Торцевое фрезерование: торцевая фреза под 45 или 90 градусов?
Что такое торцевое фрезерование? Представьте себе фрезерование стороной концевой фрезы. Общий термин для этого — «периферийное фрезерование». А что, если мы будем резать строго по низу? Технически это торцевое фрезерование, хотя мы обычно называем его так только тогда, когда используется торцевая фреза.
Если вы используете фрезерный станок с ЧПУ, очень распространенной операцией является «Spoilboard Surfacing», и хотя в большинстве CAM фрезы, используемые для Spoilboard Surfacing называются «Spoilboard Cutters», это просто еще одна форма торцевого фрезерования.
Начнем с выбора лучшего типа торцевой фрезы для ваших нужд. Основные параметры Face Mills:
- Их диаметр. Вы получите наилучшее качество поверхности, если диаметр вашей торцевой фрезы будет больше, чем площадь обработки. Но для более крупных торцевых фрез требуются более мощные шпиндели, и они не всегда проходят в более узкие места.
- Количество пластин: чем больше пластин, тем быстрее вы сможете подавать торцевую фрезу. Торцевая фреза только с одной пластиной называется Fly Cutter. Но быстрее не всегда лучше. Если вы не сможете отрегулировать индивидуальную высоту каждой пластины, ваша торцевая фреза с множеством пластин не будет иметь такой гладкой поверхности, как одинарная фреза Fly Cutter.
- Геометрия: это определяется формой пластины, а также тем, как она удерживается в торцевой фрезере.
Давайте посмотрим на вопрос геометрии более внимательно.
Торцевая фреза, 45 или 90 градусов?
Во-первых, о чем мы говорим, когда говорим о 45 или 90 градусах? Ответ довольно очевиден из фотографии выше, на которой сравниваются две фрезы Glacern Face Mills. Обратите внимание на угол режущей кромки пластин.
Да! Угол — это угол этой режущей кромки: 45 градусов для торцевой фрезы слева и 90 градусов для правой. Этот угол также называется углом подъема фрезы.
А вот оптимальные рабочие диапазоны для разной геометрии:
Так какой из них даст лучшие результаты?
Конечно, если вы можете себе это позволить, хорошо иметь торцевые фрезы под углом 45 и 90 градусов, но каковы плюсы и минусы каждой из них?
За и против
Многие считают, что торцевая фреза под 45 градусов лучше подходит для торцевого фрезерования общего назначения. В пользу этого говорят следующие аргументы:
- Силы резания лучше сбалансированы, поэтому осевые и радиальные силы примерно равны. Снижение радиальных сил, чтобы они были более сбалансированы с осевыми, может не только улучшить качество поверхности, но и более благоприятно сказаться на подшипниках шпинделя.
- Срезание входа и выхода ведет себя лучше — меньше ударов, меньше тенденции к прорыву.
- Режущая кромка под углом 45 градусов лучше всего подходит для сложных резов.
- Лучшая обработка поверхности — 45 градусные оставляют заметно более красивую отделку. Меньшая вибрация, сбалансированные силы и лучшая геометрия входа — это три причины.
- Эффект утонения стружки действует и приводит к более высокой подаче.
- 45 градусные фрезы, как правило, также менее склонны к вибрации.
У торцевых фрез 45 градусов есть и недостатки:
- Уменьшена максимальная глубина резания за счет угла подъема.
- Большой диаметр корпуса может вызвать проблемы с зазором.
- Отсутствие фрезерования углов или уступов под углом 90 градусов
- Может вызвать сколы или заусенцы на выходной стороне вращения фрезы.
- Версия под углом 90 градусов оказывает меньшее поперечное (осевое) усилие, примерно вдвое меньше. Это может дать преимущество, когда речь идет о тонких стенках, потому что передача слишком большого усилия на стену может привести к вибрации материала и другим проблемам. Это также может быть преимуществом, когда сложно или невозможно надежно удерживать деталь в приспособлении.
При этом есть еще вариант фрез с круглыми пластинами (пуговичные фрезы), он сочетает в себе некоторые преимущества каждого двух приведенных выше, а также являются самыми сильными. Так что, если вам приходится иметь дело с грязными материалами, с большим количеством примесей, таких как кремний, лучше всего подойдет именно такая фреза.
Торцевая фреза. Подачи и скорости торцевого фрезерования
Легко рассчитать подачу и скорость для сравнения этих двух решений для торцевого фрезерования с помощью одного из калькуляторов подач и скоростей.
