей бедной фрезы.

Чтобы минимизировать износ инструмента при врезании, убедитесь, что вы используете специальные подачи и скорости врезания.

Если вы работаете с твердыми материалами или вам нужно пройти на глубину более 1 диаметра, вам, вероятно, следует использовать альтернативу погружению, чтобы войти в карман и добраться до глубины резания.

Предварительно просверленное отверстие при обработке карманов

Другой подход — предварительно просверлить отверстие спиральным сверлом. Это работает очень хорошо, особенно если мы можем предварительно просверлить отверстие размером больше концевой фрезы. Это обеспечивает зазор для попадания охлаждающей жидкости и удаления стружки.

Минусом предварительного сверления является необходимость смены инструмента. Спиральные сверла могут удалять материал очень быстро, поэтому вам нужно будет оценить, происходит ли смена инструмента достаточно быстро, чтобы сделать предварительное сверление целесообразным. Эта стратегия может быть очень эффективной, если у вас несколько карманов, потому что вы можете предварительно просверлить их все сразу и сэкономить на смене инструмента.

Замедления при обработке карманов

Наклонное врезание означает перемещение инструмента по горизонтали при погружении на большую глубину. С точки зрения стойкости инструмента, это намного лучшая стратегия, чем погружение.

Скорость подачи при врезании может быть почти такой же, как при горизонтальном движении. Только, наклон должен быть достаточно плавным. Минусов у наклонного врезания нет, за исключением того, что оно может продлить время нахождения фрезы в прорези и, следовательно, в более закрыто от охлаждающей жидкости. Сложно отводить стружку из глубокого паза, если туман, воздушный поток или охлаждающая жидкость не направляются точно в прорезь.

Спираль вниз

Наш последний подход — спуститься по спирали. Это похоже на интерполяцию отверстия и обычно является моим любимым подходом. Если мы сможем развернуть довольно большую область по спирали, останется много места для удаления стружки. К тому же спираль довольно мягко воздействует на фрезу.

Об обработке карманов. Заключение

Это основы выбора фрез при обработке карманов. Как и в случае с 2D карманами, в большинстве CAM программ есть специальный мастер. Он порекомендует инструмент и вычислит все подачи и скорости для выполнения чернового и чистового проходов с минимальными усилиями с вашей стороны. Далее мы поговорим о трехмерной обработке (то, что некоторые люди называют «резьбой» с помощью ЧПУ) и гравировке.