Der Metallschneideprozess wird oft von der Bildung von Graten begleitet. Das Vorhandensein von Graten verringert nicht nur die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität des Werkstücks, sondern beeinträchtigt auch die Leistung des Produkts und verursacht manchmal sogar Unfälle. Das Entgraten ist ein unproduktiver Prozess, der nicht nur die Produktkosten erhöht und den Produktproduktionszyklus verlängert, sondern auch zum Ausschuss des gesamten Produkts aufgrund unsachgemäßen Entgratens führt, was zu wirtschaftlichen Verlusten führt.
Da das Entgraten so mühsam ist, ist es besser, einen Weg zu finden, es von der Quelle aus zu kontrollieren. Heute lernen wir, wie man die Gratbildung beim Schaftfräsen reduziert.
Hauptformen von Graten beim Schaftfräsen
Nach dem Klassifizierungssystem der Schnittbewegungs-Schneidkantengrate umfassen die beim Schaftfräsen erzeugten Grate hauptsächlich Grate auf beiden Seiten der Hauptkante, Grate in Schnittrichtung des seitlichen Schnitts, Grate in Schnittrichtung des unteren Schnitts, und Einspeisung und Einspeisung. Es gibt fünf Formen von gerichteten Graten (siehe Abbildung 1).
Im Allgemeinen hat der von der Unterkante ausgeschnittene Grat in Schnittrichtung im Vergleich zu anderen Graten die Eigenschaften einer großen Größe und einer schwierigen Entfernung. Aus diesem Grund nimmt diese Arbeit den Schnittrichtungsgrat, der aus der unteren Kante geschnitten wird, als Hauptforschungsgegenstand für die Durchführung der Forschung. Je nach Größe und Form der Grate in Schnittrichtung der Unterkante beim Schaftfräsen können sie in die folgenden drei Typen eingeteilt werden: Grate vom Typ I (größer, schwieriger zu entfernen und höhere Entfernungskosten), Typ II Grate (kleinere Größe Small, können nicht entfernt oder leicht entfernt werden) und Grate vom Typ III sind negative Grate (wie in Abbildung 2 gezeigt).
Bild 2 Arten von Graten in Schnittrichtung, die beim Fräsen aus der Unterkante herausgeschnitten werden
Die Hauptfaktoren, die die Bildung von Schaftfräsgraten beeinflussen
Die Gratbildung ist ein sehr komplexer Prozess der Materialverformung. Verschiedene Faktoren wie Materialeigenschaften des Werkstücks, Geometrie, Oberflächenbehandlung, Werkzeuggeometrie, Werkzeugschneidbahn, Werkzeugverschleiß, Schnittparameter und die Verwendung von Kühlmittel wirken sich alle direkt auf die Gratbildung aus. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm von Faktoren, die Schaftfräsgrate beeinflussen. Unter bestimmten Fräsbedingungen hängen Form und Größe von Schaftfräsgraten von der kombinierten Wirkung verschiedener Einflussfaktoren ab, aber unterschiedliche Faktoren haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Gratbildung.
01 Werkzeugeintritt/-austritt
Im Allgemeinen ist der Grat, der beim Herausschrauben des Werkzeugs aus dem Werkstück entsteht, größer als der Grat, der beim Einschrauben des Werkzeugs in das Werkstück entsteht. Wie in Abbildung 4 gezeigt, zeigt Abbildung 4a die Endfläche des Werkzeugs, die aus dem Werkstück herausgeschraubt wird, was dazu neigt, größere Grate vom Typ I zu erzeugen, während in Abbildung 4b das Werkzeug in das Werkstück eingeschraubt wird und die erzeugten Grate sind normalerweise Grate vom Typ II. Fügen Sie WeChat hinzu: Yuki7557, um ein 10G-CNC-Tutorial zu senden
Abb.4 Auswirkung des Fräsverfahrens auf die Gratbildung
02 Planer Ausschnittwinkel
Der Hobelschnittwinkel hat großen Einfluss auf die Gratbildung in Schnittrichtung beim Unterkantenfräsen. Der Hobelausschnittwinkel ist definiert als die Richtung der Schnittgeschwindigkeit (Vektorsynthese aus Werkzeuggeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit) und der Winkel zwischen den Orientierungen der Werkstückstirnflächen. Die Richtung der Werkstückstirnfläche verläuft vom Werkzeug-Einschraubpunkt zum Werkzeug-Ausschraubpunkt. Wie in Abbildung 5 gezeigt, ist Ψ der ebene Schnittwinkel und sein Bereich ist 0 Grad<>
Abbildung 5 Planer Ausschnittswinkel
Die Testergebnisse zeigen, dass sich die Grathöhe mit der Schnittiefe ändert, d. h. der Grat ändert sich von Typ-I-Grat zu Typ-II-Grat mit zunehmender Schnitttiefe. Die minimale Frästiefe, die Grate vom Typ II erzeugt, wird normalerweise als Grenzschnitttiefe bezeichnet und in dcr ausgedrückt. Abbildung 6 zeigt die Auswirkung des flachen Anstellwinkels und der Schnitttiefe auf die Grathöhe bei der Bearbeitung einer Aluminiumlegierung.
Abb.6 Gratform und Planschnittwinkel und Schnitttiefe
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass die Grenzschnitttiefe umso größer ist, je größer der ebene Ausschnittswinkel ist; Wenn der ebene Ausschnittswinkel größer als 120 Grad ist, ist die Größe des Grats vom Typ I größer, und die Grenzschnitttiefe für den Übergang zum Grat vom Typ II ist ebenfalls groß. Daher ist ein kleiner ebener Schnittwinkel der Erzeugung von Graten des Typs II förderlich, da die Stützsteifigkeit der Endfläche relativ verbessert wird, je kleiner Ψ ist, und es ist weniger wahrscheinlich, dass sich Grate bilden.
Aus Bild 5 ist ersichtlich, dass die Größe und Richtung der Vorschubgeschwindigkeit einen gewissen Einfluss auf die Größe und Richtung der Verbundgeschwindigkeit v haben und sich dann auf den Hobelschnittwinkel und die Gratbildung auswirken. Je größer daher die Vorschubgeschwindigkeit und der Austrittskantenversatzwinkel , je kleiner Ψ, desto förderlicher ist die Unterdrückung der Bildung größerer Grate (wie in 7 gezeigt).
Abb.7 Einfluss der Vorschubrichtung auf die Gratbildung
03 Werkzeugnase-Ausgangssequenz EOS
Beim Schaftfräsen wird die Gratgröße maßgeblich durch die Austrittsreihenfolge der Werkzeugspitzen bestimmt. Wie in Abbildung 8 gezeigt: Punkt A ist der Punkt auf der Nebenschneide, Punkt C ist der Punkt auf der Hauptschneide und Punkt B ist die Spitze der Werkzeugspitze. Es wird angenommen, dass die Werkzeugspitze scharf ist, dh der Radius des Werkzeugschneidenbogens wird nicht berücksichtigt. Wenn die BC-Kante zuerst aus dem Werkstück austritt und die AB-Kante später aus dem Werkstück austritt, werden die Späne an der bearbeiteten Oberfläche angelenkt, und während des Fräsens werden die Späne aus dem Werkstück herausgedrückt, bilden eine größere untere Kante und schneiden aus die Schnittrichtung Grate. Wenn die AB-Kante zuerst aus dem Werkstück austritt und die BC-Kante später aus dem Werkstück austritt, hängt der Span an der Übergangsfläche und wird aus dem Werkstück geschnitten, wodurch eine kleinere untere Kante gebildet wird, die den Schnittrichtungsgrat ausschneidet.
Der Test zeigt Folgendes: ①Die Austrittssequenz der Werkzeugnase, die die Größe des Grats erhöht, ist: ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA. ② Die von EOS erzielten Ergebnisse sind die gleichen, aber bei gleicher Ausgangssequenz ist die Gratgröße, die von Kunststoffmaterialien erzeugt wird, größer als die von spröden Materialien.
Die Austrittsfolge der Werkzeugspitze hängt nicht nur von der geometrischen Form des Werkzeugs ab, sondern auch von Faktoren wie Vorschubgeschwindigkeit, Frästiefe, geometrische Größe des Werkstücks und Schnittbedingungen. Es ist eine Kombination verschiedener Faktoren, die einen Einfluss auf die Gratbildung haben.
Bild 8 Austrittsfolge der Werkzeugnase und Gratbildung
04 Andere Faktoren
① Fräsparameter, Frästemperatur, Schnittumgebung usw. haben ebenfalls einen gewissen Einfluss auf die Gratbildung. Der Einfluss einiger Hauptfaktoren wie Vorschubgeschwindigkeit, Frästiefe usw. wird durch die Theorie des ebenen Schnittwinkels und die EOS-Theorie der Werkzeugspitzen-Austrittsfolge widergespiegelt. Ich werde hier nicht ins Detail gehen.
②Je besser die Plastizität des Werkstückmaterials ist, desto leichter lassen sich I-Grate bilden. Wenn beim Schaftfräsen von spröden Materialien die Vorschubgeschwindigkeit oder der ebene Schnittwinkel groß ist, begünstigt dies die Bildung von Graten vom Typ III (Mängel).
3. Wenn der Winkel zwischen der Endfläche des Werkstücks und der bearbeiteten Ebene größer als ein rechter Winkel ist, kann die Bildung von Graten aufgrund der verbesserten Stützsteifigkeit der Endfläche unterdrückt werden.
④Die Verwendung von Fräsflüssigkeit trägt dazu bei, die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern, den Werkzeugverschleiß zu verringern, den Fräsprozess zu schmieren und die Gratgröße zu verringern.
⑤ Der Werkzeugverschleiß hat großen Einfluss auf die Gratbildung. Wenn das Werkzeug bis zu einem gewissen Grad verschleißt, nimmt der Bogen der Werkzeugspitze zu, nicht nur die Größe des Grats in Richtung des Werkzeugaustritts nimmt zu, sondern auch die Größe der Grate in Richtung der Werkzeugschneide. Der Mechanismus muss weiter in der Tiefe untersucht werden.
⑥Andere Faktoren wie z. B. Werkzeugmaterialien haben ebenfalls einen gewissen Einfluss auf die Gratbildung. Unter den gleichen Schnittbedingungen sind Diamantwerkzeuge zur Unterdrückung der Gratbildung förderlicher als andere Werkzeuge.
Grundlegende Methoden zur Kontrolle der Gratbildung beim Schaftfräsen
Die Bildung von Schaftfräsgraten wird von vielen Faktoren beeinflusst, sie hängt nicht nur mit dem spezifischen Fräsprozess zusammen, sondern auch mit der Werkstückstruktur, der Werkzeuggeometrie und anderen Faktoren. Um Schaftfräsgrate zu reduzieren, muss die Gratbildung unter vielen Aspekten kontrolliert und reduziert werden.
01 Angemessene konstruktive Gestaltung
Die Gratbildung wird maßgeblich von der Struktur des Werkstücks beeinflusst. Die Struktur des Werkstücks ist unterschiedlich, und auch Form und Größe der Grate an den Kanten nach der Bearbeitung sind sehr unterschiedlich. Sind Werkstückmaterial und Oberflächenbehandlung vorgegeben, sind Geometrie und Kante des Werkstücks ein wichtiger Faktor für die Gratbildung. Abbildung 9 zeigt, dass der Endfläche des Werkstücks eine Abfasung hinzugefügt wird, um Grate zu reduzieren.
Abbildung 9 Methode zum Anfasen der Austrittskante hinzufügen
02 Geeignete Verarbeitungsreihenfolge
Auch die Bearbeitungsreihenfolge hat einen gewissen Einfluss auf Form und Größe der Schaftfräsergrate. Je nach Form und Größe der Grate sind auch der Arbeitsaufwand und die damit verbundenen Kosten für das Entgraten unterschiedlich. Daher ist die Auswahl einer geeigneten Bearbeitungsreihenfolge ein effektiver Weg, um die Kosten für das Entgraten zu reduzieren. Fig. 10 zeigt die Verwendung einer geeigneten Verarbeitungssequenz, um die Erzeugung größerer Grate zu kontrollieren.
Abbildung 10 Wählen Sie die Methode zur Steuerung der Verarbeitungssequenz aus
Wenn in Fig. 10a zuerst das Loch gebohrt und dann die Ebene gefräst wird, werden am Lochumfang leicht große Schneid- und Fräsgrate erzeugt; Wird zuerst der Hobel gefräst und dann das Loch gebohrt, entstehen nur kleine Bohr-Schneid-Grate am Lochumfang. In ähnlicher Weise ist in Fig. 10b die Grße des Grats, der zuerst durch Fräsen der oberen Fläche und dann durch Fräsen der konkaven Kontur gebildet wird, kleiner als diejenige, die durch zuerst maschinelles Bearbeiten der konkaven Kontur und dann durch Fräsen der Ebene gebildet wird.
03 Werkzeugrückzug vermeiden
Das Vermeiden des Werkzeugrückzugs ist ein wirksames Mittel zur Vermeidung von Gratbildung, da der Werkzeugrückzug der Hauptfaktor für die Gratbildung in Schnittrichtung ist. Typischerweise erzeugt der Fräser größere Grate, wenn er vom Werkstück abgeschraubt wird, und kleinere Grate, wenn er in das Werkstück eingeschraubt wird. Daher sollte der Fräser während der Bearbeitung so weit wie möglich vermieden werden, durchzudrehen. Wie in Fig. 4 ist der unter Verwendung von Fig. 4b erzeugte Störimpuls kleiner als der in Fig. 4a erzeugte.
04 Wählen Sie eine geeignete Schnittroute
Aus der vorherigen Analyse ist ersichtlich, dass, wenn der Ausschnittswinkel der Ebene kleiner als ein bestimmter Wert ist, die Größe des erzeugten Grats kleiner ist. Der Hobelschnittwinkel kann durch Änderung der Fräsbreite, des Vorschubs (Betrag und Richtung) und der Drehzahl (Betrag und Richtung) verändert werden. Daher kann die Erzeugung von Graten des Typs I vermieden werden, indem ein geeigneter Werkzeugweg ausgewählt wird (siehe Abbildung 11).
Abbildung 11 Steuerung der Werkzeugwegmethode
Fig. 11a zeigt den traditionellen Zickzack-Werkzeugweg, und der schattierte Teil in der Figur zeigt den Teil an, wo große Grate in Schnittrichtung erzeugt werden können. Fig. 11b verwendet einen verbesserten Werkzeugweg, der die Erzeugung von Schneidgraten vermeiden kann. Obwohl der Werkzeugweg in Abb. 11b etwas länger ist als der in Abb. 11a und etwas mehr Fräszeit benötigt, da kein zusätzlicher Entgratprozess erforderlich ist, erfordert die Verwendung von Abb. 11a viel Entgratzeit (obwohl der schraffierte Teil in der Abbildung Das heißt, es gibt nicht viele Stellen, an denen die Grate erzeugt werden, aber alle Kanten, an denen sich die Grate befinden, müssen beim tatsächlichen Entgraten überquert werden), so dass im Allgemeinen die in 11b gezeigte Schnittroute besser ist als die in 11b gezeigte Route 11a im Hinblick auf die Kontrolle von Graten.
05 Geeignete Fräsparameter auswählen
Schaftfräsparameter (wie Vorschub pro Zahn, Schaftfräserbreite, Schaftfrästiefe, geometrischer Winkel des Werkzeugs etc.) haben einen gewissen Einfluss auf die Gratbildung. Tabelle 1 listet mehrere Prinzipien für die Auswahl von Schaftfräsparametern auf, um die Gratgröße zu reduzieren.
Tabelle 1 Bohrertypen und Behandlungsmethoden
5 spezielle Entgratverfahren
01 Elektrolytisches Entgraten
Das sogenannte elektrolytische Entgraten ist ein chemisches Entgratverfahren, das Grate nach dem Bearbeiten, Schleifen und Stanzen entfernen und die scharfen Kanten von Metallteilen verrunden oder anfasen kann.
Ein elektrolytisches Bearbeitungsverfahren, das mithilfe von Elektrolyse Grate von Metallteilen entfernt, auf Englisch als ECD abgekürzt. Befestigen Sie die Werkzeugkathode (im Allgemeinen Messing) in der Nähe des Gratteils des Werkstücks, mit einem bestimmten Abstand (im Allgemeinen 0,3-1 mm) zwischen den beiden. Der leitfähige Teil der Werkzeugkathode wird mit der Gratkante ausgerichtet und die andere Oberfläche wird mit einer isolierenden Schicht bedeckt, so dass die Elektrolyse auf den Gratteil konzentriert wird. Fügen Sie WeChat hinzu: Yuki7557, um ein 10G-CNC-Tutorial zu senden
Während der Bearbeitung wird die Kathode des Werkzeugs mit dem Minuspol der Gleichstromversorgung und das Werkstück mit dem Pluspol der Gleichstromversorgung verbunden. Zwischen dem Werkstück und der Kathode fließt ein Niederdruckelektrolyt (normalerweise eine wässrige Natriumnitrat- oder Natriumchloratlösung) mit einem Druck von 0,1 bis 0,3 MPa. Wenn die Gleichstromversorgung eingeschaltet wird, wird der Grat durch anodische Auflösung entfernt und durch den Elektrolyten entfernt.
Bild
Der Elektrolyt ist teilweise korrosiv und das Werkstück sollte nach dem Entgraten gereinigt und gegen Rost geschützt werden. Das elektrolytische Entgraten eignet sich zum Entfernen von Graten in verdeckten Teilen von sich kreuzenden Löchern oder Teilen mit komplexen Formen. Die Produktionseffizienz ist hoch, und die Entgratungszeit dauert im Allgemeinen nur wenige Sekunden bis einige zehn Sekunden.
Dieses Verfahren wird häufig zum Entgraten von Zahnrädern, Verzahnungen, Pleueln, Ventilkörpern und Kurbelwellen-Öldurchgangsbohrungen sowie zum Abrunden scharfer Ecken verwendet. Der Nachteil ist, dass auch die Nähe des Teilgrats der Elektrolyse ausgesetzt ist, die Oberfläche ihren ursprünglichen Glanz verliert und sogar die Maßhaltigkeit beeinträchtigt.
02 Fließentgraten
Abrasive Flow Machining (AFM) ist ein neues Endbearbeitungs- und Entgratungsverfahren, das Ende der 1970er Jahre im Ausland entwickelt wurde. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Grate, die gerade in die Endbearbeitung eingetreten sind, aber für kleine und lange Löcher und Metallformen mit unangemessenen Böden usw. sind nicht für die Bearbeitung geeignet.
03 Magnetisches Schleifen und Entgraten
Beim Magnetschleifen wird das Werkstück in das von den beiden Magnetpolen gebildete Magnetfeld gebracht und magnetische Schleifmittel in den Spalt zwischen Werkstück und Magnetpolen eingebracht. Unter der Wirkung der Magnetkraft werden die Schleifmittel sauber entlang der Richtung der Magnetkraftlinie angeordnet, um eine weich- und starrmagnetische Schleifmaschine zu bilden. Bürste, wenn sich das Werkstück dreht und axial im Magnetfeld vibriert, bewegen sich das Werkstück und das Schleifmittel relativ zueinander, und die Schleifbürste schleift die Oberfläche des Werkstücks; Das Magnetschleifverfahren kann das Teil effizient und schnell schleifen und entgraten, was für geeignet ist Teile aus verschiedenen Materialien, verschiedenen Größen und verschiedenen Strukturen sind eine Endbearbeitungsmethode mit geringer Investition, hoher Effizienz, breiter Anwendung und guter Qualität.
Gegenwärtig ist das Ausland in der Lage, die Innen- und Außenflächen des rotierenden Körpers, flache Teile, Zahnradzähne, komplexe Profile usw. zu schleifen und zu entgraten, Oxidzunder auf Drähten zu entfernen und gedruckte Schaltungen zu reinigen.
04 Thermisches Entgraten
Thermisches Entgraten (TED) dient zum Abbrennen der Grate durch Nutzung der hohen Temperatur, die nach der Verpuffung des Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoffgas oder Sauerstoff und Erdgas entsteht. Es soll Sauerstoff und Sauerstoff oder Erdgas und Sauerstoff in einen geschlossenen Behälter leiten und durch eine Zündkerze entzünden, so dass die Mischung sofort verpufft und eine große Menge Wärmeenergie freisetzt, um Grate zu entfernen. Nachdem das Werkstück jedoch gezündet und verbrannt wurde, haftet sein oxidiertes Pulver an der Oberfläche des Werkstücks, das gereinigt oder gebeizt werden muss.
05 Mirai Leistungsstarkes Ultraschall-Entgraten
Die leistungsstarke Ultraschall-Entgratungstechnologie von Mirai ist eine Entgratungsmethode, die in den letzten Jahren populär geworden ist. Die Reinigungseffizienz ist 10- bis 20-mal höher als bei herkömmlichen Ultraschall-Reinigungsgeräten. Die Löcher sind gleichmäßig im Wassertank verteilt, so dass eine Ultraschallreinigung nicht erforderlich ist. Die Dosierung kann gleichzeitig innerhalb von 5 bis 15 Minuten abgeschlossen werden.