Вот типичная установка для торцевого фрезерования под углом 90 градусов:
Я выбрал свою машину, материал и тип индексируемого инструмента. Я моделирую небольшую торцевую фрезу диаметром 2 дюйма с 4 пластинами и установил угол подъема на 90 градусов. Моя глубина реза составляет 1/8 дюйма.
Сначала я делаю проход шириной 60%. Это даст лучшее качество и облегчит обработку пластин в твердых материалах, чем проход на всю ширину. Во-вторых, я указал это на сокращение HSM. Это HSM для «высокоскоростной обработки».
Я могу это сделать, так как я буду использовать траекторию, которая плавно входит в разрез, и я буду изгибать конец каждого прохода, чтобы избежать острого угла, а также чтобы не выходить из разреза полностью. Это трюки с траекторией CAM, которые действительно могут помочь вам в уменьшении повреждений инструмента, увеличение качества поверхности, и в этом случае они также позволяют вам выбрать большее увеличение подачи и скорости.
Теперь мы можем проверить торцевую фрезу 45 градусов, просто изменив угол подъема на 45. Давайте предположим, что все остальное останется прежним, вот результаты:
Ух ты! Посмотрите, скорость удаления материала:
- 34,2 кубических дюйма в минуту для 90 градусов
- 48,4 кубических дюйма в минуту для 45 градусов
Теперь мы видим, почему модели под углом 45 градусов так популярны — это более чем на 40% больше материала, чем удаляется Фрезой с углом 90 градусов. Это определенно довольно быстро окупит новую торцевую фрезу, если вы используете ее для очень многих деталей.
Альтернативы торцевым фрезам под 45 градусов: восьмиугольные, 75-градусные и «пуговичные» фрезы
В свое время восьмиугольные торцевые фрезы воевали с торцевыми фрезами под 45 градусов за превосходство. У восьмиугольных пластин больше краев, поэтому вы можете повернуть пластину, если на одной из них есть сколы. Но затраты на инструменты обычно составляют всего около 3 процентов от стоимости производства, поэтому в конечном итоге победила более высокая эффективность 45 градусов.
В последнее время вы можете приобрести несколько торцевых фрез, которые используют пластину под углом 45 градусов, которая является двусторонней, так что у нас есть лучшее из обоих миров, поскольку теперь у этих пластин 8 кромок, как у восьмиугольных пластин.
Другие альтернативы включают 75-градусные торцевые фрезы и фрезы для пуговиц (индексируемые фрезы с круглой пластиной). Основная цель 75-градусной торцевой фрезы, кажется, состоит в том, чтобы обеспечить чуть больший зазор, чем 45-градусная. Это может быть ваш третий или четвертый выбор, если у вас уже есть 45 и 90 и вы хотите больше вариантов для сложных случаев.
Пуговичная фрез (также называемый копировальной фрезой или тороидальным ножом ) использует круглую пластину и имеет множество собственных преимуществ. Трудно назвать победителя по сравнению с другими торцевыми фрезами.
Дополнительные советы и методы торцевого фрезерования
Прерванные порезы
Если на поверхности, на которой вы производите торцевое фрезерование, есть паз или другая утопленная деталь, вам придется выполнять несколько прерывистых резов. Если вы имеете дело с твердым материалом, вы можете уменьшить скорость подачи до 50%.
Идеи траектории инструмента
Попробуйте поработать с траекторией в вашей CAM. Это может улучшить качество, а также продлить срок службы вставки.
Вкладыши с алмазным напылением
Использование пластин Wiper может значительно улучшить качество поверхности при торцевом фрезеровании. Этому способствуют высокая скорость подачи и малая глубина резания (0,8 мм или меньше). Пластины с PVD-покрытием (алмазные) с очень острыми краями также могут улучшить качество обработки поверхности.
Заключение
У меня в цехе есть торцевая фреза диаметром 2 дюйма под углом 90 градусов, а также торцевая фреза Glacern FM45 под углом 3 дюйма под углом 45 градусов. FM45 наверняка найдет гораздо больше вариантов применения.
Последняя мысль о торцевых фрезах: не пытайтесь использовать на своем станке слишком большую торцевую фрезу. Я довольно легко остановил шпиндель на 3 лошадиные силы, работающий на моем 3-дюймовом шпинделе. Конечно, это меньшая фреза, но вы должны иметь в виду, что даже если у вас достаточно мощности шпинделя, торцевая фреза будет передавать ее в вашу заготовку. Убедитесь, что он плотно прижат!
1 комментарий
По оси Z; он более эффективен, чем обычное торцевое фрезерование, для вырезания карманов и прорезей