Процесс резки металла часто сопровождается образованием заусенцев. Наличие заусенцев не только снижает точность обработки и качество поверхности заготовки, но и влияет на работоспособность изделия, а иногда даже становится причиной несчастных случаев. Удаление заусенцев является непроизводительным процессом, который не только увеличивает себестоимость продукции и удлиняет производственный цикл изделия, но и приводит к браку всего изделия из-за неправильного удаления заусенцев, что приводит к экономическим потерям.
Поскольку снятие заусенцев настолько трудоемко, лучше найти способ контролировать его из источника. Сегодня мы узнаем, как уменьшить образование заусенцев при концевом фрезеровании.
Основные формы заусенцев при торцовом фрезеровании
В соответствии с системой классификации заусенцев режущей кромки движения резания, заусенцы, образующиеся в процессе концевого фрезерования, в основном включают заусенцы с обеих сторон основной кромки, заусенцы в направлении резания при боковой резке, заусенцы в направлении резания при нижней резке, и подача и подача. Существует пять форм направленных заусенцев (см. рисунок 1).
Вообще говоря, по сравнению с другими заусенцами, заусенец в направлении резания, вырезанный из нижней кромки, имеет характеристики большого размера и затрудненного удаления. По этой причине в этой статье в качестве основного объекта исследования для проведения исследования рассматривается заусенец в направлении резания, вырезанный из нижней кромки. В зависимости от размера и формы заусенцев в направлении резания нижней кромки при концевом фрезеровании их можно разделить на следующие три типа: заусенцы типа I (большего размера, с трудом поддающиеся удалению и более высокая стоимость удаления), тип II заусенцы (меньшего размера, маленькие, не могут быть удалены или удалены легко) и заусенцы типа III являются отрицательными заусенцами (как показано на рисунке 2).
Рисунок 2 Виды заусенцев в направлении резания, срезанных с нижней кромки при фрезеровании
Основные факторы, влияющие на образование заусенцев на концевых фрезах
Образование заусенцев – очень сложный процесс деформации материала. Различные факторы, такие как свойства материала заготовки, геометрия, обработка поверхности, геометрия инструмента, траектория резания инструмента, износ инструмента, параметры резания и использование охлаждающей жидкости, напрямую влияют на образование заусенцев. Рис. 3 представляет собой блок-схему факторов, влияющих на заусенцы концевого фрезерования. При определенных условиях фрезерования форма и размер заусенцев на концевых фрезах зависят от комбинированного воздействия различных влияющих факторов, но разные факторы по-разному влияют на образование заусенцев.
01 Вход/выход инструмента
Как правило, заусенец, образующийся при вывинчивании инструмента из заготовки, больше, чем заусенец, образующийся при ввинчивании инструмента в заготовку. Как показано на рис. 4, на рис. 4а показана конечная поверхность инструмента, вывинчиваемая из заготовки, которая склонна к образованию более крупных заусенцев типа I, тогда как на рис. 4б инструмент ввинчивается в заготовку, а образовавшиеся заусенцы обычно это заусенцы II типа. Добавьте WeChat: Yuki7557, чтобы отправить руководство по ЧПУ 10G
Рис.4 Влияние метода фрезерования на образование заусенцев
02 Плоский угол выреза
Плоский угол резания оказывает большое влияние на образование заусенцев в направлении резания нижней кромки. Плоский угол выреза определяется как направление скорости резания (векторный синтез скорости инструмента и скорости подачи) и угол между ориентациями торцов заготовки. Направление торца заготовки – от точки ввинчивания инструмента к точке вывинчивания инструмента. Как показано на рис. 5, Ψ — это угол сечения плоскости, и его диапазон составляет 0 градусов.<>
Рисунок 5 Плоский угол выреза
Результаты испытаний показывают, что высота заусенца изменяется с глубиной резания, то есть заусенец меняется с типа I на тип II с увеличением глубины резания. Минимальная глубина фрезерования, при которой образуются заусенцы типа II, обычно называется предельной глубиной резания и выражается в dcr. На рис. 6 показано влияние плоского угла в плане и глубины резания на высоту заусенца при обработке алюминиевого сплава.
