Попутное и встречное фрезерование. В чем отличие?

Основными критериями эффективности фрезерования являются время обработки и качество получаемых поверхностей. Различные материалы и инструменты требуют настройки соответствующих режимов резания для достижения максимального результата.
Понимание особенностей встречного и попутного направления фрезерования позволяет более точно учитывать условия технологической задачи и добиваться более высокого

Встречное и попутное фрезерование

Несмотря на то, что у большинства операторов ЧПУ есть привычка использовать встречное фрезерование, бывают случаи когда попутное предпочтительней . Прежде чем приступить к рассмотрению каждого из них, давайте определим разницу.

Фрезерование попутное – когда направление подачи и движения кромки в точке среза совпадает. Такой способ обеспечивает наилучшую чистоту поверхности. Ниже приведена диаграмма, иллюстрирующая разницу при работе на подаче и против подачи. 

21.jpg
Стрелки показывают движение заготовки

Имейте в виду, что на этой иллюстрации движется заготовка, а не

шпиндель

. На некоторых станках, например на портальном фрезере, шпиндель перемещается, поэтому метки могут меняться. 

Попробуйте провести эксперимент на своем станке по резке в обоих направлениях, и вы увидите, что попутное фрезерование дает более гладкую поверхность (это в большинстве случаев. Однако, бывают и ситуации, когда встречное дает лучший результат). Обратите внимание, что в зависимости от того, каким образом вы фрезеруете, вам необходимо убедиться, что деталь не сместится от нагрузок, приложенных в этом направлении. 

Характеристики встречного фрезерования:

  • Ширина стружки начинается с нулевой и увеличивается по мере того, как фреза заканчивает нарезку;
  • В процессе резки создаются восходящие силы, которые стремятся поднять заготовку во время фрезерования;
  • При встречном фрезеровании требуется больше энергии, чем при попутном;
  • Качество обрабатываемой поверхности становится хуже, потому что стружка поднимается стружечными канавками и падает перед режущим инструментом. В результате большинство стружки режется повторно. В данной ситуации может помочь подача СОЖ в зону реза;
  • Инструмент изнашивается быстрее, чем при попутном фрезеровании;
  • Встречное предпочтительно для обработки шероховатых поверхностей;
  • Инструмент отклоняется параллельно направлению подачи

Особенности попутного фрезерования:

  • Ширина стружки начинается с максимальной и уменьшается;
  • Стружка падает за режущим инструментом, тем самым уменьшается ее повторный рез;
  • Меньше износ инструмента – срок службы продлевается на 50%;
  • Улучшается качество обработки поверхности из-за меньшего вторичного нарезания;
  • Требуется меньшая мощность;
  • Резание на подаче оказывает нисходящее усилие на деталь, что упрощает требования к ее креплению. Нисходящее усилие также может помочь уменьшить вибрацию при установке станка на тонких полах;
  • Фрезерование на подаче снижает упрочнение детали;
  • Тем не менее, оно может вызывать сколы при фрезеровании горячекатанных материалов из-за закаленного слоя на поверхности.
  • Отклонение инструмента происходит перпендикулярно подаче, поэтому оно может увеличивать или уменьшать ширину разреза и влиять на точность.

Люфт и попутное фрезерование 

Существует следующая проблема с попутной фрезеровкой, которая заключается в том, что инструмент может выбирать

люфт передачи

, если силы резания достаточно велики. Проблема в том, что в процессе резания рабочий стол будет тянуться на счет усилий на фрезе. И если в передаче есть люфт, это приведет к смещению стола с заготовкой на величину люфта. И, если величина люфта будет достаточной, и режущий инструмент работает с достаточной мощностью — это вызовет вибрацию, может привести к поломке инструмента и возможно даже травме оператора из-за летящих осколков. Поэтому многие мастерские запрещают попутную фрезеровку , на всех станках, у которых известен люфт. Некоторые станки оборудуются передачами с выборкой люфта, например ШВП с двойными гайками.

Один из способов рассмотреть этот вопрос – подойти к нему с точки зрения подачи зуб. Это показатель того, сколько материала каждый зуб режущего инструмента пытается срезать. Типичные значения для чистовой обработки составляют от 2-4 сотки на зуб. Для черновой обработки эта величина может увеличиться до нескольких десяток. В худшем случае попутное фрезерование может зацепить станину и рывком переместить деталь на всю величину люфта в тот момент, когда зуб режет деталь. Поэтому к моменту врезания следующего зуба подача увеличится на величину люфта. Предположим, что черновая подача на оборот равна 6 соток и есть люфт 4 сотки. В худшем случае подача на зуб может внезапно увеличиться до 0.1 мм. Это, конечно, еще не конец света, но уже порядочная нагрузка. Теперь предположим, что у вас более старый станок с люфтом 0.3 мм и подача на зуб составляет 8 соток.  Если случится выборка люфта, то следующий зуб начнет резать стружку в 0.38 мм вместо 0.08. Это с большой вероятностью означает поломку инструмента.

Нужно учитывать, достаточно ли сила резания для того, чтобы выборки люфта. Многое будет зависеть от сценария точной обработки вашего станка. Если у вас легкий стол на шариковых направляющих с низким трением,, он может легко схватиться инструментом. Если у вас много железа на столе, и, вы работаете с затянутыми регулировочными клиньями, возможность схватывания будет меньше. Есть способы рассчитать силу резания, нов в общем подходе необходимы использовать меньшие концевые фрезы, меньшую глубину резания, более низкие подачи и более низкую скорость вращения шпинделя – все это уменьшает силу резания и вероятность схватывания и выборки люфта.

Кстати, станки с ЧПУ вообще-то не должны иметь заметного люфта, поэтому это больше касается ручных машин.

При определенных условиях попутное фрезерование создает отрицательную геометрию резания.

До этого момента, вы, вероятно, думали, что стоит использовать попутное фрезерование везде где можно. Ведь такой подход создает лучшее качество обрабатываемой поверхности, требует меньше энергии и менее подвержен отклонению режущего инструмента. А операторы, работающие в ручном режиме, говорят что не стоит использовать попутное, потому что это опасно при работе на машине с люфтом. На самом деле, правда где-то посередине. Можно отметить следующие эмпирические правила:

  1. При фрезеровании на глубину в половину диаметра фрезы или меньше лучше использовать попутное (при условии, что у вашей машины низкий люфт, и это безопасно);
  2. При фрезеровании на глубину ¾ диаметра фрезы способ фрезерования не имеет значения;
  3. При фрезеровании на глубину ¾ — 1 диаметра фрезы лучше встречное.

Отклонение инструмента и точность реза при фрезеровании на подаче и против подачи

Каким образом направление фрезерования подачи влияет на отклонение и точность инструмента?

На следующем рисунке показаны небольшие стрелки (называемые векторами), показывают направление отклонение инструмента, когда резец перемещается по траектории инструмента:

2222.jpg

Стрелки показывают где режущее усилие пытается отклонить фрезу. Встречный рез вверху, попутное фрезерование внизу

Обратите внимание, что вектор отклоняющей силы более параллелен разрезу при встречном фрезеровании (хотя стрелки длиннее и показывают более высокие силы резания). При фрезеровании на попутной подаче вектор силы практически перпендикулярен разрезу. Если ваша фреза отклоняется на 3 сотки, не является ли более предпочтительным направить его вдоль подачи? Также альтернативой может быть удаление или углубление фрезы в линию реза(изменения съема за проход). Обратно, длины векторов при встречном больше, чем при попутном. Это говорит о том, что силы резания более мощные, и инструмент с большей вероятностью отклонится.

Попробуйте использовать попутное фрезерование для черновой обработки, потому что это даст вам возможность работать быстрее, а эффект от отклонения инструмента существенно не влияет на точность и не имеет значения – последующий финишный проход обеспечит точность. Вы можете грубо работать значительно быстрее, потому что усилие резания меньше и толсто-тонкий профиль стружки переносит тепло на стружку. Стружка уносит тепло, что особенно важно для обработки твердых материалов таких как нержавеющая сталь. Тем самым обеспечивается лучшее качество обрабатываемой поверхности, если вы можете позволить повторный финишный проход. 

Встречное фрезерование для финишной обработки

Это противоречит здравому смыслу, по мнению большинства операторов станков. При прочих равных условиях они правы, но есть нюансы.

Проблема в том, что отклонение влияет и на чистоту поверхности. Если вектор сил резания почти параллелен направлению подачи, вы можете считать, что часть вектора, которая толкает его «от параллели» очень мала. Потому инструмент будет иметь небольшую тенденцию отклоняться и наносить «волны». 

Обратите внимание, что это может быть особенно важно при работе с тонкими стенками, где они очень тонки!

Поэтому важно перейти на встречное фрезерование для финишной обработки, если вам вообще неприемлемо отклонение. По крайней мере, следует избегать слишком большой глубины реза при попутном фрезеровании, чтобы избежать отклонений. Чтобы свести отклонения к минимуму, следует использовать не более 30% диаметра режущего инструмента для встречного фрезерования и 5% для попутного.

Правильное управление отклонением может помочь вам избежать необходимости дополнительного фрезерования для очистки поверхности. 

