Wzory i terminologia dotyczące frezowania

Frezowanie – definicje

Prędkość skrawania,v_c​

Jest to prędkość obwodowa punktu krawędzi skrawającej obracającego się narzędzia względem przedmiotu obrabianego.

Efektywna lub rzeczywista prędkość skrawania, v_e

Wskazuje prędkość obwodową na efektywnej średnicy (DC_ap). Wartość ta jest niezbędna do określenia rzeczywistych parametrów skrawania przy rzeczywistej głębokości skrawania (a_p). Jest ona szczególnie ważna przy obróbce frezami na okrągłe płytki, frezami trzpieniowymi z czołem kulistym i wszystkimi frezami o dużych promieniach naroża, a także frezami o kącie przystawienia mniejszym niż 90 stopni.​

Prędkość obrotowa wrzeciona, n

Liczba obrotów na minutę wykonywanych przez narzędzie frezarskie osadzone we wrzecionie. Jest to wartość zależna od obrabiarki, wyliczana na podstawie zalecanej prędkości skrawania dla danego rodzaju obróbki.

Posuw na ostrze, f_z

Wartość służąca do obliczania prędkości posuwu. Wartość posuwu na ostrze jest obliczana na podstawie zalecanej maksymalnej grubości wiórów.

Posuw na obrót, f_n

Dodatkowa wartość wskazująca, o jaką odległość w kierunku ruchu posuwowego przemieszcza się narzędzie podczas jednego pełnego obrotu. Jest to wartość używana specjalnie do obliczania prędkości posuwu i jest jednym z wyznaczników przy dobieraniu narzędzia do obróbki wykończeniowej.

Prędkość posuwu, v_f

Nazywany również posuwem minutowym, posuwem stołu lub posuwem obrabiarki. Jest to posuw narzędzia w stosunku do przedmiotu obrabianego w jednostce czasu zależny od posuwu na ostrze oraz liczby ostrzy we frezie. Liczba dostępnych ostrzy w narzędziu (z_n) może być zróżnicowana; służy ona do określenia prędkości posuwu, natomiast efektywna liczba ostrzy (z_c) określa liczbę zębów biorących udział w procesie skrawania w danym przejściu. Posuw na obrót (f_n) mierzony w mm/obr. (cale/obr.) jest wartością używaną specjalnie do obliczania prędkości posuwu, a jego wartość jest jednym z wyznaczników przy dobieraniu narzędzia do obróbki wykończeniowej.

Maksymalna grubość wiórów h_ex

Wartość ta zależy od zagłębienia narzędzia w materiał obrabianego przedmiotu i jest pozostaje w relacji z innymi parametrami (f_z), (a_e) i (k_r). Grubość wiórów należy brać pod uwagę przy doborze posuwu na ostrze, aby mieć pewność, że stosowana jest prędkość posuwu zapewniająca najwyższą produktywność.

Średnia grubość wiórów, h_m

Wartość stosowana do wyznaczania oporu właściwego skrawania, używana także do obliczania mocy skrawania netto.​

Objętościowa wydajność skrawania, Q  (cm³/min)

Objętość usuniętego metalu w jednostce czasu tj. centymetrach sześciennych na minutę (cale³/min). Jest ona wyznaczana na podstawie wartości głębokości skrawania w kierunku osiowym i promieniowym oraz prędkości posuwu.

Opór właściwy skrawania, k_ct

Stała materiałowa, która jest wykorzystywana do obliczania zapotrzebowania na moc i wyrażana w N/mm2

Czas przejścia, T_c  (min)

Długość drogi narzędzia (l_m) dzielona przez prędkość posuwu (v_f).​

Moc skrawania netto, P_c i sprawność, η_mt

Wartości charakteryzujące obrabiarkę, służące do wyznaczania mocy skrawania netto koniecznej przy zastosowaniu określonego frezu do danego rodzaju obróbki.​

Techniki frezowania – definicje

Liniowe zagłębianie skośne

Jednoczesny, prostoliniowy ruch posuwowy w kierunkach osiowym i promieniowym.

Frezowanie z interpolacją kołową

Kołowa droga narzędzia na stałym poziomie w osi Z (interpolacja kołowa).

Frezowanie z interpolacją śrubową

Kołowa droga narzędzia z jednoczesnym skośnym zagłębianiem (interpolacja śrubowa).

Waterline milling

Strategia stałych poziomów w osi Z.

Frezowanie punktowe

Frezowanie z małą głębokością skrawania, wykonywane za pomocą głowicy na płytki okrągłe lub frezu z czołem kulistym, podczas którego przez odpowiednie ustawienie powierzchni przedmiotu i narzędzia strefa skrawania zostaje przesunięta od osi obrotu narzedzia.

Wierszowanie

Ukształtowanie powierzchni ze śladami obróbkowymi powstającymi podczas wykonywania powierzchni falistych przylegającymi do siebie przejściami.

Wzory dla poszczególnych rodzajów frezów

Wzory dla frezów o prostej krawędzi skrawającej

Wzory dla frezów z płytkami okrągłymi

Frezy trzpieniowe z czołem kulistym

Wewnętrzna interpolacja śrubowa (trzy osie) lub kołowa (dwie osie)

Wersja obliczeniowa

Interpolacja w litym materiale przedmiotu, gdzie D_w = 0 i a_{e eff} = D_m/2​

Posuw na ostrze (mm)

Wytaczanie z interpolacją

Wzory dla zewnętrznej interpolacji śrubowej (trzy osie) lub kołowej (dwie osie)

Wersja obliczeniowa

Definicje dotyczące płytek frezarskich

Geometria płytki

Przy dokładniejszym przyjrzeniu się geometrii krawędzi skrawającej można zauważyć, że występują tam dwa ważne kąty:

• kąt natarcia (γ)

• kąt ostrza (β)

Makrogeometria jest dostosowywana do pracy w lekkich, przeciętnych lub ciężkich warunkach.

• Geometria L (lekka) jest bardziej dodatnia, ale charakteryzuje się mniej wytrzymałą krawędzią skrawającą (duży γ, mały β)

• Geometria H (ciężka) jest mocniejsza, ale charakteryzuje się mniej dodatnią krawędzią (mały γ, duży β)

Makrogeometria wpływa na wiele parametrów podczas skrawania. Płytka o mocnej krawędzi skrawającej może pracować przy wyższych obciążeniach, ale jednocześnie generuje wyższe opory skrawania, wpływa na zwiększenie zużycia energii i wytwarza więcej ciepła. Geometrie zoptymalizowane pod kątem określonych materiałów są oznaczane literami zgodnie z klasyfikacją materiałów wg ISO. Na przykład geometrie do żeliwa: -KL, -KM i -KH.

Geometria pytki w przekroju naroża

Najważniejszą częścią krawędzi skrawającej, mającą wpływ na jakość powierzchni, jest pomocnicza krawędź skrawająca b_s1 lub, jeśli ma to zastosowanie, wypukły odcinek łuku dogładzającej krawędzi wiper b_s2 albo promień naroża, r_ε.

Promień naroża, r Pomocnicza krawędź skrawająca (b_s1)krawędź dogładzająca Wiper (b_s2)

Definicje dotyczące narzędzi frezarskich

Kąt przystawienia, (k_r) (stopnie)

Kąt głównej krawędzi skrawającej we frezie (k_r) jest kluczowym czynnikiem wpływającym na kierunek siły całkowitej i grubość wiórów.​

Średnica frezu – D_c (mm)

Średnica frezu (D_c) wyznaczana jest od punktu (PK), w którym prosta przechodzącą przez główną krawędź skrawającą przecina się z prostą przechodzącą przez pomocniczą krawędź skrawającą.

Najważniejszą średnicą, którą należy brać pod uwagę, jest (D_cap) – efektywna średnica skrawania na rzeczywistej głębokości skrawania (a_p) – stosowana do obliczania rzeczywistej prędkości skrawania. D₃ to największa średnica frezu na płytki, w przypadku niektórych frezów jest ona równa D_c.​

Głębokość skrawania – a_p (mm)

Osiowa głębokość skrawania (a_p) to odległość między powierzchnią obrabianą a powierzchnią obrobioną mierzona wzdłuż osi obrotu narzędzia frezarskiego. Maksymalna wartość a_p jest ograniczana głównie przez długość krawędzi skrawających i moc napędów obrabiarki.

Innym kluczowym czynnikiem mającym znaczenie podczas obróbki zgrubnej jest moment obrotowy, natomiast dla obróbki wykończeniowej ważne jest uniknięcie wzbudzenia drgań.​

Szerokość frezowania, a_e (mm)

Promieniowa głębokość skrawania zwana szerokością frezowania (a_e) określa zagłębienie frezu w materiał w kierunku prostopadłym do osi obrotu. Parametr szczególnie ważny przy określaniu odstępów między kolejnymi przejściami w kierunku osiowym we frezowaniu wgłębnym oraz (z uwagi na unikanie wzbudzenia drgań) przy frezowaniu narożników, podczas którego istotne jest określenie maksymalnej wartości parametru a_e.

Zagłębienie promieniowe, a_e/D_c

Zagłębienie promieniowe to stosunek szerokości frezowania do średnicy frezu (a_e / D_c).

Liczba efektywnych krawędzi skrawających narzędzia, z_c

Stosowana do wyznaczania prędkości posuwu (v_f) i produktywności. Często ma kluczowe znaczenie dla przebiegu odprowadzania wiórów i stabilności obróbki.

Całkowita liczba krawędzi skrawających w narzędziu, z_n

Odległość między efektywnymi krawędziami skrawającymi, u

W przypadku niektórych frezów można wybierać wśród różnych podziałek: rzadkiej (-L), normalnej (-M), gęstej (-H). X dodany do kodu określa wersję frezu z nieco bardziej gęsta podziałką, niż ma to miejsce w przypadku konstrukcji podstawowej

Nierównomierna podziałka

Oznacza, że odstępy pomiędzy ostrzami frezu nie są równe. Jest to bardzo skuteczny sposób zapobiegania występowaniu drgań.​