В процессе обработки на фрезерном станке с ЧПУ особым методом фрезерования является попутное фрезерование. Когда направление вращения детали, где фреза контактирует с заготовкой, совпадает с направлением подачи заготовки, это называется попутным фрезерованием. Этот метод фрезерования тесно связан с характеристиками механической конструкции фрезерного станка, особенно с зазором между гайкой и винтом. В случае попутного фрезерования, поскольку сила компонента горизонтального фрезерования будет меняться и между винтом и гайкой существует зазор, это приведет к перемещению рабочего стола и винта влево и вправо. Это периодическое движение является важной проблемой при попутном фрезеровании, которая делает движение рабочего стола крайне нестабильным. Повреждение режущего инструмента, вызванное этим нестабильным движением, очевидно, и легко повредить зубья режущего инструмента.
Обычное фрезерование противоположно попутному фрезерованию. Когда направление вращения детали, где фреза контактирует с заготовкой, отличается от направления подачи заготовки, это называется обычным фрезерованием. При обычном фрезеровании направление силы компонента вертикального фрезерования направлено на подъем заготовки, что приведет к увеличению расстояния скольжения между зубьями режущего инструмента и обрабатываемой поверхностью и увеличению трения. Это относительно большое трение создаст ряд проблем, таких как увеличение износа режущего инструмента и усугубление явления наклепа обрабатываемой поверхности. Нагартование обработанной поверхности увеличит твердость поверхности, уменьшит ударную вязкость материала и может повлиять на точность и качество поверхности последующих процессов обработки.
Изменения толщины резки и процесса резки
Во время попутного фрезерования толщина резания каждого зуба режущего инструмента постепенно увеличивается от маленькой к большой. Когда зуб режущего инструмента едва касается заготовки, толщина резания равна нулю. Это означает, что зуб режущего инструмента скользит по режущей поверхности, оставленной предыдущим зубом режущего инструмента на начальном этапе. Только когда зуб режущего инструмента скользит на определенное расстояние по этой режущей поверхности и толщина реза достигает определенного значения, зуб режущего инструмента действительно начинает резать. Этот способ изменения толщины резания существенно отличается от способа обычного фрезерования. При одних и тех же условиях резания этот уникальный метод начала резания оказывает важное влияние на износ режущего инструмента. Поскольку перед началом резки зуб режущего инструмента совершает процесс скольжения, воздействие на режущую кромку режущего инструмента относительно невелико, что полезно для защиты режущего инструмента.Траектория резания и износ инструмента
По сравнению с обычным фрезерованием путь, по которому зубья режущего инструмента перемещаются по заготовке при попутном фрезеровании, короче. Это связано с тем, что метод попутного фрезерования делает путь контакта между режущим инструментом и заготовкой более прямым. При таких обстоятельствах, при одинаковых условиях резания, износ режущего инструмента при попутном фрезеровании относительно невелик. Однако следует отметить, что попутное фрезерование подходит не для всех заготовок. Поскольку зубья режущего инструмента каждый раз начинают резать поверхность заготовки, если на поверхности заготовки имеется твердая корка, например, у некоторых заготовок после литья или ковки без обработки, попутное фрезерование не подходит. Поскольку твердость твердой кожицы относительно высока, она будет оказывать относительно сильное воздействие на зубья режущего инструмента, ускорять износ режущего инструмента и даже может повредить режущий инструмент.Сокращение деформации и энергопотребления
Средняя толщина резания при попутном фрезеровании велика, что делает деформацию резания относительно небольшой. Небольшая деформация резания означает, что распределение напряжений и деформаций материала заготовки во время процесса резки становится более равномерным, что уменьшает проблемы обработки, вызванные локальной концентрацией напряжений. При этом по сравнению с обычным фрезерованием энергопотребление при попутном фрезеровании меньше. Это связано с тем, что распределение силы резания между режущим инструментом и заготовкой во время попутного фрезерования является более разумным, что снижает ненужные потери энергии и повышает эффективность обработки. В условиях крупномасштабного производства или обработки с требованиями к энергопотреблению эта характеристика попутного фрезерования имеет важное экономическое значение.
Стабильность движения рабочего стола
При обычном фрезеровании, поскольку направление горизонтальной силы резания, действующей фрезой на заготовку, противоположно направлению движения подачи заготовки, винт и гайка рабочего стола всегда могут удерживать одну сторону резьбы в тесном контакте. Эта характеристика обеспечивает относительную стабильность движения рабочего стола. В процессе обработки стабильное движение рабочего стола является одним из ключевых факторов, обеспечивающих точность обработки. По сравнению с попутным фрезерованием, во время попутного фрезерования, поскольку направление горизонтальной силы фрезерования совпадает с направлением движения подачи заготовки, когда сила, оказываемая зубьями режущего инструмента на заготовку, относительно велика, из-за наличия зазора между винтом и гайкой рабочего стола рабочий стол будет двигаться вверх и вниз. Это движение не только нарушает стабильность процесса резания, влияет на качество обработки заготовки, но также может серьезно повредить режущий инструмент. Поэтому в некоторых сценариях обработки с высокими требованиями к точности обработки и строгими требованиями к защите инструмента преимущество стабильности обычного фрезерования делает его более подходящим выбором.Качество обработанной поверхности
Во время обычного фрезерования трение между зубьями режущего инструмента и заготовкой относительно велико, что является характерной особенностью обычного фрезерования. Относительно большое трение приведет к более серьезному упрочнению обработанной поверхности. Нагартование обработанной поверхности увеличит твердость поверхности, уменьшит ударную вязкость материала и может повлиять на точность и качество поверхности последующих процессов обработки. Например, при обработке некоторых заготовок, требующих последующего шлифования или высокоточной сборки, хладнотвердая поверхность после обычного фрезерования может потребовать дополнительных процессов обработки для удаления хладнотвердого слоя для удовлетворения требований механической обработки. Однако в некоторых конкретных случаях, например, когда существуют определенные требования к поверхностной твердости заготовки или последующий процесс обработки не чувствителен к поверхностному хладнотвердому слою, эту характеристику обычного фрезерования также можно использовать.
При реальной обработке на фрезерных станках с ЧПУ при выборе попутного или обычного фрезерования необходимо всесторонне учитывать множество факторов. Во-первых, необходимо учитывать характеристики материала заготовки. Если твердость материала заготовки относительно высока и на поверхности имеется твердая оболочка, например, в некоторых отливках и поковках, обычное фрезерование может быть лучшим выбором, поскольку обычное фрезерование может в определенной степени снизить износ режущего инструмента и обеспечить стабильность процесса обработки. Однако, если твердость материала заготовки одинакова и к качеству поверхности предъявляются высокие требования, например, при обработке некоторых прецизионных механических деталей, попутное фрезерование имеет больше преимуществ. Это может эффективно уменьшить шероховатость поверхности и улучшить качество поверхности заготовки.