I. CNC frezavimo staklėse naudojamo laiptelio ir įprastinio frezavimo principai ir įtakojantys veiksniai
(A) Slidaus frezavimo principai ir susiję veiksniai
CNC frezavimo staklių apdirbimo procese specifinis frezavimo metodas yra laiptinis frezavimas. Kai detalės, kuria freza liečiasi su ruošiniu, sukimosi kryptis sutampa su ruošinio padavimo kryptimi, tai vadinama laiptiniu frezavimu. Šis frezavimo metodas yra glaudžiai susijęs su frezavimo staklės mechaninėmis konstrukcijos savybėmis, ypač su tarpu tarp veržlės ir varžto. Laiptinio frezavimo atveju, kadangi keičiasi horizontali frezavimo komponento jėga ir tarp varžto ir veržlės yra tarpas, tai sukels darbinio stalo ir varžto judėjimą į kairę ir į dešinę. Šis periodinis judėjimas yra svarbi laiptinio frezavimo problema, todėl darbinio stalo judėjimas yra itin nestabilus. Dėl šio nestabilaus judėjimo pjovimo įrankio pažeidimai yra akivaizdūs, o pjovimo įrankio dantys gali būti lengvai pažeisti.
CNC frezavimo staklių apdirbimo procese specifinis frezavimo metodas yra laiptinis frezavimas. Kai detalės, kuria freza liečiasi su ruošiniu, sukimosi kryptis sutampa su ruošinio padavimo kryptimi, tai vadinama laiptiniu frezavimu. Šis frezavimo metodas yra glaudžiai susijęs su frezavimo staklės mechaninėmis konstrukcijos savybėmis, ypač su tarpu tarp veržlės ir varžto. Laiptinio frezavimo atveju, kadangi keičiasi horizontali frezavimo komponento jėga ir tarp varžto ir veržlės yra tarpas, tai sukels darbinio stalo ir varžto judėjimą į kairę ir į dešinę. Šis periodinis judėjimas yra svarbi laiptinio frezavimo problema, todėl darbinio stalo judėjimas yra itin nestabilus. Dėl šio nestabilaus judėjimo pjovimo įrankio pažeidimai yra akivaizdūs, o pjovimo įrankio dantys gali būti lengvai pažeisti.
Tačiau laipiojimo frezavimas taip pat turi unikalių privalumų. Vertikalaus frezavimo komponento jėgos kryptis laipiojimo frezavimo metu yra skirta ruošinio prispaudimui prie darbinio stalo. Tokiu atveju slydimo ir trinties reiškiniai tarp pjovimo įrankio dantų ir apdirbamo paviršiaus yra santykinai maži. Tai labai svarbu apdirbimo procesui. Pirma, tai naudinga siekiant sumažinti pjovimo įrankio dantų dilimą. Sumažinus pjovimo įrankio dantų dilimą, galima pailginti pjovimo įrankio tarnavimo laiką, o tai sumažina apdirbimo sąnaudas. Antra, ši santykinai maža trintis gali sumažinti deformacinio grūdinimo reiškinį. Deformacinis grūdinimas padidins ruošinio medžiagos kietumą, o tai nepalanku vėlesniems apdirbimo procesams. Deformacinio grūdinimo sumažinimas padeda užtikrinti ruošinio apdirbimo kokybę. Be to, laipiojimo frezavimas taip pat gali sumažinti paviršiaus šiurkštumą, todėl apdirbto ruošinio paviršius tampa lygesnis, o tai labai naudinga apdirbant ruošinius, kuriems keliami aukšti paviršiaus kokybės reikalavimai.
Reikėtų atkreipti dėmesį, kad laiptelio frezavimo taikymas turi tam tikrų sąlyginių apribojimų. Kai atstumas tarp varžto ir darbinio stalo veržlės gali būti sureguliuotas iki mažesnio nei 0,03 mm, laiptelio frezavimo privalumai gali būti geriau išnaudoti, nes šiuo metu galima efektyviai kontroliuoti judėjimo problemą. Be to, frezuojant plonus ir ilgus ruošinius, laiptelio frezavimas taip pat yra geresnis pasirinkimas. Ploniems ir ilgiems ruošiniams apdirbimo proceso metu reikalingos stabilesnės apdirbimo sąlygos. Laiptelio frezavimo vertikali dedamoji jėga padeda pritvirtinti ruošinį ir sumažinti tokias problemas kaip deformacija apdirbimo proceso metu.
(B) Įprastinio frezavimo principai ir susijusi įtaka
Įprastinis frezavimas yra priešingybė laipiojimo frezavimui. Kai detalės, kuria freza liečiasi su ruošiniu, sukimosi kryptis skiriasi nuo ruošinio pastūmos krypties, tai vadinama įprastu frezavimu. Įprasto frezavimo metu vertikalios frezavimo komponento jėgos kryptis yra skirta ruošiniui kelti, todėl padidėja slydimo atstumas tarp pjovimo įrankio dantų ir apdirbamo paviršiaus bei trintis. Dėl šios santykinai didelės trinties kyla daug problemų, pavyzdžiui, padidėja pjovimo įrankio dilimas ir pablogėja apdirbamo paviršiaus grūdinimas. Apdirbto paviršiaus grūdinimas padidina paviršiaus kietumą, sumažina medžiagos tvirtumą ir gali turėti įtakos vėlesnių apdirbimo procesų tikslumui ir paviršiaus kokybei.
Įprastinis frezavimas yra priešingybė laipiojimo frezavimui. Kai detalės, kuria freza liečiasi su ruošiniu, sukimosi kryptis skiriasi nuo ruošinio pastūmos krypties, tai vadinama įprastu frezavimu. Įprasto frezavimo metu vertikalios frezavimo komponento jėgos kryptis yra skirta ruošiniui kelti, todėl padidėja slydimo atstumas tarp pjovimo įrankio dantų ir apdirbamo paviršiaus bei trintis. Dėl šios santykinai didelės trinties kyla daug problemų, pavyzdžiui, padidėja pjovimo įrankio dilimas ir pablogėja apdirbamo paviršiaus grūdinimas. Apdirbto paviršiaus grūdinimas padidina paviršiaus kietumą, sumažina medžiagos tvirtumą ir gali turėti įtakos vėlesnių apdirbimo procesų tikslumui ir paviršiaus kokybei.
Tačiau įprastinis frezavimas taip pat turi savų privalumų. Įprasto frezavimo metu horizontalios frezavimo komponentės jėgos kryptis yra priešinga ruošinio pastūmos judėjimo krypčiai. Ši savybė padeda varžtui ir veržlei tvirtai priglusti. Tokiu atveju darbinio stalo judėjimas yra gana stabilus. Frezuojant nevienodo kietumo ruošinius, tokius kaip liejiniai ir kaltiniai, kur paviršiuje gali būti kietų sluoksnių ir kitose sudėtingose situacijose, įprastinio frezavimo stabilumas gali sumažinti pjovimo įrankio dantų dilimą. Nes apdirbant tokius ruošinius, pjovimo įrankis turi atlaikyti gana dideles pjovimo jėgas ir sudėtingas pjovimo sąlygas. Jei darbinio stalo judėjimas nestabilus, tai padidins pjovimo įrankio pažeidimus, o įprastas frezavimas gali tam tikru mastu palengvinti šią situaciją.
II. Išsami CNC frezavimo staklėse naudojamo laiptelio ir įprastinio frezavimo charakteristikų analizė
(A) Išsami laipiojimo frezavimo charakteristikų analizė
- Pjovimo storio ir pjovimo proceso pokyčiai
Frezuojant laipiojimo būdu, kiekvieno pjovimo įrankio danties pjovimo storis palaipsniui didėja nuo mažo iki didelio. Kai pjovimo įrankio dantis vos paliečia ruošinį, pjovimo storis lygus nuliui. Tai reiškia, kad pjovimo įrankio dantis slysta pjovimo paviršiumi, kurį pradiniame etape paliko ankstesnis pjovimo įrankio dantis. Tik tada, kai pjovimo įrankio dantis tam tikrą atstumą nuslysta šiuo pjovimo paviršiumi ir pjovimo storis pasiekia tam tikrą vertę, pjovimo įrankio dantis iš tikrųjų pradeda pjauti. Šis pjovimo storio keitimo būdas gerokai skiriasi nuo įprasto frezavimo. Esant toms pačioms pjovimo sąlygoms, šis unikalus pjovimo pradžios būdas daro didelę įtaką pjovimo įrankio nusidėvėjimui. Kadangi pjovimo įrankio dantis prieš pradedant pjauti slysta, smūgis į pjovimo įrankio pjovimo briauną yra santykinai mažas, o tai naudinga pjovimo įrankio apsaugai. - Pjovimo kelias ir įrankio susidėvėjimas
Palyginti su įprastu frezavimu, pjovimo įrankio dantų kelias ant ruošinio laipiojimo frezavimo metu yra trumpesnis. Taip yra todėl, kad laipiojimo frezavimo pjovimo metodas leidžia pjovimo įrankio ir ruošinio sąlyčio kelią padaryti tiesesnį. Tokiomis aplinkybėmis, esant toms pačioms pjovimo sąlygoms, pjovimo įrankio susidėvėjimas naudojant laipiojimo frezavimą yra santykinai mažas. Tačiau reikėtų atkreipti dėmesį, kad laipiojimo frezavimas netinka visiems ruošiniams. Kadangi pjovimo įrankio dantys kiekvieną kartą pradeda pjauti nuo ruošinio paviršiaus, jei ruošinio paviršiuje yra kieta žievelė, pavyzdžiui, kai kurie ruošiniai po liejimo ar kalimo be apdorojimo, laipiojimo frezavimas netinka. Kadangi kietos žievelės kietumas yra santykinai didelis, jis turės santykinai didelę įtaką pjovimo įrankio dantims, pagreitins pjovimo įrankio susidėvėjimą ir netgi gali pažeisti pjovimo įrankį. - Pjovimo deformacija ir energijos suvartojimas
Vidutinis pjovimo storis frezuojant laipiojimo būdu yra didelis, todėl pjovimo deformacija yra santykinai maža. Maža pjovimo deformacija reiškia, kad įtempių ir deformacijų pasiskirstymas ruošinio medžiagoje pjovimo proceso metu yra tolygesnis, todėl sumažėja apdirbimo problemos, atsirandančios dėl vietinės įtempių koncentracijos. Tuo pačiu metu, palyginti su įprastu frezavimu, laipiojimo būdu sunaudojama mažiau energijos. Taip yra todėl, kad pjovimo jėgos pasiskirstymas tarp pjovimo įrankio ir ruošinio laipiojimo būdu frezuojant yra labiau pagrįstas, todėl sumažėja nereikalingi energijos nuostoliai ir pagerėja apdirbimo efektyvumas. Didelio masto gamybos ar apdirbimo aplinkoje, kurioje keliami energijos suvartojimo reikalavimai, ši laipiojimo būdu frezavimo savybė turi didelę ekonominę reikšmę.
(B) Išsami įprastinio frezavimo charakteristikų analizė
- Darbo stalo judėjimo stabilumas
Įprasto frezavimo metu, kadangi frezos įrankio į ruošinį veikiančios horizontalios pjovimo jėgos kryptis yra priešinga ruošinio padavimo judėjimo krypčiai, darbinio stalo varžtas ir veržlė visada gali išlaikyti vieną sriegio pusę glaudžiai liečiamą. Ši savybė užtikrina santykinį darbinio stalo judėjimo stabilumą. Apdirbimo proceso metu stabilus darbinio stalo judėjimas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, užtikrinančių apdirbimo tikslumą. Palyginti su laiptiniu frezavimu, laiptinio frezavimo metu, kadangi horizontalios frezavimo jėgos kryptis yra tokia pati kaip ruošinio padavimo judėjimo kryptis, kai pjovimo įrankio dantų į ruošinį veikianti jėga yra santykinai didelė, dėl tarpo tarp varžto ir darbinio stalo veržlės darbinis stalas judės aukštyn ir žemyn. Šis judėjimas ne tik sutrikdo pjovimo proceso stabilumą, paveikia ruošinio apdirbimo kokybę, bet ir gali rimtai pažeisti pjovimo įrankį. Todėl kai kuriais apdirbimo atvejais, kai keliami aukšti apdirbimo tikslumo ir griežti įrankių apsaugos reikalavimai, įprastinio frezavimo stabilumo pranašumas daro jį tinkamesniu pasirinkimu. - Apdirbto paviršiaus kokybė
Įprasto frezavimo metu pjovimo įrankio dantų ir ruošinio trintis yra gana didelė, o tai yra būdinga įprastinio frezavimo savybė. Dėl gana didelės trinties apdirbto paviršiaus grūdinimas tampa dar rimtesnis. Apdirbto paviršiaus grūdinimas padidina paviršiaus kietumą, sumažina medžiagos tvirtumą ir gali turėti įtakos vėlesnių apdirbimo procesų tikslumui ir paviršiaus kokybei. Pavyzdžiui, kai kuriems ruošiniams, kuriems reikalingas vėlesnis šlifavimas arba didelio tikslumo surinkimas, po įprastinio frezavimo susidaręs šaltai kietas paviršius gali reikalauti papildomų apdorojimo procesų, kad būtų pašalintas šaltai kietas sluoksnis ir atitiktų apdirbimo reikalavimus. Tačiau kai kuriais konkrečiais atvejais, pavyzdžiui, kai yra tam tikras reikalavimas ruošinio paviršiaus kietumui arba vėlesnis apdirbimo procesas nėra jautrus paviršiaus šaltai kietam sluoksniui, ši įprastinio frezavimo savybė taip pat gali būti panaudota.
III. Slenkamojo ir įprastinio frezavimo parinkimo strategijos faktiniame mechaniniame apdirbime
Faktiškai apdirbant CNC frezavimo stakles, renkantis laiptinį arba įprastą frezavimą, reikia visapusiškai atsižvelgti į daugelį veiksnių. Pirma, reikia atsižvelgti į ruošinio medžiagos savybes. Jei ruošinio medžiagos kietumas yra gana didelis ir paviršiuje yra kieta plėvelė, pavyzdžiui, kai kurių liejinių ir kaltinių gaminių atveju, įprastas frezavimas gali būti geresnis pasirinkimas, nes įprastas frezavimas gali tam tikru mastu sumažinti pjovimo įrankio dilimą ir užtikrinti apdirbimo proceso stabilumą. Tačiau jei ruošinio medžiagos kietumas yra vienodas ir keliami aukšti paviršiaus kokybės reikalavimai, pavyzdžiui, apdirbant kai kurias tikslias mechanines dalis, laiptinis frezavimas turi daugiau privalumų. Jis gali efektyviai sumažinti paviršiaus šiurkštumą ir pagerinti ruošinio paviršiaus kokybę.
Faktiškai apdirbant CNC frezavimo stakles, renkantis laiptinį arba įprastą frezavimą, reikia visapusiškai atsižvelgti į daugelį veiksnių. Pirma, reikia atsižvelgti į ruošinio medžiagos savybes. Jei ruošinio medžiagos kietumas yra gana didelis ir paviršiuje yra kieta plėvelė, pavyzdžiui, kai kurių liejinių ir kaltinių gaminių atveju, įprastas frezavimas gali būti geresnis pasirinkimas, nes įprastas frezavimas gali tam tikru mastu sumažinti pjovimo įrankio dilimą ir užtikrinti apdirbimo proceso stabilumą. Tačiau jei ruošinio medžiagos kietumas yra vienodas ir keliami aukšti paviršiaus kokybės reikalavimai, pavyzdžiui, apdirbant kai kurias tikslias mechanines dalis, laiptinis frezavimas turi daugiau privalumų. Jis gali efektyviai sumažinti paviršiaus šiurkštumą ir pagerinti ruošinio paviršiaus kokybę.
Taip pat svarbūs ruošinio forma ir dydis. Ploniems ir ilgiems ruošiniams laipiojimo frezavimas padeda sumažinti ruošinio deformaciją apdirbimo proceso metu, nes vertikali laipiojimo frezavimo dedamoji jėga gali geriau prispausti ruošinį prie darbinio stalo. Kai kuriems sudėtingų formų ir didelių matmenų ruošiniams būtina visapusiškai atsižvelgti į darbinio stalo judėjimo stabilumą ir pjovimo įrankio nusidėvėjimą. Jei darbinio stalo judėjimo stabilumo reikalavimas apdirbimo proceso metu yra gana didelis, tinkamesnis pasirinkimas gali būti įprastas frezavimas; jei daugiau dėmesio skiriama pjovimo įrankio nusidėvėjimo mažinimui ir apdirbimo efektyvumo gerinimui, ir esant sąlygoms, kurios atitinka apdirbimo reikalavimus, galima apsvarstyti laipiojimo frezavimą.
Be to, frezavimo staklės mechaninės savybės taip pat turės įtakos frezavimo laiptais ir įprastiniais būdais pasirinkimui. Jei tarpas tarp frezavimo staklės varžto ir veržlės gali būti tiksliai sureguliuotas iki santykinai mažos vertės, pvz., mažesnės nei 0,03 mm, tuomet laiptais frezavimo privalumai gali būti geriau išnaudojami. Tačiau jei frezavimo staklės mechaninis tikslumas yra ribotas ir tarpo problemos negalima efektyviai kontroliuoti, įprastas frezavimas gali būti saugesnis pasirinkimas, siekiant išvengti apdirbimo kokybės problemų ir įrankių pažeidimų, kuriuos sukelia darbinio stalo judėjimas. Apibendrinant galima teigti, kad CNC frezavimo staklėse tinkamas laiptais arba įprastiniais būdais frezavimo metodas turėtų būti pagrįstai parinktas atsižvelgiant į konkrečius apdirbimo reikalavimus ir įrangos sąlygas, kad būtų pasiektas geriausias apdirbimo rezultatas.