Рис.6 Форма заусенца, угол плоского резания и глубина резания
Из рис. 6 видно, что чем больше угол среза плоскости, тем больше предельная глубина резания; когда угол плоского среза больше 120 градусов, размер заусенца типа I больше, и предельная глубина резания для перехода к заусенцу типа II также велика. Таким образом, малый угол плоской режущей кромки способствует образованию заусенцев типа II, потому что чем меньше Ψ, тем относительно лучше опорная жесткость поверхности вывода, и вероятность образования заусенцев меньше.
Из рисунка 5 видно, что размер и направление скорости подачи будут иметь определенное влияние на размер и направление составной скорости v, а затем будут влиять на угол плоского резания и образование заусенцев. Следовательно, чем больше скорость подачи и угол смещения выходной кромки, тем меньше Ψ, тем больше способствует подавлению образования более крупных заусенцев (как показано на рисунке 7).
Рис.7 Влияние направления подачи на образование заусенцев
03 Последовательность выхода из вершины инструмента EOS
При концевом фрезеровании размер заусенцев во многом определяется последовательностью выхода режущих кромок инструмента. Как показано на рисунке 8: точка A — это точка на вспомогательной режущей кромке, точка C — это точка на основной режущей кромке, а точка B — это вершина вершины инструмента. Предполагается, что вершина инструмента острая, то есть радиус дуги вершины инструмента не учитывается. Если кромка BC выходит из заготовки первой, а кромка AB выходит из заготовки позже, стружка шарнирно прикрепляется к обрабатываемой поверхности, и по мере фрезерования стружка выталкивается из заготовки, образуя большую нижнюю кромку и вырезая заусенцы в направлении резания. Если кромка AB выходит из заготовки первой, а кромка BC выходит из заготовки позже, стружка шарнирно опирается на переходную поверхность и вырезается из заготовки, образуя нижнюю кромку меньшего размера, которая вырезает заусенец в направлении резания.
Тест показывает, что: ①Последовательность выхода режущей кромки инструмента, которая увеличивает размер заусенца: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Результаты, полученные EOS, такие же, но при той же последовательности выхода размер заусенцев, производимых пластиковыми материалами, больше, чем у хрупких материалов.
Последовательность выхода вершины инструмента связана не только с геометрической формой инструмента, но также связана с такими факторами, как скорость подачи, глубина фрезерования, геометрический размер заготовки и условия резания. Это совокупность различных факторов, влияющих на образование заусенцев.
Рис. 8. Последовательность выхода режущей кромки инструмента и образование заусенцев.
04 Другие факторы
① Параметры фрезерования, температура фрезерования, среда резания и т. д. также оказывают определенное влияние на образование заусенцев. Влияние некоторых основных факторов, таких как скорость подачи, глубина фрезерования и т. д., отражено теорией плоского угла резания и теорией EOS последовательности выхода вершины инструмента. Я не буду здесь вдаваться в подробности.
②Чем лучше пластичность материала заготовки, тем легче сформировать заусенцы I-типа. В процессе концевого фрезерования хрупких материалов, если скорость подачи или угол плоскости резания велики, это способствует образованию заусенцев III типа (недостатков).
③Когда угол между конечной поверхностью заготовки и обрабатываемой плоскостью больше прямого угла, образование заусенцев может быть подавлено благодаря повышенной жесткости опорной поверхности.
④Использование фрезерной жидкости способствует продлению срока службы инструмента, снижению износа инструмента, смазыванию процесса фрезерования и уменьшению размера заусенцев.
⑤ Износ инструмента сильно влияет на образование заусенцев. При износе инструмента в определенной степени дуга острия инструмента увеличивается, увеличивается не только размер заусенцев в направлении выхода инструмента, но и размер заусенцев в направлении резания инструмента. Механизм нуждается в дальнейшем изучении в деталях.
⑥Другие факторы, такие как инструментальные материалы, также оказывают определенное влияние на образование заусенцев. При одинаковых условиях резания алмазные инструменты более эффективно подавляют образование заусенцев, чем другие инструменты.
Основные способы контроля образования заусенцев при торцевом фрезеровании
На образование заусенцев на концевых фрезах влияет множество факторов, это связано не только с конкретным процессом фрезерования, но и со структурой заготовки, геометрией инструмента и другими факторами. Чтобы уменьшить количество заусенцев при концевом фрезеровании, образование заусенцев необходимо контролировать и уменьшать во многих аспектах.
