De bramen na het bewerken zijn erg vervelend. De aanwezigheid van bramen vermindert niet alleen de bewerkingsnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van het werkstuk, maar beïnvloedt ook de prestaties van het product en veroorzaakt soms zelfs ongelukken. Voor het gegenereerde braamprobleem gebruiken mensen meestal het ontbraamproces om het op te lossen. Ontbramen is een niet-productief proces, dat niet alleen de productkosten verhoogt en de productiecyclus van het product verlengt, maar er ook voor zorgt dat het hele product wordt gesloopt als gevolg van onjuist ontbramen, wat economische verliezen veroorzaakt. In dit artikel analyseert de auteur eerst systematisch de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de vorming van freesbramen, en bespreekt hij de methoden en technologieën voor het verminderen en beheersen van freesbramen vanaf het structurele ontwerp tot het hele fabricageproces.
1. De belangrijkste vorm 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).
Afbeelding Afbeelding 1 Bramen gevormd door vingerfrezen
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 van formaat, moeilijk te verwijderen en hogere verwijderingskosten), Type II bramen (kleiner van formaat Small, kunnen niet of gemakkelijk worden verwijderd) en type III bramen zijn negatieve bramen (zie afbeelding 2).
afbeelding
Figuur 2 Soorten bramen in de snijrichting die tijdens het frezen uit de onderrand worden gesneden
Ten tweede, 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.
afbeelding
Fig.3 Causaal regelschema van freesbraamvorming
1. 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.
2. Vlakke snijhoek
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.
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 4 toont het effect van een vlakke inloophoek en snedediepte op de braamhoogte bij het bewerken van een aluminiumlegering.
afbeelding
Figuur 4 Braamvorm en vlakke snijhoek en snedediepte
Uit figuur 4 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 φ is, de ondersteunende stijfheid van het eindoppervlak relatief is verbeterd en de bramen zich minder snel zullen vormen.
De grootte en richting van de voedingssnelheid hebben een bepaalde invloed op de grootte en richting van de composietsnelheid v, en hebben vervolgens invloed op de snijhoek van het vlak en de vorming van bramen. Daarom geldt: hoe groter de invoersnelheid en de offsethoek van de uitvoerrand , hoe kleiner φ, wat meer bevorderlijk is voor het onderdrukken van de vorming van grotere bramen (zie afbeelding 5).
afbeelding
Fig.5 Effect van voedingsrichting op braamvorming
3. Uitgangsvolgorde gereedschapsneus EOS
Tijdens vingerfrezen wordt de braamgrootte grotendeels bepaald door de uitgangsvolgorde van de gereedschapspunten. Zoals weergegeven in afbeelding 6: 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.
afbeelding
Afbeelding 6 De uitgangsvolgorde van de gereedschapsneus en de vorming van bramen
het experiment laat zien:
①De volgorde van het verlaten van de gereedschapsneus ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA waardoor de braamgrootte achtereenvolgens toeneemt.
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.
4. De invloed van 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 gereedschapsmateriaal hebben ook een zekere invloed op braamvorming. Onder dezelfde snijomstandigheden zijn diamantgereedschappen beter geschikt voor het onderdrukken van braamvorming dan andere gereedschappen.
Drie, de basismanier om de vorming van freesbramen 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.
1. 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 werkstukgeometrie en randen een belangrijke factor bij het bepalen van de braamvorming.
2. Passende verwerkingsvolgorde
Zoals te zien is in figuur 7, heeft de bewerkingsvolgorde ook een zekere invloed op de vorm en grootte van 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
(a) (b)
Figuur 7 Selecteer de controlemethode voor de verwerkingsvolgorde
Als in Fig. 8a eerst het gat wordt geboord en vervolgens het vlak wordt gefreesd, ontstaan er gemakkelijk grote snij- en freesbramen op de gatomtrek; als eerst het vlak wordt gefreesd en daarna het gat wordt geboord, zijn er slechts kleine boor- en snijbramen op de gatomtrek. Evenzo is in figuur 8b 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.
afbeelding
(a) (b)
Afbeelding 8 Beheersing van de gereedschapspadmethode
3. Vermijd het verlaten van het 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.
4. Selecteer de juiste 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 ontstaan van type I bramen worden vermeden door een geschikt gereedschapspad te kiezen.
5. Selecteer de juiste freesparameters
Freesparameters (zoals voeding per tand, freesbreedte, freesdiepte en geometrische hoek van het gereedschap, enz.) hebben een zekere invloed op de vorming van bramen.
De vorming van freesbramen wordt door vele factoren beïnvloed, de belangrijkste factoren zijn: het verlaten/betreden van het gereedschap, de snijhoek van het vlak, de volgorde van het verlaten van de beitelneus, freesparameters, enz. De uiteindelijke vorm en grootte van de braam is het resultaat van een combinatie van factoren.
Beginnend met het hele proces van het ontwerp van de werkstukstructuur, de opstelling van de verwerkingstechnologie, het freesverbruik en de gereedschapskeuze, analyseert dit document de belangrijkste factoren die van invloed zijn op het frezen van bramen en stelt het de methode voor om de freesroute te regelen, de juiste verwerkingsvolgorde te selecteren en te verbeteren het structuurontwerp. De technologie, het proces en de methode voor het onderdrukken of verminderen van freesbramen, zoals de methode, bieden een haalbare technische oplossing voor het actief beheersen van de grootte van bramen, het verbeteren van de productkwaliteit, het verlagen van de kosten en het verkorten van de productiecyclus bij het frezen.
