Operaţii de compensare la frezare - poziţionarea frezei

Scule

de Ion Tampu

Operaţii de compensare la frezare - poziţionarea frezei

Producerea unei piese finite corecte se reduce la transformarea unui semifabricat brut într-un semifabricat finit în cea mai eficientă și eficace metodă posibilă. Pentru a atinge acest țel avem de rezolvat unele provocări geometrice (exemplu: traseul frezei în timpul așchierii) și unele tehnologice (exemplu: selectarea frezei și a parametrilor de așchiere). 

În acest articol vom discuta un element simplu – dar foarte important – provocarea ,,geometrică” de poziționare a sculei. Cum poziționăm freza în raport cu semifabricatul? În general există trei posibilități: angajare laterală în contra avansului (Upmilling), frezare centrală și angajare laterală în sensul avansului (Downmilling). În acest articol ne vom referi doar la operațiile de frezare „simple”: frezare plană liniară sau frezare laterală cilindro - frontală. Dar principiile discutate sunt valabile pentru toate operațiile de frezare, inclusiv frezarea complexă în 5 axe.

În primul rând ne vom îndrepta atenţia spre elementele de luat în calcul atunci când alegem între frezare în contra sau în sensul avansului. La frezarea în contra avansului așchia se formează de la „subțire” la „groasă”. La frezarea în sensul avansului este exact invers: așchia se va forma de la „groasă” la „subțire”. Din punct de vedere tehnologic, este de preferat frezarea în sensul avansului. La frezarea în contra avansului fiecare muchie de așchiere, la fiecare rotație a frezei, trebuie să formeze așchia de la zero până la grosimea maximă. Aceasta conducea – mai ales la frezarea materialelor care se ecruisează – la o uzură rapidă a sculei; la scurtarea duratei de viață a sculei; creșterea riscului de apariție a vibrațiilor; constrângeri la prinderea sculei; finisare slabă a suprafeței. Toate acestea sunt evitate la frezarea în sensul avansului. Dar există unele excepții. Frezarea în contra avansului este de preferat în cazul mașinilor vechi, cu uzuri sesizabile (stabilitate redusă, recul la deplasarea mesei etc.).

Frezarea în contra avansului este de preferat și atunci când se prelucrează semifabricate cu suprafața foarte dură sau neregulată (semifabricate turnate) sau piese cu pereți subțiri (condiții instabile). De asemenea este de preferat la utilizarea materialelor de așchiere foarte dure (CBN).

Trebuie acordată o atenție specială frezării centrale – aceasta este o operație în care apare atât frezarea în contra avansului, cât și cea în sensul avansului. Este o situație foarte defavorabilă datorită variației foarte mari a direcției în care se manifestă forțele de așchiere. În timp ce la frezarea laterală apare o împingere a semifabricatului (la frezarea contra avansului) sau o tragere a semifabricatului (la frezarea în sensul avansului), la frezarea centrală apare un mixt de tragere și împingere a semifabricatului. Acest fenomen duce la apariția unor vibrații suplimentare puternice în timpul așchierii și la scurtarea duratei de viață a muchiei de așchiere.

Al doilea subiect de discuţie este numărul de dinţi aflaţi în contact cu semifabricatul în același timp. Cu cât sunt mai mulți dinți în contact simultan cu atât vibrațiile din timpul așchierii sunt mai mici. Pentru a avea cât mai mulți dinți în contact în același timp, unghiul danturii (unghiul dintre doi dinți consecutivi) trebuie să fie mic în comparație cu unghiul de angajare al frezei (unghiul sub care freza este în contact cu materialul semifabricatului).Ținând cont de aceste elemente este de preferat să se utilizeze o freză cu dantură deasă și un diametru mic (comparativ cu adâncimea radială de așchiere). Pentru un anumit tip de freză (număr de dinți și diametru impus)și un anumit semifabricat (adâncime de așchiere stabilită), cu cât de mult semifabricatul este poziționat mai spre periferia diametrului de așchiere cu atât mai mare este unghiul de angajare a frezei, și astfel avem mai mulți dinți în contact cu semifabricatul în același timp.

