При обработке на станках с ЧПУ многие факторы могут привести к ошибкам обработки, и одним из существенных факторов являетсярадиальное биение режущего инструмента. Радиальное биение напрямую влияет на минимально достижимую погрешность формы в идеальных условиях, а также на геометрическую точность обрабатываемой поверхности.
В реальных сценариях резания биение инструмента влияет на точность размеров, шероховатость поверхности, неравномерный износ инструмента и производительность инструментов с несколькими канавками. Чем больше биение, тем более нестабильным становится процесс обработки, что приводит к ухудшению результатов.
Причины радиального биения
Радиальное биение при фрезеровании с ЧПУ может быть вызвано производственными или сборочными ошибками инструмента или шпинделя, несоосностью между осью инструмента и осью вращения шпинделя, неправильным зажимом или специфическими условиями обработки.
1. Биение от самого шпинделя
К распространенным источникам радиального биения шпинделя относятся:
- Коаксиальное смещение между шейками шпинделя
- Неточности в подшипниках
- Перекос между подшипниками
- Прогиб шпинделя
Эти факторы обусловлены этапами производства и сборки машины. Таким образом, их трудно устранить во время работы, но они все же влияют на точность вращения шпинделя в разной степени в зависимости от метода обработки.
2. Смещение между центром инструмента и центром шпинделя
При установке инструмента, если его центр не совпадает с центром вращения шпинделя, радиальное биение неизбежно. Это смещение может быть вызвано:
- Плохое прилегание между инструментом и цангой
- Неправильная установка инструмента
- Проблемы с качеством инструмента
3. Влияние самого процесса механической обработки
Радиальные силы резания, возникающие во время обработки, могут усилить биение инструмента. Эти силы (составляющие общей силы резания) вызывают прогиб инструмента, изгиб заготовки и вибрацию, что значительно влияет на качество поверхности и точность размеров. Они зависят от:
- Параметры резки
- Материалы инструментов и заготовок
- Геометрия инструмента
- Метод смазки
- Стратегия обработки
Методы уменьшения радиального биения
Поскольку радиальное биение в первую очередь ухудшается под действием радиальных сил резания, снижение этих сил является ключом к минимизации биения. Ниже приведены несколько практических методов для достижения этой цели:
1. Используйте острые режущие инструменты
- Увеличенные углы наклонаСделайте инструменты более острыми, снизив силу резания и вибрацию.
- Большие углы разгрузкиУменьшите трение между боковой стороной инструмента и поверхностью заготовки, снижая вибрацию.
However, rake and relief angles should not be too large, or tool strength and heat dissipation may suffer. For roughing, smaller angles are acceptable; for finishing, use larger angles to ensure sharpness and minimize runout.
2. Используйте высокопрочные инструменты
Существует два основных способа повышения жесткости инструмента:
- Увеличение диаметра хвостовика: Увеличение диаметра хвостовика на 20% может уменьшить биение до 50% при том же усилии резания.
- Укоротите вылет инструмента: Более длинный вылет увеличивает прогиб инструмента, вызывая колебания биения и шероховатость поверхностей. Уменьшение вылета на 20% также может сократить биение примерно на 50%.
3. Обеспечьте гладкую поверхность граблей инструмента
Полированная передняя поверхность снижает трение стружки, силы резания и, в конечном итоге, биение инструмента.
4. Содержите конус шпинделя и цангу в чистоте
Перед установкой всегда очищайте конус шпинделя и цангу. Избегайте попадания пыли или мусора от обработки.
Кроме того, выбирайте инструменты сболее короткие свесыи применитьравномерное, соответствующее усилие смыкания— Не слишком туго и не слишком свободно.
5. Используйте правильную глубину реза
- Слишком светлыйПорез может привести к скольжению инструмента, что приведет к переменному биению и плохому качеству поверхности.
- Слишком тяжелыйРез увеличивает силу резания и прогиб инструмента, а также ухудшает биение и отделку.
Choose a balanced depth of cut based on the tool and material.
6. Используйте подъемное фрезерование для чистовой обработки
ВОбычное фрезерованиелюфт между ходовым винтом и гайкой постоянно меняется, вызывая неравномерную подачу, удары и вибрацию. Это влияет на качество поверхности и срок службы инструмента/станка.
При подъемном фрезерованиитолщина стружки и нагрузка на инструмент увеличиваются постепенно, что приводит к более гладкому резанию, особенно подходящему для чистовой обработки.
For roughing, climb milling is still preferred due to its higher productivity and longer tool life.
7. Используйте подходящие смазочно-охлаждающие жидкости
- Охлаждающие жидкости на водной основеВ основном способствуют охлаждению и мало влияют на силы резания.
- Смазочные материалы на масляной основе, с другой стороны, может значительно снизить силы резания за счет смазки, снижая трение как на граблинах, так и на разгрузочных поверхностях и, таким образом, уменьшая биение инструмента.
Заключительное примечание
На практике, если станок точно изготовлен и собран, а также используются надлежащие инструменты и процессы обработки, негативное влияние радиального биения инструмента на точность заготовки может быть значительно сведено к минимуму.
