Het metaalsnijproces gaat vaak gepaard met het ontstaan van bramen. De aanwezigheid van bramen vermindert niet alleen de verwerkingsnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van het werkstuk, maar beïnvloedt ook de prestaties van het product en veroorzaakt soms zelfs ongelukken. Ontbramen is een niet-productief proces, dat niet alleen de productkosten verhoogt en de productiecyclus van het product verlengt, maar ook leidt tot het weggooien van het gehele product als gevolg van onjuist ontbramen, met economische verliezen tot gevolg.
Omdat ontbramen zo arbeidsintensief is, is het beter om een manier te vinden om het vanaf de bron te beheersen. Vandaag zullen we leren hoe we het ontstaan van bramen bij vingerfrezen kunnen verminderen.
Hoofdvormen van bramen bij vingerfrezen
Volgens het classificatiesysteem van snijbeweging-snijkantbramen, omvatten de bramen die worden gegenereerd in het freesproces voornamelijk bramen aan beide zijden van de hoofdrand, bramen in de snijrichting van zijsnijden, bramen in de snijrichting van ondersnijden, en invoer en invoer. Er zijn vijf vormen van directionele bramen (zie figuur 1).
Over het algemeen heeft de braam in de snijrichting die vanaf de onderkant is uitgesneden, vergeleken met andere bramen, de kenmerken van groot formaat en moeilijke verwijdering. Om deze reden neemt dit artikel de snijrichting braamuitsnijding uit de onderrand als het belangrijkste onderzoeksobject om onderzoek uit te voeren. Afhankelijk van de grootte en vorm van de bramen in de snijrichting van de onderrand bij vingerfrezen, kunnen ze worden onderverdeeld in de volgende drie typen: Type I bramen (groter formaat, moeilijk te verwijderen en hogere verwijderingskosten), Type II bramen (kleiner formaat Small, kan niet of gemakkelijk worden verwijderd) en type III bramen zijn negatieve bramen (zoals weergegeven in afbeelding 2).
Figuur 2 Soorten bramen in de snijrichting die tijdens het frezen uit de onderrand worden gesneden
De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de vorming van freesbramen
Braamvorming is een zeer complex materiaalvervormingsproces. Verschillende factoren zoals materiaaleigenschappen van het werkstuk, geometrie, oppervlaktebehandeling, gereedschapsgeometrie, snijtraject van gereedschap, gereedschapsslijtage, snijparameters en het gebruik van koelmiddel hebben allemaal een directe invloed op de vorming van bramen. Figuur 3 is een blokschema van factoren die van invloed zijn op vingerfrezen. Onder specifieke freesomstandigheden zijn de vorm en grootte van freesfrezen afhankelijk van de gecombineerde effecten van verschillende beïnvloedende factoren, maar verschillende factoren hebben verschillende effecten op de vorming van bramen.
01 Gereedschap in-/uitstappen
Over het algemeen is de braam die ontstaat wanneer het gereedschap uit het werkstuk wordt geschroefd groter dan de braam die ontstaat wanneer het gereedschap in het werkstuk wordt geschroefd. Zoals weergegeven in figuur 4, toont figuur 4a het eindoppervlak van het gereedschap dat uit het werkstuk wordt geschroefd, wat vatbaar is voor het produceren van grotere Type I bramen, terwijl in figuur 4b het gereedschap in het werkstuk wordt geschroefd en de gegenereerde bramen zijn meestal Type II bramen. Voeg WeChat toe: Yuki7557 om 10G CNC-zelfstudie te verzenden
Fig.4 Effect van freesmethode op braamvorming
02 Uitsnijhoek vlak
De vlakke snijhoek heeft een grote invloed op de vorming van bramen in de snijrichting van het snijden van de onderrand. De vlakuitsnijhoek wordt gedefinieerd als de richting van de snijsnelheid (vectorsynthese van gereedschapssnelheid en voedingssnelheid) en de hoek tussen de oriëntaties van de kopvlakken van het werkstuk. De richting van het kopvlak van het werkstuk is van het inschroefpunt van het gereedschap naar het uitschroefpunt van het gereedschap. Zoals weergegeven in afbeelding 5, is Ψ de snijhoek van het vlak en is het bereik 0 graden<>
Figuur 5 Uitsnijhoek vlak
De testresultaten laten zien dat de braamhoogte verandert met de snedediepte, dat wil zeggen, de braam verandert van type I braam naar type II braam met de toename van de snijdiepte. De minimale freesdiepte die bramen van het type II produceert, wordt gewoonlijk de limietfreesdiepte genoemd, uitgedrukt in dcr. Afbeelding 6 toont het effect van een vlakke inloophoek en snedediepte op de braamhoogte bij het bewerken van een aluminiumlegering.
Fig.6 Braamvorm en vlakke snijhoek en snijdiepte
Uit figuur 6 blijkt dat hoe groter de uitsnijhoek van het vlak, hoe groter de snijdieptelimiet; wanneer de uitsnijhoek van het vlak groter is dan 120 graden, is de grootte van type I braam groter en is de grenssnedediepte voor de overgang naar type II braam ook groot. Daarom is een kleine snijhoek van het vlak bevorderlijk voor het genereren van bramen van het type II, omdat hoe kleiner de Ψ is, de ondersteunende stijfheid van het eindoppervlak relatief is verbeterd en de kans op vorming van bramen kleiner is.
Uit figuur 5 blijkt dat de grootte en richting van de voedingssnelheid een bepaalde invloed zal hebben op de grootte en richting van de samengestelde snelheid v, en vervolgens invloed zal hebben op de vlaksnijhoek en de vorming van bramen. Daarom geldt: hoe groter de invoersnelheid en de offsethoek van de uitgangsrand, hoe kleiner de Ψ, des te gunstiger is het om de vorming van grotere bramen te onderdrukken (zoals weergegeven in afbeelding 7).
Fig.7 Effect van voedingsrichting op braamvorming
03 Uitgangsvolgorde gereedschapsneus EOS
Tijdens vingerfrezen wordt de braamgrootte grotendeels bepaald door de uitgangsvolgorde van de gereedschapspunten. Zoals weergegeven in afbeelding 8: punt A is het punt op de kleine snijkant, punt C is het punt op de hoofdsnijkant en punt B is de top van de beitelneus. Aangenomen wordt dat de beitelneus scherp is, dat wil zeggen dat er geen rekening wordt gehouden met de radius van de beitelneusboog. Als de BC-rand als eerste het werkstuk verlaat en de AB-rand later het werkstuk verlaat, worden de spanen aan het bewerkte oppervlak scharnierend en naarmate het frezen vordert, worden de spanen uit het werkstuk geduwd, waardoor een grotere onderrand wordt gevormd en uitgesneden de snijrichting braamt. Als de AB-rand als eerste het werkstuk verlaat en de BC-rand later het werkstuk verlaat, scharniert de spaan op het overgangsoppervlak en wordt uit het werkstuk gesneden, waardoor een kleinere onderrand wordt gevormd die de braam in de snijrichting uitsnijdt.
De test toont aan dat: ①De uitgangsvolgorde van de beitelneus die de grootte van de braam vergroot, is: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② De door EOS geproduceerde resultaten zijn hetzelfde, maar bij dezelfde uitgangsvolgorde is de braamgrootte van plastic materialen groter dan die van brosse materialen.
De uitgangsvolgorde van de beitelneus is niet alleen gerelateerd aan de geometrische vorm van het gereedschap, maar ook aan factoren zoals voeding, freesdiepte, geometrische afmeting van het werkstuk en snijcondities. Het is een combinatie van verschillende factoren die van invloed zijn op braamvorming.
Afbeelding 8 De uitgangsvolgorde van de gereedschapsneus en de vorming van bramen
04 Andere factoren
① Freesparameters, freestemperatuur, snijomgeving, enz. zullen ook een zekere invloed hebben op de vorming van bramen. De impact van enkele hoofdfactoren zoals voedingssnelheid, freesdiepte, enz. wordt weerspiegeld door de theorie van de snijhoek van het vlak en de EOS-theorie van de volgorde van het verlaten van de gereedschapsneus. Ik zal hier niet in details treden.
