Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - poloha frézy
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - poloha frézy

Výroba správně opracovaného komponentu je přeměna hrubého obrobku v dokonale dokončený kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Dosažení tohoto cíle je částečně věcí geometrie (dráha frézy) a částečně technologie (výběr frézy a metody frézování (řezné podmínky)).

Tento článek se bude zabývat jednoduchým, nicméně velmi důležitým „geometrickým“ faktorem frézování, a tím je poloha frézy. Do jaké polohy ustavit frézu vůči obrobku? V zásadě existují tři možnosti polohy frézy: stranové nesousledné frézování, středové frézování a stranové sousledné frézování. V tomto článku jsou brány v úvahu pouze „jednoduché“ frézovací operace; rovinné frézování či frézování do rohu. Principy, které zde budou uvedeny, jsou však využitelné pro všechny operace frézování, a to včetně složitého pětiosého frézování.

Nesousledné, či sousledné frézování

Za prvé je třeba se rozhodnout, zda zvolit nesousledné, či sousledné frézování. U nesousledného frézování je průřez třísky tvořen od nulové tloušťky do její maximální hodnoty. U sousledného frézování je to pravý opak. Z technologického hlediska je upřednostňováno frézování sousledné. Při nesousledném každá řezná hrana při každé otáčce frézy odebírá materiál o nulové tloušťce třísky. To způsobuje – zejména při obrábění materiálů s deformačním zpevněním – zbytečné opotřebení, kratší životnost nástroje, větší riziko vibrací, větší omezení v upnutí nástroje, horší kvalitu povrchu atd. Tomu všemu se lze vyhnout sousledným frézováním. Avšak i zde jsou některé výjimky. Nesousledné je doporučováno pro starší či méně udržované frézky (z důvodu jejich menší stability, mrtvého chodu při pohybu stolu). Je také doporučováno pro obrábění komponentů s velmi hrubým či velmi tvrdým povrchem (litina) nebo nestabilních komponentů (tenká stěna). Závěrem lze doporučit nesousledný způsob i při frézování velmi tvrdými řeznými materiály.

Středové frézování

Nyní obraťme svou pozornost ke středovému frézování. Při něm se vyskytují oba typy frézování - nesousledné i sousledné. Je však velmi nevhodné z důvodu silného kolísání směru, ve kterém působí řezné síly. Se stranovým frézováním bude fréza tlačit do obrobku (nesousledně), nebo jej bude natahovat (sousledně). Při středové poloze frézy tedy působí tlakové i tahové napětí. To představuje větší riziko vzniku vibrací během operace, což má za následek kratší životnost břitů.

 
Fréza s výměnnými břitovými destičkami


Poloha nástroje


Poloha nástroje


Středové frézování

Dalším kritériem je počet zubů zabírajících současně do materiálu obrobku. Zde funguje přímá úměra – čím více zubů v řezu, tím lépe bude fréza obrábět bez rotačních vibrací. Aby bylo v záběru současně co nejvíce zubů, roztečný úhel (úhel mezi dvěma zuby) musí být malý v porovnání s úhlem záběru (úhel, pod kterým nástroj zabírá do materiálu). Podle této zásady se tedy doporučuje použít frézu s malou roztečí a menším průměrem (oproti radiální hloubce řezu). Pro určitou frézu (počet zubů a průměr) a určitý obrobek (radiální hloubka řezu) platí, že čím je obrobek blíže k obvodu frézy, tím větší bude úhel záběru a tím bude v záběru více zubů.

Fáze obrábění

Třetím kritériem jsou fáze obrábění. Každý zub prochází během otáčky čtyřmi fázemi – mimo řez, vstupní fází (břit začíná odebírat materiál), fází řezu a výstupní fází (břit se dostává mimo záběr). Zvláštní pozornost je třeba věnovat fázi vstupní a výstupní – u frézování jsou tyto dvě fáze zásadně odlišné od ostatních obráběcích operací.


Poloha frézy


Poloha frézy

Tradiční technologie frézování se zaměřuje právě na vstup. Má se za to, že pokud je vstup příliš obtížný, dojde při něm k poškození břitu. Ale realita současnosti je taková, že novodobé řezné materiály a strategie obrábění dokazují, že vstupní fáze již zdaleka nemusejí být problém. To samozřejmě platí v případě, že je fréza použita se správnými řeznými podmínkami. Při příliš vysokých řezných parametrech se samozřejmě břity při vstupní fázi vylomí.

