Metalskæringsprocessen er ofte ledsaget af generering af grater. Eksistensen af grater reducerer ikke kun forarbejdningsnøjagtigheden og overfladekvaliteten af emnet, men påvirker også produktets ydeevne og forårsager nogle gange endda ulykker. Afgratning er en ikke-produktiv proces, som ikke kun øger produktomkostningerne og forlænger produktproduktionscyklussen, men også fører til skrotning af hele produktet på grund af forkert afgratning, hvilket resulterer i økonomiske tab.
Da afgratning er så besværlig, er det bedre at finde en måde at kontrollere det fra kilden. I dag vil vi lære, hvordan man reducerer dannelsen af grater ved endefræsning.
Hovedformer for grater ved endefræsning
I henhold til klassificeringssystemet for skærebevægelses-skærkantsgrater omfatter graterne, der genereres i slutfræsningsprocessen, hovedsageligt grater på begge sider af hovedkanten, grater i skæringsretningen for sideskæring, grater i skæringsretningen for bundskæring, og fodre og fodre. Der er fem former for retningsbestemte grater (se figur 1).
Generelt set, sammenlignet med andre grater, har skæreretningsgraten, der er skåret ud fra den nederste kant, karakteristika af stor størrelse og vanskelig fjernelse. Af denne grund tager dette papir skæreretningen burr skåret ud af den nederste kant som det vigtigste forskningsobjekt for at udføre forskning. Alt efter størrelsen og formen af graterne i underkantens skæreretning ved endefræsning, kan de opdeles i følgende tre typer: Type I grater (større størrelse, svære at fjerne og højere fjernelsesomkostninger), Type II grater (mindre størrelse Small, kan ikke fjernes eller fjernes nemt) og Type III grater er negative grater (som vist i figur 2).
Figur 2 Typer af grater i skæreretningen skåret ud af underkanten under fræsning
De vigtigste faktorer, der påvirker dannelsen af endefræsningsgrater
Gratdannelse er en meget kompleks materialedeformationsproces. Forskellige faktorer såsom emnets materialeegenskaber, geometri, overfladebehandling, værktøjsgeometri, værktøjskærebane, værktøjsslid, skæreparametre og brug af kølemiddel påvirker alle direkte dannelsen af grater. Figur 3 er et blokdiagram over faktorer, der påvirker endefræsningsgrater. Under specifikke fræseforhold afhænger formen og størrelsen af endefræsegrater af de kombinerede virkninger af forskellige påvirkningsfaktorer, men forskellige faktorer har forskellige virkninger på dannelsen af grater.
01 Ind-/udgang af værktøj
Generelt er graten, der genereres, når værktøjet skrues ud af emnet, større end graten, der genereres, når værktøjet skrues ind i emnet. Som vist i figur 4 viser figur 4a værktøjets terminaloverflade, der skrues ud af emnet, hvilket er tilbøjeligt til at producere større type I-grater, mens værktøjet i figur 4b skrues ind i emnet, og de genererede grater. er normalt Type II grater. Tilføj WeChat: Yuki7557 for at sende 10G CNC-vejledning
Fig.4 Effekt af fræsemetode på gratdannelse
02 Plan udskæringsvinkel
Den plane skærevinkel har stor indflydelse på dannelsen af grater i skæreretningen ved bundkantskæring. Den plane udskæringsvinkle er defineret som retningen af skærehastigheden (vektorsyntese af værktøjshastighed og fremføringshastighed) og Vinklen mellem orienteringerne af emnets endeflader. Retningen af emnets endeflade er fra værktøjets indskruningspunkt til værktøjets udskruningspunkt. Som vist i figur 5 er Ψ den plane skærevinkel, og dens rækkevidde er 0 grader<>
Figur 5 Plan udskæringsvinkel
Testresultaterne viser, at grathøjden ændrer sig med skæredybden, dvs. graten skifter fra type I-grater til type II-grater med forøgelse af skæredybden. Den mindste fræsedybde, der producerer type II grater, kaldes normalt grænsen for skæredybden, udtrykt i dcr. Figur 6 viser effekten af flad blyvinkel og skæredybde på grathøjden ved bearbejdning af en aluminiumslegering.