②Hoe beter de plasticiteit van het werkstukmateriaal, hoe gemakkelijker het is om I-type bramen te vormen. Tijdens het eindfrezen van brosse materialen, als de voedingssnelheid of de snijhoek van het vlak groot is, is dit bevorderlijk voor de vorming van type III bramen (tekortkomingen).
③Wanneer de hoek tussen het eindoppervlak van het werkstuk en het bewerkte vlak groter is dan een rechte hoek, kan de vorming van bramen worden onderdrukt vanwege de verbeterde steunstijfheid van het eindoppervlak.
④Het gebruik van freesvloeistof is bevorderlijk voor het verlengen van de levensduur van het gereedschap, het verminderen van gereedschapsslijtage, het smeren van het freesproces en het verminderen van de braamgrootte.
⑤ Gereedschapsslijtage heeft een grote invloed op de vorming van bramen. Wanneer het gereedschap tot op zekere hoogte slijt, neemt de boog van de gereedschapspunt toe, niet alleen de grootte van de braam in de richting van de gereedschapsuitgang, maar ook de grootte van de bramen in de richting van het snijden van het gereedschap. Het mechanisme moet verder worden bestudeerd in de diepte.
⑥Andere factoren zoals gereedschapsmaterialen hebben ook een zekere invloed op de vorming van bramen. Onder dezelfde snijomstandigheden zijn diamantgereedschappen beter geschikt voor het onderdrukken van braamvorming dan andere gereedschappen.
Basismanieren om braamvorming bij vingerfrezen te beheersen
De vorming van freesbramen wordt door veel factoren beïnvloed. Het is niet alleen gerelateerd aan het specifieke freesproces, maar ook aan de structuur van het werkstuk, de geometrie van het gereedschap en andere factoren. Om freesbramen te verminderen, moet het ontstaan van bramen in veel opzichten worden gecontroleerd en verminderd.
01 Redelijk structureel ontwerp
De vorming van bramen wordt grotendeels beïnvloed door de structuur van het werkstuk. De structuur van het werkstuk is anders en de vorm en grootte van de bramen aan de randen na verwerking zijn ook heel anders. Als het werkstukmateriaal en de oppervlaktebehandeling vooraf zijn bepaald, zijn de geometrie en de rand van het werkstuk een belangrijke factor bij het bepalen van de vorming van bramen. Afbeelding 9 laat zien dat afschuining wordt toegevoegd aan het eindoppervlak van het werkstuk om bramen te verminderen.
Afbeelding 9 Methode voor afschuinen van de uitgangsrand toevoegen
02 Passende verwerkingsvolgorde
De bewerkingsvolgorde heeft ook een zekere invloed op de vorm en grootte van de stiftfrezen. Afhankelijk van de vorm en grootte van de bramen, zijn ook de werklast en de bijbehorende kosten van het ontbramen verschillend. Daarom is het selecteren van een geschikte bewerkingsvolgorde een effectieve manier om de ontbraamkosten te verlagen. Afbeelding 10 toont het gebruik van de juiste verwerkingsvolgorde om het genereren van grotere bramen te regelen.
Figuur 10 Selecteer de controlemethode voor de verwerkingsvolgorde
Als in figuur 10a eerst het gat wordt geboord en vervolgens het vlak wordt gefreesd, ontstaan er gemakkelijk grote uitsnij- en freesbramen op de gatomtrek; als eerst het vlak wordt gefreesd en daarna het gat wordt geboord, zijn er slechts kleine boor-in-snij bramen op de gatomtrek. Evenzo is in figuur 10b de grootte van de braam die wordt gevormd door eerst het bovenoppervlak te frezen en vervolgens de concave contour te frezen, kleiner dan die welke wordt gevormd door eerst de concave contour te bewerken en vervolgens het vlak te frezen.
03 Vermijd het terugtrekken van gereedschap
Het vermijden van het terugtrekken van gereedschap is een effectieve manier om braamvorming te voorkomen, omdat het terugtrekken van gereedschap de belangrijkste factor is voor braamvorming in de snijrichting. Meestal produceert de frees grotere bramen wanneer deze van het werkstuk wordt losgeschroefd en kleinere bramen wanneer deze in het werkstuk wordt geschroefd. Daarom moet worden vermeden dat de frees tijdens de verwerking zo veel mogelijk uitdraait. Net als in figuur 4 is de glitch geproduceerd met behulp van figuur 4b kleiner dan die geproduceerd in figuur 4a.
04 Selecteer een geschikte snijroute
Uit de vorige analyse blijkt dat wanneer de uitsnijhoek van het vlak kleiner is dan een bepaalde waarde, de grootte van de gegenereerde braam kleiner is. De snijhoek van het vlak kan worden gewijzigd door de freesbreedte, voedingssnelheid (grootte en richting) en rotatiesnelheid (grootte en richting) te wijzigen. Daarom kan het genereren van Type I bramen worden vermeden door een geschikt gereedschapspad te selecteren (zie afbeelding 11).
Afbeelding 11 Beheersing van de gereedschapspadmethode
Afbeelding 11a toont het traditionele zigzag-gereedschapspad en het gearceerde gedeelte in de afbeelding geeft het gedeelte aan waar grote bramen in de snijrichting kunnen ontstaan. Afbeelding 11b gebruikt een verbeterd gereedschapspad, waardoor het ontstaan van snijbramen kan worden voorkomen. Hoewel het gereedschapspad in Afb. 11b iets langer is dan dat in Afb. 11a en iets meer freestijd in beslag neemt, omdat er geen extra ontbraamproces nodig is, vergt het gebruik van Afb. 11a veel ontbraamtijd (hoewel het gearceerde deel in de afbeelding Dat wil zeggen, er zijn niet veel plaatsen waar de bramen worden gegenereerd, maar alle randen waar de bramen zich bevinden, moeten worden doorlopen bij daadwerkelijk ontbramen), dus over het algemeen is de snijroute die wordt weergegeven in afbeelding 11b beter dan de route die wordt weergegeven in afbeelding 11a wat betreft het beheersen van bramen.
05 Selecteer de juiste freesparameters
Freesparameters (zoals voeding per tand, freesbreedte, freesdiepte, geometrische hoek van het gereedschap, enz.) hebben een zekere invloed op de vorming van bramen. Tabel 1 somt verschillende principes op voor het selecteren van freesparameters om de braamgrootte te verkleinen.
Tabel 1 Braamsoorten en behandelingsmethoden
5 speciale ontbraammethodes
01 Elektrolytisch ontbramen
Het zogenaamde elektrolytisch ontbramen is een chemische ontbraammethode, waarmee na het bewerken, slijpen en stampen bramen kunnen worden verwijderd en de scherpe randen van metalen onderdelen kunnen worden afgerond of afgeschuind.
Een elektrolytische bewerkingsmethode waarbij elektrolyse wordt gebruikt om bramen van metalen onderdelen te verwijderen, afgekort als ECD in het Engels. Bevestig de gereedschapskathode (meestal van messing) in de buurt van het braamgedeelte van het werkstuk, met een bepaalde opening (meestal 0.3-1 mm) tussen de twee. Het geleidende deel van de gereedschapskathode is uitgelijnd met de braamrand en het andere oppervlak is bedekt met een isolerende laag, zodat de elektrolyse zich concentreert op het braamdeel. Voeg WeChat toe: Yuki7557 om 10G CNC-zelfstudie te verzenden
Tijdens de verwerking is de kathode van het gereedschap verbonden met de negatieve pool van de gelijkstroomvoeding en is het werkstuk verbonden met de positieve pool van de gelijkstroomvoeding. Een lagedruk elektrolyt (meestal natriumnitraat of natriumchloraat waterige oplossing) met een druk van 0.1 tot 0.3 MPa stroomt tussen het werkstuk en de kathode. Wanneer de gelijkstroomvoeding wordt ingeschakeld, wordt de braam verwijderd door anodische oplossing en weggenomen door de elektrolyt.