01 Разумный конструктивный дизайн
На образование заусенцев в значительной степени влияет структура заготовки. Структура заготовки разная, и форма и размер заусенцев на кромках после обработки тоже сильно отличаются. Если материал заготовки и обработка поверхности определены заранее, геометрия и кромка заготовки являются важным фактором, определяющим образование заусенцев. На рис. 9 показано, что к торцевой поверхности заготовки добавляется фаска для уменьшения заусенцев.
Рис. 9. Добавление метода снятия фаски на выходной кромке
02 Соответствующая последовательность обработки
Последовательность обработки также оказывает определенное влияние на форму и размер заусенцев на концевых фрезах. В зависимости от формы и размера заусенцев рабочая нагрузка и связанные с этим затраты на удаление заусенцев также различаются. Таким образом, выбор подходящей последовательности обработки является эффективным способом снижения затрат на удаление заусенцев. На рис. 10 показано использование соответствующей последовательности обработки для контроля образования более крупных заусенцев.
Рис. 10. Выбор метода управления последовательностью обработки
На рисунке 10а, если сначала просверлить отверстие, а затем фрезеровать плоскость, по окружности отверстия легко образуются большие заусенцы при вырезании и фрезеровании; если сначала фрезеруют плоскость, а затем сверлят отверстие, то по окружности отверстия остаются лишь небольшие заусенцы при сверлении. Точно так же на рисунке 10b размер заусенца, образованного сначала фрезерованием верхней поверхности, а затем фрезерованием вогнутого контура, меньше, чем размер заусенца, образованного сначала механической обработкой вогнутого контура, а затем фрезерованием плоскости.
03 Избегайте извлечения инструмента
Избегание отвода инструмента является эффективным способом предотвращения образования заусенцев, поскольку отвод инструмента является основным фактором образования заусенцев в направлении резания. Как правило, фреза производит более крупные заусенцы, когда она отвинчивается от заготовки, и более мелкие заусенцы, когда она ввинчивается в заготовку. Поэтому следует максимально избегать раскручивания фрезы во время обработки. Как и на Рисунке 4, сбой, полученный при использовании Рисунка 4b, меньше, чем на Рисунке 4a.
04 Выберите подходящий маршрут резки
Из предыдущего анализа видно, что когда угол выреза плоскости меньше определенного значения, размер образующегося заусенца меньше. Угол резания плоскости можно изменить, изменив ширину фрезерования, скорость подачи (величина и направление) и скорость вращения (величина и направление). Следовательно, образования заусенцев типа I можно избежать, выбрав соответствующую траекторию движения инструмента (см. рис. 11).
Рис. 11. Управление методом траектории инструмента
На рис. 11а показана традиционная зигзагообразная траектория движения инструмента, а затемненная часть на рисунке указывает на часть, где могут образовываться большие заусенцы в направлении резания. На рис. 11b используется улучшенная траектория движения инструмента, позволяющая избежать образования заусенцев при резке. Хотя траектория инструмента на рис. 11b немного длиннее, чем на рис. 11а, и требует немного больше времени на фрезерование, так как не требуется дополнительного процесса удаления заусенцев, использование рис. 11а требует много времени для удаления заусенцев (хотя заштрихованная часть на рисунке То есть не так много мест, где образуются заусенцы, но все края, где расположены заусенцы, должны быть пройдены при фактическом удалении заусенцев), поэтому в целом маршрут резания, показанный на рисунке 11b, лучше, чем маршрут, показанный на рисунке. 11а в отношении контроля заусенцев.
05 Выберите соответствующие параметры фрезерования
Определенное влияние на образование заусенцев оказывают параметры концевого фрезерования (такие как подача на зуб, ширина торцевого фрезерования, глубина торцевого фрезерования, геометрический угол инструмента и т. д.). В таблице 1 перечислены несколько принципов выбора параметров концевого фрезерования для уменьшения размера заусенцев.
Таблица 1 Типы заусенцев и методы обработки
5 специальных методов снятия заусенцев
01 Электролитическое удаление заусенцев
Так называемое электролитическое удаление заусенцев — это химический метод удаления заусенцев, при котором можно удалить заусенцы после механической обработки, шлифовки и штамповки, а также скруглить или снять фаску с острых кромок металлических деталей.
Метод электролитической обработки, использующий электролиз для удаления заусенцев с металлических деталей, сокращенно ECD на английском языке. Закрепите катод инструмента (обычно латунный) рядом с заусенцами заготовки с определенным зазором (обычно 0.3-1 мм) между ними. Токопроводящая часть катода инструмента совмещена с кромкой заусенца, а другая поверхность покрыта изолирующим слоем, так что электролиз концентрируется на части заусенца. Добавьте WeChat: Yuki7557, чтобы отправить руководство по ЧПУ 10G
Во время обработки катод инструмента подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а заготовка подключается к положительному полюсу источника постоянного тока. Между заготовкой и катодом протекает электролит низкого давления (обычно водный раствор нитрата натрия или хлората натрия) с давлением от 0,1 до 0,3 МПа. Когда источник питания постоянного тока включен, заусенец будет удален анодным растворением и унесен электролитом.
картина
Электролит в определенной степени вызывает коррозию, поэтому после снятия заусенцев заготовку необходимо очистить и защитить от ржавчины. Электролитическое удаление заусенцев подходит для удаления заусенцев в скрытых частях пересекающихся отверстий или в деталях сложной формы. Эффективность производства высока, а время удаления заусенцев обычно составляет от нескольких секунд до десятков секунд.
Этот метод часто используется для снятия заусенцев с шестерен, шлицев, шатунов, корпусов клапанов и маслопроводных отверстий коленчатого вала, а также для скругления острых углов. Недостатком является то, что близость заусенца детали также подвергается электролизу, поверхность потеряет свой первоначальный блеск и даже повлияет на точность размеров.
02 Удаление заусенцев абразивным потоком
Abrasive Flow Machining (AFM) — это новый процесс чистовой обработки и удаления заусенцев, разработанный в конце 1970-х годов за границей. Этот процесс особенно подходит для заусенцев, которые только что вошли в стадию чистовой обработки, но для маленьких и длинных отверстий и металлических форм с необоснованным дном и т. д. они не подходят для обработки.
03 Магнитное шлифование и удаление заусенцев
При магнитном шлифовании заготовку помещают в магнитное поле, образованное двумя магнитными полюсами, а в зазор между заготовкой и магнитными полюсами помещают магнитные абразивы. Под действием магнитной силы абразивы аккуратно располагаются вдоль направления магнитной силовой линии, образуя мягкий и жесткий магнитный шлифовальный станок. Щетка, когда заготовка вращается и вибрирует в осевом направлении в магнитном поле, заготовка и абразив будут перемещаться относительно друг друга, а абразивная щетка будет шлифовать поверхность заготовки; метод магнитного шлифования может эффективно и быстро шлифовать и снимать заусенцы с детали, который подходит для деталей из различных материалов, различных размеров и различных структур, является методом отделки с низкими инвестициями, высокой эффективностью, широким применением и хорошим качеством.
В настоящее время в зарубежных странах удалось произвести шлифовку и зачистку внутренних и наружных поверхностей тела вращения, плоских деталей, зубьев шестерен, сложных профилей и т. д., удаление оксидной окалины на проводах, зачистку печатных плат.
04 Термическое удаление заусенцев
Термическое удаление заусенцев (TED) заключается в сжигании заусенцев с использованием высокой температуры, возникающей после дефлаграции смеси газообразного водорода и кислорода или кислорода и природного газа. Это подача кислорода и кислорода или природного газа и кислорода в закрытый контейнер и воспламенение его через свечу зажигания, так что смесь мгновенно сгорит и выделит большое количество тепловой энергии для удаления заусенцев. Однако после того, как заготовка взорвана и сожжена, ее окисленный порошок прилипнет к поверхности заготовки, которую необходимо очистить или протравить.
05 Mirai Мощное ультразвуковое удаление заусенцев
Мощная ультразвуковая технология удаления заусенцев Mirai — это метод удаления заусенцев, который стал популярным в последние годы. Эффективность очистки в 10-20 раз выше, чем у обычных ультразвуковых чистящих машин. Отверстия равномерно распределены в резервуаре для воды, поэтому нет необходимости использовать ультразвуковую очистку. Дозирование может быть завершено в течение 5-15 минут одновременно.