Fig.6 Gratform og plan skærevinkel og skæredybde
Det kan ses af figur 6, at jo større plan udskæringsvinklen er, jo større er grænsen for skæredybden; når den plane udskæringsvinkel er større end 120 grader, er størrelsen af type I-graten større, og grænsen for skæredybden for overgangen til type II-graten er også stor. Derfor er en lille plan skærevinkel befordrende for generering af type II-grater, fordi jo mindre Ψ er, er den støttende stivhed af terminaloverfladen relativt forbedret, og graterne er mindre tilbøjelige til at dannes.
Det kan ses af figur 5, at størrelsen og retningen af fremføringshastigheden vil have en vis indflydelse på størrelsen og retningen af den sammensatte hastighed v, og derefter have indflydelse på den plane skærevinkel og dannelsen af grater. Derfor, jo større tilførselshastighed og udgangskantforskydningsvinklen er, jo mindre Ψ, jo mere befordrende for at undertrykke dannelsen af større grater (som vist i figur 7).
Fig.7 Indvirkning af føderetning på gratdannelse
03 Udgangssekvens for værktøjsnæse EOS
Ved endefræsning bestemmes gratstørrelsen i høj grad af værktøjsspidsernes udgangssekvens. Som vist i figur 8: punkt A er punktet på den mindre skærkant, punkt C er punktet på hovedskæret, og punkt B er spidsen af værktøjsnæsen. Det antages, at værktøjsnæsen er skarp, det vil sige, at radius af værktøjsnæsebuen ikke tages i betragtning. Hvis BC-kanten forlader arbejdsemnet først, og AB-kanten forlader emnet senere, hængsles spånerne på den bearbejdede overflade, og efterhånden som fræsningen skrider frem, skubbes spånerne ud af emnet, hvilket danner en større bundkant og skærer ud. skæreretningen grater. Hvis AB-kanten forlader emnet først, og BC-kanten forlader emnet senere, hængsler spånen på overgangsfladen og skæres ud af emnet, og danner en mindre størrelse underkant, der skærer skæreretningsgraten ud.
Testen viser, at: ①Udgangssekvensen for værktøjsnæsen, der øger gratens størrelse, er: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Resultaterne produceret af EOS er de samme, men under samme udgangssekvens er gratstørrelsen, der produceres af plastmaterialer, større end den, der produceres af sprøde materialer.
Udgangssekvensen af værktøjsnæsen er ikke kun relateret til værktøjets geometriske form, men også relateret til faktorer som tilspænding, fræsedybde, emnets geometriske størrelse og skæreforhold. Det er en kombination af forskellige faktorer, der har indflydelse på dannelsen af grater.
Figur 8 Udgangssekvensen for værktøjsnæsen og dannelsen af grater
04 Andre faktorer
① Fræseparametre, fræsetemperatur, skæremiljø osv. vil også have en vis indflydelse på dannelsen af grater. Indvirkningen af nogle hovedfaktorer som f.eks. fremføringshastighed, fræsedybde osv. afspejles af teorien om plan skærevinkel og EOS-teorien om værktøjsnæseudgangssekvens. Jeg vil ikke gå i detaljer her.
②Jo bedre plasticiteten af emnematerialet er, jo lettere er det at danne grater af I-typen. I processen med endefræsning af sprøde materialer, hvis tilspændingshastigheden eller planskæringsvinklen er stor, er det befordrende for dannelsen af type III grater (mangler).
③Når vinklen mellem emnets terminaloverflade og det bearbejdede plan er større end en ret vinkel, kan dannelsen af grater undertrykkes på grund af den forbedrede støttestivhed af terminaloverfladen.
④Brugen af fræsevæske er befordrende for at forlænge værktøjets levetid, reducere værktøjsslid, smøre fræseprocessen og reducere gratstørrelsen.
⑤ Værktøjsslid har stor indflydelse på dannelsen af grater. Når værktøjet slides til en vis grad, øges værktøjsspidsens bue, ikke kun gratens størrelse i værktøjsudgangsretningen øges, men også gratstørrelsen i værktøjsskæringsretningen. Mekanismen skal studeres yderligere i dybden.
⑥Andre faktorer såsom værktøjsmaterialer har også en vis indflydelse på dannelsen af grater. Under de samme skæreforhold er diamantværktøj mere befordrende til at undertrykke gratdannelse end andre værktøjer.
