Стратегии черновой обработки

Одним из ключевых моментов в работе с ЧПУ является правильный выбор стратегии черновой обработки. Рассмотрим задачу вырезания кармана. Для этого могут быть применены различные подходы:

• Одинаковая фреза: Черновая обработка выполняется той же фрезой, которая будет использоваться и для чистовой обработки. Это может быть полезно, если потребуется острая фреза для завершающего прохода. В данном случае, фреза имеет диаметр 1/4 дюйма и изготовлена из твердого сплава с 3 или 4 зубьями.
• «Corncob»: Используется черновая фреза с зазубринами того же диаметра, что и для чистовой обработки.
• Одинаковая + HSM: Черновая обработка аналогична предыдущей, но с использованием траектории HSM с постоянным углом зацепления, которая поддерживается специализированной CAM-программой.
• Corncob + HSM: Для обработки используется фреза Corncob в сочетании с траекторией HSM.
• Большая фреза: Применяется фреза большего диаметра, но она не может пройти по всем углам. Необходима CAM-программа с возможностью остаточной обработки. Для примера используется фреза диаметром 3/4 дюйма.
• Большая Corncob: Это аналог предыдущей стратегии, но с использованием фрезы Corncob большего размера.
• Большая + HSM: В работе задействована большая фреза и траектория HSM.
• Сменные пластины: Для черновой обработки используется фреза со сменными пластинами диаметром 1 дюйм.
• Большая Corncob + HSM: Используется фреза Corncob большого диаметра с траекторией HSM.
• Сменные пластины + HSM: Применяется фреза со сменными пластинами большего диаметра и траектория HSM.

Для оптимизации процесса я применил калькулятор, который помог настроить ширину и глубину реза для достижения максимальной скорости съема материала (MRR). Полученные результаты наглядно представлены в графике, демонстрирующем преимущества различных подходов к черновой обработке:

Лучшая из стратегий оказалась быстрее стандартной обработки одной фрезой в 5,57 раза, что делает такой подход чрезвычайно выгодным. Однако, для достижения максимальных результатов потребуется правильная комбинация инструментов и функций CAM.

Инструменты для черновой обработки

Среди наиболее часто используемых инструментов можно выделить фрезы Corncob и фрезы со сменными пластинами. Corncob оснащены зубцами, которые уменьшают размеры стружки и облегчают её удаление:

Хотя фрезы Corncob являются экономичным решением для черновой обработки, они не подходят для чистовой работы, так как оставляют глубокие следы на заготовке. В тестах использовались фрезы диаметром 1/4 и 3/4 дюйма для стратегии «Large сorncob + HSM».

Фрезы со сменными пластинами могут выдерживать большие нагрузки, что делает их идеальным выбором для грубой черновой обработки:

В тестах использовалась фреза со сменными пластинами диаметром 1 дюйм. Такие фрезы позволяют увеличить скорость обработки и снизить износ инструмента.

Функции CAM для выбора стратегии черновой обработки

Для повышения эффективности черновой обработки важны две ключевые функции CAM: траектории HSM и остаточная обработка. HSM-траектории помогают уменьшить нагрузку на инструмент в углах за счет плавных петлевых движений, что значительно увеличивает скорость реза.

Остаточная обработка позволяет использовать большие инструменты для основной работы и завершать обработку меньшими фрезами, которые могут добраться до узких мест. Это особенно полезно при работе с глубокими карманами.

Комбинация этих функций позволяет значительно ускорить процесс обработки и сократить износ инструмента.

Роль материала в выборе стратегии черновой обработки

Эффективность той или иной стратегии зависит также от материала заготовки. Например, для мягких материалов, таких как алюминий, может не потребоваться сложных методов, в то время как титан и сплавы никеля требуют использования продвинутых инструментов и траекторий.

Новые методы оптимизации черновой обработки

Использование динамической стратегии резки
Одним из последних достижений в черновой обработке является использование динамической стратегии резки (Dynamic Milling). Этот метод позволяет равномерно распределять нагрузку на инструмент, предотвращая перегрузку в сложных зонах, таких как углы. Основное преимущество динамической резки заключается в том, что она поддерживает постоянную ширину реза, что позволяет повысить скорость обработки и снизить износ инструмента. Использование этой стратегии особенно эффективно для работы с труднообрабатываемыми материалами, такими как титан и нержавеющая сталь.

Новые инструменты для черновой обработки
Современные инструменты для черновой обработки включают твердосплавные фрезы с покрытием, способные выдерживать высокие температуры и большую нагрузку. Например, новые покрытия на основе нитрида титана (TiN) и алмазоподобного углерода (DLC) позволяют значительно увеличить срок службы инструмента и повысить его производительность при работе с твердыми материалами. Такие инструменты подходят как для стандартной, так и для HSM обработки.

Интеграция искусственного интеллекта в CAM-системы
Современные CAM-системы начинают активно использовать алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) для оптимизации траекторий инструмента и минимизации времени цикла. ИИ может анализировать геометрию детали и предлагать лучшие стратегии черновой обработки в зависимости от материала и инструментов, что повышает производительность и снижает количество ошибок. Интеграция ИИ помогает быстрее адаптироваться к изменениям в процессе производства и улучшить качество конечного изделия.

Выводы

Оптимизация стратегии черновой обработки и использование более мощных инструментов позволяют значительно повысить производительность и сократить время на обработку. Правильный выбор инструментов и функций CAM играет ключевую роль в этом процессе.