 
Poloha frézy


Vstupní fáze


Výstupní fáze

Mnohem důležitější je však fáze výstupu. Již v 70. letech minulého století proběhly k této problematice základní výzkumy. Jejich výsledky však dosud nejsou běžně známy a pochopeny. Výstupní fáze je stav, kdy řezná hrana (břit) opouští obrobek. Tato poloha je definována jako výstupní úhel. Je to úhel mezi osou poloměru frézy a výstupním bodem. Výstupní úhel může být „negativní“ (výstup nad osou poloměru), nebo „pozitivní“ (výstup pod osou poloměru). Experimenty dokazují jasnou souvislost mezi výstupním úhlem (daným polohou osy nástroje vůči obrobku) a životností nástroje. Pokud dochází na výstupu k příliš velkým rázům, břit se začne vyštipovat nebo se dokonce vylomí. To samozřejmě sníží životnost nástroje a ohrozí spolehlivost procesu. Zdá se, že se tento jev projevuje zejména, pokud má výstupní úhel hodnotu přibližně mezi –30° a +30°. Abychom co nejvíce elimininovali toto riziko, dodržujme jednoduché pravidlo: vyvarujte se toho, aby byl výstupní úhel v rozmezí –30° a +30°. Uvedení tohoto pravidla v praxi je prosté: každá fréza má jistou nebezpečnou zónu, ve které by zmíněný výstupní bod neměl ležet (plocha obrobku, kde už břity frézy nezabírají). Tato nebezpečná zóna leží uprostřed záběrové části frézy a její šířka je přibližně rovna polovině průměru frézy.

 
Menší průměry frézy a větší radiální hloubka řezu znamenají více zubů v záběru. Relativní poloha obrobku vůči nástroji ovlivňuje úhel záběru nástroje.


Výstupní úhel (výstupní plocha obrobku) musí ležet mimo nebezpečnou zónu.


Výstupní plocha musí ležet mimo nebezpečnou zónu. Při obrábění superslitin je výhodné nastavit polohu co nejblíže k nebezpečné zóně pro dosažení vyšší životnosti nástroje.

Vhodná poloha frézy

 Shrneme-li si všechny výše uvedené zásady, získáme následující doporučení pro vhodnou polohu frézy.

- Sousledné frézování má jasnou přednost. V jistých výjimečných situacích je pak na místě nesousledný způsob, v každém případě bychom se však měli vyhnout středovému frézování. Pokud je středová poloha nevyhnutelná (např. při frézování drážek), musí být zvláštní pozornost věnována výběru řezných podmínek (z důvodu kompenzace velkého zatížení frézy).
- Doporučuje se, aby do materiálu obrobku současně zabíralo co nejvíce zubů. Toho lze dosáhnout použitím fréz menších průměrů s malou roztečí nebo operacemi s velkou radiální hloubkou řezu či polohou obrobku co nejblíže k obvodu frézy, a to bez ohledu na typ frézy nebo radiální hloubku řezu.
- A v neposlední řadě je nutné se ujistit, že výstupní úhel (bod, ve kterém břity frézy opouštějí materiál) leží mimo „zakázanou zónu“ (uprostřed záběrové části frézy, jejíž šířka je přibližně rovna polovině průměru frézy).

Respektování těchto několika základních pouček je dalším podstatným krokem k bezproblémovému, účinnému a efektivnímu frézování. Moderní sofistikované CAM systémy zohledňují uvedená pravidla při výpočtu dráhy nástroje.

Tento článek se zabýval prvním z několika principů kompenzačního přístupu – polohou frézovacího nástroje. V příštím článku detailně popíšeme posuv (faktor střední tloušťky třísky). V následujícím pak rozebereme faktor rychlosti (zohlednění řezné rychlosti a teploty). Společně tvoří v technologii obrábění principy kompenzačního přístupu. Osvojením těchto principů dokážete vyvážit spolehlivost, produktivitu a nákladovou efektivitu ve velmi jednoduchý a přímočarý způsob obrábění.

Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programme).

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ

www.secotools.com/cz

dana.benesova@mmspektrum.com

Další články

Vzdělávání a školství
Výzkum/ vývoj
Nástroje pro obrábění / řezné materiály
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: