Frezowanie otworów i wybrań/kieszeni

1. Liniowe zagłębianie skośne (2-osiowe)
2. Kołowe zagłębianie skośne (z interpolacją śrubową)
3. Poszerzanie otworu (wytaczanie)
4. Zewnętrzne frezowanie z interpolacją śrubową
5. Frezowanie wgłębne
6. Frezowanie z przybraniem osiowym
7. Metody wielu przejść
8. Frezowanie zamkniętych kieszeni lub kątów ostrych

Frezowanie otworów: tworzenie otwarcia

• Tworzenie otwarcia w litej powierzchni przedmiotu obrabianego
• Poszerzanie otworu lub wybrania
• Frezowanie zamkniętych kieszeni lub kątów ostrych

Tworzenie otwarcia w litej powierzchni przedmiotu obrabianego

Liniowe zagłębianie skośne

Frezowanie z przybraniem osiowym

Otwieranie rowka

Podczas frezowania otworu liniowe zagłębianie skośne (jednocześnie przy użyciu dwóch osi) jest zawsze preferowaną metodą względem frezowania z przybieraniem osiowym.

Frezowanie z przybraniem osiowym jest alternatywną metodą frezowania wgłębienia, ale formowane wióry są często długie a opory skrawania wysokie.

Otwieranie otworu lub wybrania

Wiercenie

Kołowe zagłębianie skośne

Zagłębianie skośne w obróbce wybrań

Wiercenie to tradycyjna i najszybsza metoda wykonania otworu, ale podczas obróbki niektórych materiałów łamanie wiórów może być utrudnione, a ponadto metoda ta nie jest na tyle elastyczna, by umożliwiać wykonywanie otworów o zróżnicowanych wielkościach krzekroju i kształtach innych niż okrągły.

Kołowe zagłębianie skośne zwane frezowaniem z interpolacją śrubową (przy użyciu trzech osi jednocześnie) to metoda mniej produktywna niż wiercenie otworu, która może jednak być dobrą alternatywą w następujących przypadkach:

• Otwory o dużej średnicy przy ograniczonej mocy obrabiarki
• Mniejsze serie produkcyjne. Zgodnie z praktyczną zasadą dla średnic powyżej 25 mm: frezowanie jest metodą opłacalną dla serii wynoszącej maks. około 500 otworów
• Gdy obróbka dotyczy otworów o różnorodnych rozmiarach
• Ograniczona przestrzeń magazynu narzędziowego na przechowywanie wierteł o różnych rozmiarach
• Wykonywanie otworów nieprzelotowych o płaskim dnie
• Pozbawione sztywności przedmioty cienkościenne
• Skrawanie przerywane
• Materiały trudne do wiercenia z powodu złego łamania i odprowadzania wiórów
• Ciecz obróbkowa nie jest dostępna
• Podczas frezowania wybrań/kieszeni („otworów nieokrągłych”)

Techniki obróbki - przykład

Otwieranie wybrania/kieszeni

Wiercenie i frezowanie z interpolacją kołową	Wiercenie i frezowanie wgłębne	Kołowe zagłębianie skośne
Zalety + Duża wydajność skrawania otworów nieokrągłych + Pierwszy wybór w obróbce tytanowych części konstrukcyjnych ram w przemyśle lotniczym Wady – Wymaga stabilnej obrabiarki – Odprowadzanie wiórów – obrabiarka pozioma – Wymaga precyzyjnego zaprogramowania	Zalety + Umożliwia rozwiązanie problemów związanych z długim wysięgiem + Łatwe do zaprogramowania, możliwość wykonania na obrabiarkach starszego typu i obrabiarkach wielowrzecionowych Wady – Mała wydajność skrawania	Zalety + Mniejsza liczba narzędzi (wiertło nie jest potrzebne) + Elastyczność (duży zakres rozmiarów) + Nie jest potrzebna ciecz obróbkowa = dobre rozwiązanie do obrabiarek otwartych + Przeznaczone do wszystkich koncepcji i konfiguracji obrabiarek Wady – Gorsza produktywność przy obróbce dużych wybrań
Podstawowa technika obróbki kieszeni	Doskonałe rozwiązanie do obróbki na długich wysięgach	Podstawowy wybór do obróbki wybrań 3D

Poszerzanie otworu lub wybrania

Wytaczanie

Kołowe zagłębianie skośne (z interpolacją śrubową)

Frezowanie z interpolacją kołową

Poszerzanie otworu

Wytaczanie jest zazwyczaj najszybszą metodą z tych samych powodów co wiercenie, ale frezowanie otworu jest czasami dobrą alternatywą. Można użyć dwóch alternatywnych metod frezowania: zagłębiania z interpolacją śrubową (trzy osie) lub z interpolacją kołową (dwie osie). Kołowe zagłębianie skośne (z interpolacją śrubową) jest preferowaną metodą, gdy głębokość otworu przekracza maksymalną wartość osiowej głębokości skrawania a_p, lub w zastosowaniach wrażliwych na drgania. Ponadto kołowe zagłębianie skośne daje w efekcie lepszą okrągłość/współosiowość otworów, zwłaszcza przy długich wysięgach. Zarówno w przypadku frezowania z interpolacją kołową, jak i śrubową, poprawę odchyłki okrągłości przynosi obracanie przedmiotu obrabianego zamiast przesuwania frezu po okręgu.

Poszerzanie wybrania

Wewnętrzne frezowanie walcowo-czołowe i frezowanie wgłębne wymagają wykonania otworu początkowego i można je porównywać do zagłębiania skośnego w litym materiale.

• Zagłębianie skośne (trzy osie) ma przewagę, ponieważ wymaga użycia tylko jednego narzędzia i może służyć do tworzenia kształtów trójwymiarowych, dzięki czemu nadaje się do frezowania profilowego. Przy zastosowaniu skrawania z dużym posuwem (lekkiego i szybkiego), całkowita siła skrawania będzie kierowana korzystnie, w sposób maksymalnie ograniczający drgania
• Frezowanie wgłębne często rozwiązuje problemy z długimi wysięgami i/lub głębokimi wybraniami
• Wewnętrzne frezowanie walcowo-czołowe wymaga dłuższego programowania, ale jest szybsze

Wewnętrzne frezowanie walcowo-czołowe

Frezowanie wgłębne

Usuwanie naddatku pozostałego po obróbce zgrubnej

Po zakończeniu obróbki zgrubnej zagłębienia często pozostaje naddatek, zwłaszcza w narożnikach.Frezowanie wgłębne przy użyciu frezu o mniejszej średnicy to jedna z metod osiągnięcia kształtu bliskiego ostatecznemu. Metoda wielu przejść (lekkich i szybkich) to kolejna technika, używana często do frezowania narożników. Frezowanie trochoidalne to odmiana techniki wielu przejść, stosowana także do frezowania rowków, kieszeni itp.

Frezowanie wgłębne w narożnikach

Technika wielu przejść – lekka i szybka

Technika wielu przejść w narożnikach

Frezowanie trochoidalne

Jak otworzyć/poszerzyć wybranie lub kieszeń

Są dwie wyraźne strategie:

1. Frezowanie z interpolacją śrubową tj. kołowym zagłębianiem skośnym (trzy osie) – mała wartość a_p

Użyć frezu z małym kątem przystawienia. Alternatywą jest też frez na płytki okrągłe.

Ta „lekka i szybka” technika zapewnia doskonałą wydajność skrawania metalu i jest pierwszym wyborem w przypadku mniej stabilnych obrabiarek (wg ISO 40) oraz w przypadkach, gdy zagłębienie ma profilowany kształt, np. w obróbce form i matryc.

Uwaga: Unikać obróbki do ścianek ustawionych pod kątem 90°, ponieważ wpływ niskiego kąta przyłożenia zostanie utracony, gdyż osiowa głębokość skrawania radykalnie wzrośnie.

Parametry skrawania:

• Maksymalna średnica frezu = 1,5 x promień narożnika na przedmiocie
• Kołowe zagłębianie skośne – przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara
• Wprowadzenie narzędzia w materiał po łuku (z interpolacją kołową)
• Promieniowa głębokość skrawania a_e = maks. 70% DC
• Osiowa głębokość skrawania dla frezu na płytki okrągłe = maks. 25% iC
• Promień okręgu toru narzędzia w narożnikach = DC
• Zmniejszyć prędkość posuwu definiowanej dla osi narzędzia, kiedy ruch posuwowy nie jest prowadzony po linii prostej - np. w narożnikach

2. Frezowanie z interpolacją kołową (dwie osie) – duża wartość a_p

Wywiercić otwór, następnie użyć frezu trzpieniowego lub frezu o długich krawędziach skrawających.Typowy obszar zastosowań to obróbka ram tytanowych dla branży lotniczej.

Zastosowania – porady

Należy zapewnić dobre odprowadzanie wiórów, aby zapobiec ich przecinaniu lub zakleszczaniu się:

• Preferowane jest wrzeciono poziome (ISO 50)
• Chłodziwo lub sprężone powietrze pod wysokim ciśnieniem lub wewnętrzne doprowadzanie chłodziwa
• Średnica narzędzia DC nie powinna być większa niż 75% średnicy otworu Użyć dużej wartości osiowej głębokości skrawania – maksymalnie a_e = 2 x DC

Wejście w materiał otworu po wierceniu powinno odbywać się po łuku:

• Kontrolować szerokość frezowania, maksymalnie a_e = 30% DC

Kontrolować szerokość frezowania, aby maksymalnie ograniczyć drgania w narożnikach i maksymalnie zwiększyć produktywność:

• W narożnikach stosować najwięszy możliwie promień toru narzędzia, programowanie spiral morph
• Użyć możliwie największej średnicy skrawania DC, a pozostały naddatek frezować osobno narzędziem nie większym niż 1,5 x promień zaokrąglenia narożnika

Mały promień naroża	Tor narzędzia wg programu spiral morph