ТехИнфо

Технологическая   информация

Обеспечение качества при высокоскоростной обработке


Для изготовления деталей из легких сплавов применяют высокоскоростную обработку(400-3000 м/мин) с использованием твердосплавных фрез диаметром 3...32 мм с цилиндрическими хвостовиками.

Из-за малых величин подач порядка 0,005 мм/зуб предъявляются высокие требования к точности закрепления концевых фрез с биением не более 0,005 мм. При частотах вращения до 30 000 мин-1 необходимо, чтобы режущий инструмент и патрон для его закрепления в сборе были сбалансированы по классу точности балансировки не хуже G 6,3. Как установлено этим требованиям наиболее полно отвечают такие вспомогательные инструменты, как термопатрон и цанговый патрон.

Для установления зависимостей шероховатости обработанной поверхности от глубины резания выполняли обработку заготовок из алюминиевого сплава марки АМГ16 на. 5-координатном станке с ЧПУ мод. С 800 U HERMLE (Германия), оснащенным шпинделем HSK 63А. Фрезеровали пазы шириной 16 мм с различной глубиной твердосплавными двузубыми концевыми фрезами с цилиндрическим хвостовиком диаметром 16 мм с длиной рабочей части 70 мм и радиусом закругления 2 мм, предназначенными для высокопроизводительного фрезерования цветных металлов.

Эксперименты проводили с приприменением стандартных вспомогательных инструментов с вылетом от торца шпинделя равным 95 мм.

Обработку вели с частотой вращения 12000 мин-1 (скорость резания 603 м/мин), при подаче 0,2 мм/зуб со скоростью подачи 4800 мм/мин с шириной обрабатываемой поверхности 16 мм. Глубину резания в ходе фрезерования изменяли с 0,5 мм до 4,5 мм (объем срезаемой стружки — от 154 до 367 см3/мин). Измерение шероховатости обработанной поверхности осуществлялась профилометром «Mitutoyo» (Япония). При обработке в течение первых 10 мин при закреплении фрезы в цанговом патроне выход за пределы шероховатости Ra 1,25, как критерия качества обработки, происходил при глубинах резания порядка 2...2,3 мм. Фрезерование с использованиием термопатрона при тех же условиях обеспечивало обработку в пределах шероховатости Ra 1,25 при глубинах резания до 3,8 мм (рис. 1).

Зависимость шероховатости поверхности от глубины резания

Рис. 1. Зависимость шероховатости поверхности от глубины резания

При тех же условиях испытывали удлиненные патроны, имеющие вылет от торца шпинделя равный 160 мм. При закреплении фрез в удлиненных цанговых патронах выход за пределы шероховатости Ra 1,25 происходил при глубине резания 0,8 мм.

При применении удлиненных термопатронов была достигнута глубина резания 1,8 мм с шероховатостью менее Ra 1,25.

Также проводили испытания стандартных патронов для установления зависимости шероховатости обработанной поверхности от времени резания с учетом изнашивания режущей части фрез. Каждый раз устанавливали в патроне новые фрезы в состоянии поставки и вели обработку с глубиной резания 1 мм.

Зависимость шероховатости поверхности от времени резания

Рис. 2. Зависимость шероховатости поверхности от времени резания

Из рис. 2 следует, что при использовании цангового патрона требуемая шероховатость обеспечивается в 1.5 раза дольше, чем при использовании термопатрона. Это может быть объяснено тем, что по мере нарастания износа фрезы спектр частот вибраций технологической системы смещается в диапазон, в котором цанговый патрон лучше демпфирует эти вибрации.