Встречное фрезерование для микрообработки

По тем же причинам, а особенно если учесть, что отклонение намного хуже влияет на микрофрезерование, стоит выбирать встречный тип вместо попутного для обработки

микрофрезами

.

Попутное и встречное фрезерование.

Вот мы подошли к теме попутное и встречное фрезерование которая как никогда актуальна при описании двух самым популярных видов. В основном два этих вида фрезерования описывают себя самим названием попутное (по пути) и встречное (на встречу заготовке).

Если вы еще не совсем знакомы с основными видами фрезерования то рекомендую вам ознакомиться с моей статьей — фрезерование и его основные виды.

1 Какие существуют виды обработки материалов фрезой?

Под фрезерованием понимают процесс обработки деталей с фасонными и плоскими поверхностями на металлорежущих станках при помощи специального рабочего инструмента. Существуют следующие основные типы фрезерования:

Фото фрезерования детали на металлорежущем станке, programm.uralkomplect.ru

  • Торцевой и цилиндрической фрезой. Они используются для работы с правильными по форме плоскими поверхностями.
  • Дисковой фрезой с тремя сторонами, являющимися кромками для резки. Данные кромки располагаются по торцам инструмента и по его наружному сечению. Трехстороннее приспособление используется для обработки уступов.
  • Наклонных поверхностей. Такой тип обработки необходим для производства направляющих для агрегатов, относимых к группе металлорежущих.
  • Фасонных поверхностей (сфер, эллипсов и так далее). В данном случае применяется инструмент, формы коего идентичны конфигурациям, которые должна будет иметь деталь после обработки.
  • Винтовых канавок. Вид фрезерования, которое чаще всего производится на агрегатах с числовым программным управлением при выпуске зенкеров и сверл.
  • Криволинейного контура. Рабочий инструмент идет по линии, фрезеруя заготовку по заданному контуру.

На фото - фрезерование по заданному контуру, artfreza.ru

Фрезерование пазов осуществляется шлицевыми и концевыми фрезами. Шлицы в наши дни почти не используются, ввиду малой точности и недостаточной производительности методики. А вот концевые фрезы эксплуатируются достаточно активно. С их помощью на цилиндрических и плоских изделиях получают разные по формам и геометрическим параметрам прямобочные пазы.

Развитие технологии

Способ механического резания заготовки с помощью вращения металлических фрез был открыт в 1668 году в Китае. Правда, вместо станины из крепкого материала был оборудован каменный фундамент типа плиты, а электродвигатель заменяли мулы, которые осуществляли движение механизма.

К началу 19 века данный принцип, уже усовершенствованный и оснащенный электрическим приводом, был впервые применен в промышленных целях. Эли Уитни (англ. Eli Whitney) установил станок на оружейной фабрике в Америке. Это оборудование было довольно грубым, массивным и деревянным, но прослужило очень долго – два поколения. Только внуки предпринимателя приняли меры по совершенствованию агрегата.

Конструкция, которая больше всего напоминает настоящий современный вариант, была создана компанией «Гай, Сильвестер и Ко» в США в 1835 году. Именно тогда начали применять плоский ремень для передачи основного вращательного движения. Рядом со шкивом находилось зубчатое колесо, которое было посажено на оправку. На ней уже фиксировался резец. Таким образом можно было обрабатывать только плоские заготовки. Оборудование имело устройство передвижения фрезы по вертикали.

Когда изготовление оружия показало эффективность фрезерования, способ начали применять и для гражданской промышленности. Первыми деталями производства были гайки – подобным образом делали их грани, а также внутреннее отверстие – станок был создан в Америке.

фрезерная обработка металлов

Спустя еще 20 лет фирма Линкольн впервые создала механизм, который был изготовлен из стали, а не из дерева. Многие запчасти получилось уменьшить в размерах, а также это позволило увеличить долговечность, снизить износ деталей и дало возможность работать с более прочными сплавами и массивными изделиями. Приятное дополнение – появление в конструкции ходового винта с маховиком.

С тех пор мы имеем дело с современным методом фрезерования – вручную, когда механик (фрезеровщик) выполняет основные действия по креплению, выбору сверла, наладке, перемещению и пр. Но ручной режим характерен частыми ошибками, ведь это и есть человеческий фактор, а также сбоями, поломками, простоями, браком и дефектами. Главную сложность составляли криволинейные поверхности, которые нужно было вытачивать с особенной тщательностью.

Увеличение автоматизации процесса проходило вместе с появлением пультов цифрового и, более совершенного, числового управления. Оборудование, оснащенное ЧПУ, имеет очень высокую точность резания, потому что программное обеспечение самостоятельно закладывает основные параметры, в том числе, режимы, скорость, перемещение фрезы во всех возможных плоскостях.

Сейчас есть лазерные виды фрезерования. Установка оснащена лучом лазера, который быстро и с повышенной точностью производит иссечение металла.

Современные станки с ЧПУ для фрезеровки можно приобрести в интернет-магазине по адресу https://stanokcnc.ru/. Здесь представлен широкий ассортимент моделей, которые предназначены для профессионального создания металлических изделий. Они отличаются высокой производительностью, длительностью и удобством эксплуатации.

Преимущества и недостатки попутного фрезерования

К плюсам метода попутной фрезерной обработки относят:

  • Стружка удаляется намного проще, так как находится позади режущего инструмента
  • Зубья фрезы изнашиваются медленно и равномерно
  • Металл снимается плавно, что на выходе дает поверхность довольно высокого качества
  • Достаточная сила резания, что дает возможность отказаться от дополнительных прижимных механизмом

Но сколько бы ни было достоинств, минусы тоже найдутся:

  • Если присутствуют зазоры при передвижении стола, это может негативно сказаться на качестве обработки
  • Высокая ударная нагрузка на зубья режущего инструмента

Особенности встречного метода

При встречном фрезеровании направление вращения фрезы противоположно движению детали. Поэтому если при попутном основной действующей силой реза является сминание поверхностного слоя, то при встречном большую часть работы выполняют растяжение и изгиб. Это обеспечивает плавное погружение зуба и увеличение ресурса эксплуатации инструмента даже при обработке деталей с упрочненным поверхностным слоем. Но при этом возможно и проскальзывание зуба, что приводит к увеличению прочности продавленного слоя металла.

Недостатком метода является сложность удаления стружки, непостоянство её толщины. Вследствие этого возникает вибрация и снижается качество обработки. Поэтому требуется максимально прочная фиксация детали.

Попутное или встречное фрезерование, что выбрать?

Если вы выбираете между лазерной резки и плазменной, вам стоит знать об их главных отличиях. 

Плазменная резка — это процесс резки металла с помощью струи плазмы. Этот вид резки подходит нержавеющей стали, алюминия и т.д. Главным недостатком является получение изделий более низкого качества. Как дополнение, во время резки плазмой потребляется больше энергии, образуется больше пыли и шума.

В свою очередь лазерная резка позволяет существенно снизить затраты на наладку, время работы и уровень загрязнения. 

Циклы зубофрезерования цилиндрических колес на зубофрезерном станке

yandex.ru

  • а — однопроходный цикл с попутной подачей
  • б — однопроходный цикл со встречной подачей
  • в — однопроходный цикл с радиальным врезанием и попутной подачей
  • г — двухпроходный цикл с попутной подачей
  • д — двухпроходный цикл со встречной подачей
  • е — двухпроходный цикл с попутной и встречной подачами

Малахов Я.А. Зубообрабатывающие и резьбофрезерные станки и их наладка. ВШ, Москва, 1972. Андрей Белазор.

Преимущества лазерной резки

У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки, поэтому выбор определяется исходя из ваших требований к поверхности и условий фрезерной обработки.

Например, встречный режим больше подходит для черновой обработки и деталей с упрочненной поверхностью. Соответственно для чистовой обработки логичным станет выбор попутного фрезерования.

Если заготовка требует всестороннего фрезерования, шаблон м…

  • Изображение
  • Текст

Если заготовка требует всестороннего фрезерования, шаблон может состоять из нескольких секций pieced вместе, как показано на рис. 47.

Гарантия точности Шаблона

Есть различные методы, используемые, чтобы обеспечить соответствие шаблона для заготовки. Опытный оператор выберет самое соответствующее согласно форме, размеру, и изготовит шаблон. Например, если заготовка является достаточно большой, чтобы располагаться вне фронта стола и все же оставить достаточно места для необходимого ведения заготовки, это может быть надежно закреплено к шаблону с зажимами «C», как показано на рис. 48.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Сопровождающие явления

Есть процессы, которые могут повлиять на качество результата:

  • Стружка. Если она попадает в зону резания, то может сделать деталь дефектной или повредить саму режущую кромку.
  • Наклеп. Из-за увеличения температуры в зоне резки происходит повышение твердости края при снижении его прочности.
  • Трение и вибрации – они естественным образом приводят к более медленному процессу.

фрезерование что такое

Возможности процедуры

В статье мы рассказали про фрезеровку – что это такое и какие обширные сферы применения она имеет. Теперь мы предлагаем каждому читателю опробовать все возможные функции на своем универсальном станке.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...