afbeelding
De elektrolyt is tot op zekere hoogte corrosief en het werkstuk moet na het ontbramen worden gereinigd en roestvrij gemaakt. Elektrolytisch ontbramen is geschikt voor het verwijderen van bramen in verborgen delen van kruisende gaten of delen met complexe vormen. De productie-efficiëntie is hoog en de ontbraamtijd duurt over het algemeen slechts enkele seconden tot tientallen seconden.
Deze methode wordt vaak gebruikt voor het ontbramen van tandwielen, spiebanen, drijfstangen, kleplichamen en krukasoliedoorgangsgaten, evenals het afronden van scherpe hoeken. Het nadeel is dat de buurt van de onderdeelbraam ook wordt onderworpen aan elektrolyse, het oppervlak zijn oorspronkelijke glans verliest en zelfs de maatnauwkeurigheid aantast.
02 Abrasive flow ontbramen
Abrasive Flow Machining (AFM) is een nieuw afwerk- en ontbraamproces dat eind jaren zeventig in het buitenland is ontwikkeld. Dit proces is vooral geschikt voor bramen die net in de afwerkingsfase zijn gekomen, maar voor kleine en lange gaten en metalen vormen met onredelijke bodems etc. zijn niet geschikt om te verwerken.
03 Magnetisch slijpen en ontbramen
Tijdens magnetisch slijpen wordt het werkstuk in het magnetische veld geplaatst dat wordt gevormd door de twee magnetische polen en worden magnetische schuurmiddelen in de opening tussen het werkstuk en de magnetische polen geplaatst. Onder invloed van de magnetische kracht worden de schuurmiddelen netjes langs de richting van de magnetische krachtlijn gerangschikt om een zachte en stijve magnetische slijpmachine te vormen. Borstel, wanneer het werkstuk roteert en axiaal trilt in het magnetische veld, zullen het werkstuk en het schuurmiddel ten opzichte van elkaar bewegen en zal de schuurborstel het oppervlak van het werkstuk slijpen; de magnetische slijpmethode kan het onderdeel efficiënt en snel slijpen en ontbramen, dat geschikt is voor onderdelen van verschillende materialen, verschillende afmetingen en verschillende structuren zijn een afwerkingsmethode met lage investering, hoge efficiëntie, brede toepassing en goede kwaliteit.
Op dit moment is het buitenland in staat geweest om de interne en externe oppervlakken van het roterende lichaam, platte onderdelen, tandwieltanden, complexe profielen, enz. te slijpen en te ontbramen, oxidehuid op draden te verwijderen en printplaten schoon te maken.
04 Thermisch ontbramen
Thermisch ontbramen (TED) is het wegbranden van de bramen door gebruik te maken van de hoge temperatuur die wordt gegenereerd na de deflagratie van het mengsel van waterstof en zuurstofgas of zuurstof en aardgas. Het is om zuurstof en zuurstof of aardgas en zuurstof in een gesloten vat te leiden en het te ontsteken via een bougie, zodat het mengsel in een oogwenk zal ontploffen en een grote hoeveelheid warmte-energie zal vrijgeven om bramen te verwijderen. Nadat het werkstuk echter is ontploft en verbrand, zal het geoxideerde poeder zich hechten aan het oppervlak van het werkstuk, dat moet worden schoongemaakt of gebeitst.
05 Mirai Krachtig ultrasoon ontbramen
De krachtige ultrasone ontbraamtechnologie van Mirai is een ontbraammethode die de laatste jaren populair is geworden. De reinigingsefficiëntie is 10 tot 20 keer die van gewone ultrasone reinigingsmachines. De gaatjes zijn gelijkmatig verdeeld in de watertank, zodat ultrasoon reinigen niet nodig is. Doseren kan binnen 5 tot 15 minuten tegelijk worden gedaan.