Grundlæggende måder at kontrollere gratdannelse i endefræsning
Dannelsen af endefræsningsgrater er påvirket af mange faktorer, det er ikke kun relateret til den specifikke fræseproces, men også relateret til emnets struktur, værktøjsgeometri og andre faktorer. For at reducere endefræsningsgrater skal genereringen af grater kontrolleres og reduceres fra mange aspekter.
01 Rimelig konstruktionsmæssig udformning
Dannelsen af grater påvirkes i høj grad af arbejdsemnets struktur. Arbejdsstykkets struktur er anderledes, og formen og størrelsen af graterne ved kanterne efter bearbejdning er også meget forskellige. Hvis emnets materiale og overfladebehandling er forudbestemt, er emnets geometri og kant en vigtig faktor for at bestemme dannelsen af grater. Figur 9 viser, at der tilføjes affasning til endefladen af emnet for at reducere grater.
Figur 9 Tilføj metode til affasning af udgangskant
02 Passende behandlingssekvens
Bearbejdningssekvensen har også en vis indflydelse på formen og størrelsen af endefræsegraterne. Afhængigt af graternes form og størrelse er arbejdsbyrden og de relaterede omkostninger ved afgratning også forskellige. Derfor er valg af en passende behandlingssekvens en effektiv måde at reducere omkostningerne ved afgratning. Figur 10 viser brugen af passende behandlingssekvens til at styre genereringen af større grater.
Figur 10 Vælg behandlingssekvenskontrolmetoden
I fig. 10a, hvis hullet bores først og derefter planen fræses, genereres der let store udskærings- og fræsegrater på hullets omkreds; hvis planet fræses først og derefter bores hullet, er der kun små bore-i-skærende grater på hulomkredsen. Tilsvarende i figur 10b er størrelsen af graten dannet ved først at fræse den øvre overflade og derefter fræsning af den konkave kontur mindre end den, der dannes ved først at bearbejde den konkave kontur og derefter fræse planet.
03 Undgå at trække værktøjet tilbage
At undgå værktøjsudtrækning er en effektiv måde at undgå gratdannelse, fordi værktøjsudtrækning er hovedfaktoren for gratdannelse i skæreretningen. Fræseren producerer typisk større grater, når den skrues af emnet, og mindre grater, når den skrues ind i emnet. Derfor bør fræseren undgås at spinde ud så meget som muligt under bearbejdningen. Som i fig. 4 er fejlen, der frembringes ved brug af fig. 4b, mindre end den, der er frembragt i fig. 4a.
04 Vælg en passende skærerute
Fra den tidligere analyse kan det ses, at når udskæringsvinklen for planet er mindre end en vis værdi, er størrelsen af den genererede grat mindre. Planskærevinklen kan ændres ved at ændre fræsebredden, tilspændingshastigheden (størrelse og retning) og rotationshastighed (størrelse og retning). Derfor kan dannelsen af Type I-grater undgås ved at vælge en passende værktøjsbane (se figur 11).
Figur 11 Styring af værktøjsbanemetoden
Figur 11a viser den traditionelle zigzag-værktøjsbane, og den skraverede del i figuren angiver den del, hvor store grater i skæreretningen kan genereres. Figur 11b bruger en forbedret værktøjsbane, som kan undgå generering af skæregrater. Selvom værktøjsbanen i fig. 11b er lidt længere end den i fig. 11a og tager lidt længere fræsetid, da der ikke kræves nogen yderligere afgratningsproces, kræver brug af fig. 11a meget afgratningstid (selvom den skraverede del i figuren Det vil sige, at der ikke er mange steder, hvor graterne genereres, men alle kanterne, hvor graterne er placeret, skal krydses i egentlig afgratning), så generelt er skæreruten vist i figur 11b bedre end ruten vist i figur 11a med hensyn til styring af grater.
05 Vælg passende fræseparametre
Endfræseparametre (såsom fremføring pr. tand, endefræsebredde, endefræsedybde og værktøjets geometriske vinkel osv.) har en vis indflydelse på gratdannelsen. Tabel 1 viser flere principper for valg af endefræsningsparametre for at reducere gratstørrelsen.
Tabel 1 Grattyper og behandlingsmetoder
5 specielle afgratningsmetoder
01 Elektrolytisk afgratning
Den såkaldte elektrolytiske afgratning er en kemisk afgratningsmetode, som kan fjerne grater efter bearbejdning, slibning og stansning og afrunde eller affase metaldeles skarpe kanter.