A treia discuție este despre fazele procesului de așchiere. Fiecare dinte al frezei, în timpul fiecărei rotații complete a frezei, trece prin 4 faze: 1 - nu așchiază; 2 - faza de intrare (muchia de așchiere începe să formeze așchia); 3 - faza de așchiere propriu-zisă; 4 - faza de ieșire (muchia de așchiere iese din contact cu semifabricatul). O atenție specială trebuie acordată fazelor de intrare și de ieșire, unde procesul de așchiere este total diferit față de celelalte operații de așchiere.

Tehnologia tradițională de frezare se concentrează în principal pe faza de intrare. Conceptul sună cam așa - cu cât intrarea este mai severă cu atât mai mult apare pericolul de rupere a muchiei de așchiere la intrare. Dar realitatea contemporană – materialele de așchiere modern și ultimele geometrii de așchiere – demonstrează că faza de intrare nu mai este o problemă majoră. Bineînțeles, nu este o problemă doar dacă freza este corect utilizată în combinație cu parametric de așchiere corecți. În situații instabile sau la adoptarea unor parametri de așchiere excesivi, muchia de așchiere este susceptibilă la rupere în faza de intrare.

Mult mai importantă este faza de ieșire. Cercetări referitoare la această fază s-au făcut încă din anii ’70 ai secolului trecut, dar rezultatele cercetărilor nu sunt larg cunoscute și înțelese nici acum. Faza de ieșire se petrece atunci când muchia de așchiere iese din contact cu piesa. Poziționarea acestui punct este definită de unghiul de ieșire – acesta este unghiul dintre raza diametrului frezei șI punctul de ieșire. Astfel ieșirea poate fi „negativă” (ieșirea este deasupra razei) sau „pozitivă” (ieșire sub raza frezei). Experimental s-a arătat că există o relație strânsă între poziționarea frezei (unghiul de ieșire) și durata de viață a muchiei de așchiere. Dacă ieșirea este prea bruscă, pe muchia de așchiere se vor produce multiple ciupituri și pot apărea chiar ruperi de material. Durata de viață a muchiei de așchiere este semnificativ redusă iar procesul de așchiere devine impredictibil. Acest fenomen apare în special atunci când unghiul de ieșire se găsește în intervalul -30°și +30°.

Pentru a trage o concluzie, avem câteva sfaturi pentru poziționarea optimă a frezei:

  • Se recomandă frezarea în sensul avansului. În unele cazuri speciale se poate alege frezarea în contra avansului, dar trebuie evitată frezarea centrală. Dacă frezarea centrală nu poate fi evitată (cazul angajării totale a frezei în operația de canelare), trebuie acordată o atenție special alegerii condițiilor de așchiere (pentru compensarea încărcărilor nedorite).
  • Se recomandă să angajezi cât mai mulți dinți în așchiere. Se poate obține această recomandare prin utilizarea unei freze cu diametrul cât mai mic și cu o dantură cât mai deasă; sau prin utilizarea unor adâncimi radiale de așchiere foarte mari; sau indiferent de dimensiunea frezei sau a adâncimii de așchiere, pune semifabricatul cât mai aproape de extremitatea frezei.
  • Ai grijă ca unghiul de ieșire (punctul în care muchia de așchiere iese din semifabricat) să fie în afara „zonei de prohibiție” – zona din fața frezei cu lățimea de aproximativ jumătate din diametrul de așchiere.

Pentru a reduce riscul de scurtare a duratei de viață a muchiei de așchiere se poate aplica o regulă foarte simplă: evită unghiuri de ieșire între -30°și +30°. Cum se poate pune în practică? Foarte simplu: fiecare freză are un fel de zonă de prohibiție unde nu trebuie poziționată ieșirea din semifabricat. Această zonă de prohibiție este poziționată central în fața frezei și are o lățime de aproximativ jumătate din diametrul frezei.

Respectarea regulilor de bază de mai sus asigură un mare pas înainte în atingerea unui proces de frezare eficient și productiv. Acest articol tratează primul element dintre principiile compensării: poziționarea frezei. În următorul articol vom discuta despre utilizarea factorului de avans (considerații despre grosimea medie a așchiei). În al treilea articol vom discuta despre factorul de viteză (considerații asupra temperaturii de așchiere și a vitezei de așchiere). Utilizând aceste informații vom reuși să obținem o balanță între productivitate și eficiență a costurilor de producție.

Mai multe informații despre acest subiect se pot obține în cadrul programului educațional SECO STEP.


ION ȚÂMPU este MScEng Technical Representative Seco Tools România


 


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord