Cтратегии черновой обработки

Spread the love

Одним из основанных аспектов работы на ЧПУ является выбор стратегии черновой обработки. Предположим, мы хотим вырезать карман. Стратегии черновой обработки карманов могут быть следующие:

  • Same: черновая обработка выполняется той же концевой фрезой, которая будет использоваться для чистовой обработки, или, по крайней мере, с одной из идентичных характеристик съема материала, так как вам может потребоваться более новая и более острая фреза для фактического чистового прохода. Для этой статьи фреза имеет диаметр 1/4 дюйма, и предполагается, что она представляет собой твердосплавную концевую фрезу с 3 или 4 зубьями.
  • «Corncob»: черновая обработка выполняется концевой фрезой с зазубринами того же диаметра, что и чистовая концевая фреза.
  • Same + HSM: Как и «То же», для черновой обработки используется только траектория HSM с постоянным углом зацепления. Для этого потребуется программа CAM с траекториями инструмента HSM.
  • Corncob + HSM: используйте фрезу для кукурузных початков с траекторией HSM.
  • Большой: используйте фрезу большего размера для черновой обработки, чтобы она не попала во все углы. Для этого потребуется либо много ручной работы с CAM, либо программа CAM с возможностью остаточной обработки. Для этой статьи большая фреза имеет диаметр 3/4 дюйма и предполагается, что это концевая фреза из твердого сплава с 3 или 4 зубьями.
  • Large кукуруза: такой же, как и «большой», но с использованием кууризины в качестве большего ножа.
  • Large + HSM: фреза большего размера с траекторией HSM.
  • Indexable: Концевая фреза со сменными пластинами диаметром 1 дюйм используется в качестве черновой фрезы.
  • Large сorncob + HSM: используется более крупный кукурузный початок + HSM.
  • Indexable + HSM: используется большая индексируемая концевая фреза + HSM.

Я использовал калькулятор для создания ширины и глубины реза, которые привели к оптимальной скорости съема материала (MRR), а затем я построил график информации, чтобы увидеть, какой эффект оказывают различные стратегии черновой обработки. Вот график среднего преимущества каждой стратегии над всеми материалами:

график преимущества каждой стратегии черновой обработки
График преимущества стратегии черновой обработки

Лучшая стратегия была в 5,57 раза быстрее, чем использование одной и той же концевой фрезы для чистовой и черновой обработки, так что в этом определенно есть смысл. Чтобы раскрыть потенциал здесь, требуется определенная комбинация инструментов и функций CAM, поэтому давайте сначала поговорим об этом.

Инструмент для черновой обработки

Два инструмента, которые мы используем, — это фреза «кукуруза» или «Corncob» и концевая фреза со сменными пластинами. Шероховатые Corncob имеют зубцы на гранях, которые измельчают стружку на более мелкие кусочки, чтобы облегчить очистку от стружки и увеличить нагрузку:

Фреза для черновой обработки Corncob
Фреза для черновой обработки Corncob

Фрезы для черновой обработки Corncob — очень экономичный способ немного повысить уровень удаления материала, но это ни в коем случае не для чистовой обработке. Они подходят только для грубой черновой обработки, так как зубцы оставляют много линий на обрабатываемой стене. Тесты, которые привели к приведенному выше графику, предполагали использование фрезы 1/4 дюйма (того же размера, что и готовая ЕМ) или фрезы 3/4 дюйма для стратегии обработки «Large сorncob + HSM«.

Большим шагом вперед будет концевая фреза со сменными пластинами:

Фреза со сменными пластинами
Фреза со сменными пластинами

Эти ребра способны выдерживать довольно большую стружку, как вы можете себе представить, а их пластины часто намного прочнее, чем тонкие кромки цельной концевой фрезы. Для испытаний мы использовали концевую фрезу со сменными пластинами 1 дюйм. Они доступны во многих размерах, и, вероятно, даже есть случаи, когда имеет смысл залезть в большой карман с помощью торцевой фрезы.

Функции CAM для выбора стратегии черновой обработки

Этот тест был посвящен двум различным функциям CAM, которые имеют значение для черновой обработки: траектории HSM и остаточная обработка.

Траектории HSM позволяют нам преодолеть ограничения, связанные с проникновением в углы, где нагрузка на инструмент может удвоиться почти мгновенно. Они делают это с помощью специальных петлевых траекторий, которые никогда не заходят в углы.

Эти два стиля траектории сильно различаются. Избегание углов объясняет способность HSM продвигать инструмент через материал намного быстрее и тяжелее.

Другая рассматриваемая нами черновая функция CAM — это остаточная обработка. Это возможность вырезать карман с помощью более крупного чернового инструмента, который не может очистить все углы, а затем вернуться к нему с помощью меньшего инструмента, который может проникнуть во все щели и сделать это без повторной обработки участков, на которых концевая фреза большего размера уже разобрались. Маленькая фреза предназначена для обработки «остального», отсюда и «Остаточная обработка».

Остаточная обработка
Остаточная обработка

Желтые области были зачищены фрезой большего размера, но она не может попасть в фиолетовые области, которые должны обрабатываться меньшей фрезой.

И остаточная обработка, и траектории HSM являются премиальными функциями CAM. Не в каждом пакете есть оба или хотя бы один из них. Иногда это требует дополнительных затрат. Как видно из приведенного выше графика, они могут иметь большое значение. Но какой лучше?

Глядя на диаграмму, переход на индексируемую концевую фрезу для более грубой обработки позволил ускорить работу на 425%, в то время как простая работа концевой фрезы того же размера позволила нам ускорить работу только на 105% — примерно в два раза быстрее. Если бы вам пришлось выбрать ту или иную функцию CAM, Rest Milling выглядит победой над HSM, хотя она существует дольше и не так привлекательна. Конечно, если вы запустите оба, вы получите весь путь к нашей высшей категории индексируемых и HSM, что было более чем в пять раз быстрее, чем использование одной и той же концевой фрезы для черновой и чистовой обработки.

Все эти тесты проводились для профиля станка G-Wizard Generic VMC и с маленьким карманом по умолчанию 2 на 3 дюйма с глубиной 1/4 дюйма и радиусом углов 1/8 дюйма в кармане. Существенное изменение этих переменных может изменить общие компромиссы, поэтому вам нужен живой калькулятор, чтобы точно сказать, что лучше всего для вашего конкретного станка, инструмента и ситуации.

Роль материала в выборе стратегии черновой обработки

Как уже упоминалось, приведенная выше диаграмма представляет собой среднее значение для нескольких материалов. Вот как выглядят данные, если мы разберем каждый материал:

Диаграмма стратегии черновой обработки
Диаграмма стратегий черновой обработки

Это интересная диаграмма, поскольку она показывает, что лучшая стратегия черновой обработки может варьироваться в зависимости от обрабатываемого материала. По крайней мере, в «сложных» материалах дела обстоят гораздо ярче. Другими словами, алюминий выравнивается с помощью более сложных стратегий, в то время как прочные материалы, такие как титан и жаропрочные никелевые сплавы (например, монель, инконель и тому подобное), нуждаются во всей помощи, которую они могут получить от инструментов HSM и индексируемых инструментов, чтобы получить максимальную производительность.

Ценность более быстрого шпинделя с алюминием

Частью работы с алюминием является шпиндель со скоростью вращения 7500 об / мин на нашем станочном профиле Generic VMC. Сценарии, которые мы исследуем, достигают максимальной скорости шпинделя, прежде чем можно будет в полной мере реализовать преимущества некоторых стратегий черновой обработки. Если мы переключимся на шпиндель на 10000 об / мин и сравним результаты, мы получим следующее:

высокая скорость (10 000 об / мин против 7500)
10 000 об / мин против 7500 об / мин

Красная линия показывает, как даже немного более высокая скорость (10 000 об / мин против 7500) имеет довольно большое значение для нашей способности использовать HSM и более агрессивные инструменты при черновой обработке.

Заключение

С более мощными инструментами мы можем оптимизировать больше переменных и освоить больше сценариев. Из результатов мы можем извлечь много ценных уроков. 

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.