En elektrolytisk bearbejdningsmetode, der bruger elektrolyse til at fjerne grater fra metaldele, forkortet til ECD på engelsk. Fastgør værktøjskatoden (generelt messing) i nærheden af gratdelen af emnet med et vist mellemrum (generelt 0.3-1mm) mellem de to. Den ledende del af værktøjskatoden flugter med gratkanten, og den anden overflade er dækket af et isolerende lag, så elektrolysen koncentreres om gratdelen. Tilføj WeChat: Yuki7557 for at sende 10G CNC-vejledning
Under behandlingen er værktøjets katode forbundet til DC-strømforsyningens negative pol, og emnet er forbundet til DC-strømforsyningens positive pol. En lavtrykselektrolyt (normalt natriumnitrat eller vandig natriumchloratopløsning) med et tryk på 0.1 til 0.3 MPa flyder mellem emnet og katoden. Når DC-strømforsyningen er tændt, fjernes graten ved anodisk opløsning og fjernes af elektrolytten.
billede
Elektrolytten er til en vis grad ætsende, og emnet bør renses og rustbeskyttes efter afgratning. Elektrolytisk afgratning er velegnet til at fjerne grater i skjulte dele af krydsende huller eller dele med komplekse former. Produktionseffektiviteten er høj, og afgratningstiden tager generelt kun få sekunder til titusinder af sekunder.
Denne metode bruges ofte til afgratning af tandhjul, splines, plejlstænger, ventilhuse og krumtapakseloliepassagehuller samt afrunding af skarpe hjørner. Ulempen er, at området ved delgraten også udsættes for elektrolyse, overfladen vil miste sin oprindelige glans og endda påvirke dimensionsnøjagtigheden.
02 Slibende flow afgratning
Abrasive Flow Machining (AFM) er en ny finish- og afgratningsproces udviklet i slutningen af 1970'erne i udlandet. Denne proces er især velegnet til grater, der lige er gået ind i efterbehandlingsstadiet, men til små og lange huller og metalforme med urimelig bund etc. er ikke egnede til forarbejdning.
03 Magnetisk slibning og afgratning
Under magnetisk slibning sættes emnet ind i det magnetiske felt, der dannes af de to magnetiske poler, og magnetiske slibemidler anbringes i mellemrummet mellem emnet og de magnetiske poler. Under påvirkning af den magnetiske kraft er slibemidlerne arrangeret pænt langs retningen af den magnetiske kraftlinje for at danne en blød og stiv magnetisk slibemaskine. Børste, når emnet roterer og vibrerer aksialt i magnetfeltet, vil emnet og slibemidlet bevæge sig i forhold til hinanden, og slibebørsten vil slibe emnets overflade; den magnetiske slibemetode kan effektivt og hurtigt slibe og afgrate delen, som er velegnet til Dele af forskellige materialer, forskellige størrelser og forskellige strukturer er en efterbehandlingsmetode med lav investering, høj effektivitet, bred anvendelse og god kvalitet.
På nuværende tidspunkt har fremmede lande været i stand til at slibe og afgrate de indre og ydre overflader af det roterende legeme, flade dele, tandhjulstænder, komplekse profiler osv., fjerne oxidskalaer på ledninger og rense printkort.
04 Termisk afgratning
Termisk afgratning (TED) er at brænde graterne af ved at bruge den høje temperatur, der genereres efter deflagreringen af blandingen af brint og oxygengas eller oxygen og naturgas. Det er at føre ilt og ilt eller naturgas og ilt ind i en lukket beholder, og antænde den gennem et tændrør, så blandingen vil deflagrere på et øjeblik og frigive en stor mængde varmeenergi for at fjerne grater. Men efter at emnet er detoneret og brændt, vil dets oxiderede pulver klæbe til overfladen af emnet, som skal renses eller syltes.
05 Mirai Kraftfuld ultralydsafgratning
Mirai kraftfulde ultralydsafgratningsteknologi er en afgratningsmetode, der er blevet populær i de senere år. Rengøringseffektiviteten er 10 til 20 gange højere end almindelige ultralydsrensemaskiner. Hullerne er jævnt fordelt i vandtanken, så der ikke skal bruges ultralydsrensning. Dosering kan gennemføres inden for 5 til 15 minutter på samme tid.
