Fraestechnik fuer gehaertete Stahlformen
Es gibt drei Hauptformverarbeitungsprozess: Weichbearbeitung, Hartbearbeitung und EDM. Abhängig von der Struktur und der Härte der Form wird entschieden, welche Methode oder Kombination davon angewendet wird.
Wenn die Form groß und tief ist, wird vor dem Erweichen eine Grobbearbeitung und eine Vorbearbeitung durchgeführt. Hartbearbeitung zum Schlichten nach dem Abschrecken; Kleine, flache Werkzeuge können sofort nach dem Abschrecken gefräst werden. Wenn die Formwand dünn und der Hohlraum tief ist, wird EMD verwendet.
I. Auswahl des Werkzeugs
Bei der Bearbeitung von gehärteten Formen ist es wichtig, den richtigen Fräser zu wählen. Es gibt drei grundlegende Arten von Fräswerkzeugen: Kugelkopffräser, Kehlkopffräser und Scharfkopffräser. Normalerweise ist das bevorzugte Werkzeug ein Kugelfräser. Die große Bogenform des Kugelkopfes kann die Schneidkraft und die Schneidwärme, die auf die Klinge während der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärtetem Metall wirken, verteilen, und die bearbeitete Oberfläche ist näher an der gewünschten Form.
Wenn der Formhohlraum eine große und flache Bodenfläche hat, sollte nach der Grobbearbeitung mit einem Kugelfräser ein abgerundeter Schaftfräser verwendet werden, der eine schlechtere Kraft- und Wärmeverteilung aufweist als ein Kugelfräser. Der Flachfräser mit leichtem Winkel dient zur Bearbeitung der Teile, für die Wurzelfreiheit erforderlich ist. Der Wurzelfräser oder der Flachfräser mit abgerundeten Ecken haben vor der Reinigung so viel Rand wie möglich ausgeschnitten. Der Lichtwinkel dieses Werkzeugs lässt sich leicht abschneiden.
Die Steifigkeit des Werkzeugs ist wichtig: Um die Steifigkeit von Fräsern mit kleinem Durchmesser zu erhöhen, ist der Durchmesser des Werkzeughalters viel größer als der Durchmesser des Werkzeugs, um das Bearbeitungsfinish zu verbessern und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern. Der Überhang der Werkzeugspannung sollte so kurz wie möglich sein.
Zweitens sollte die Form des Schaftes an die Struktur der Form angepasst werden. Normalerweise sollte ein Spalt von einem halben Grad zwischen dem Fräser und der Seite des Werkstücks eingehalten werden. Beispielsweise ist die Seite des Werkstücks eine 3 ° Fase, die Form des Werkzeughalters ist 5/2 ° gemacht, um maximale Steifigkeit zu erhalten. Wenn die Seite des Werkstücks eine 90 ° gerade Fläche ist, sollte der Werkzeughalter eine dünne Halsstruktur haben.
II. Reduzieren Sie die Schneidwärme
Übermäßige Schnittwärme verformt das Werkstück und verringert die Bearbeitungsgenauigkeit. Eine Möglichkeit, die Wärme zu reduzieren, besteht darin, den Abstand zwischen den einzelnen Durchgängen zu steuern.
Zum Schruppen sollte der Schneidabstand S 25% bis 40% des Fräserdurchmessers betragen. Zum Schlichten kann der Schnittabstand anhand der angegebenen Werkzeugmarkenhöhe H berechnet werden.
Der Schneidabstand bestimmt die Zeitdauer, die jede Schneide bei jeder Umdrehung am Schneiden beteiligt ist. Mit anderen Worten, die Zeit der Nichtteilnahme am Schneiden, dh die Abkühlzeit, bestimmt die im Werkzeug gespeicherte Wärmemenge. Der Abstand zwischen den Schneidwerkzeugen ist groß, die Schneidzeit der Klinge ist bei jeder Umdrehung länger, die Abkühlzeit ist kürzer, die Wärme wird kontinuierlich gespeichert und die Werkzeugtemperatur wird erhöht. Umgekehrt kann ein geringer Schnittabstand die Erzeugung und Akkumulation von Wärme einschränken. Daher können durch Einstellen des Schneidabstands die Wärme und die Werkzeugtemperatur gesteuert und die Schneidgeschwindigkeit weiter erhöht werden, so dass die Schneidtemperatur immer noch niedriger ist als die maximale Temperatur, der die Beschichtung widerstehen kann.
Zum anderen können Sie auch neue Beschichtungen wählen, damit das Werkzeug höheren Schnitttemperaturen und noch höheren Schnittgeschwindigkeiten standhält. Beispielsweise beträgt die maximale Werkstücktemperatur für die TICN-Beschichtung 400 ° C (720F), während TIAIN 800 ° C (1470F) beträgt. Aufgrund seiner guten Hitzebeständigkeit eignet sich die TIAIN-Beschichtung besser für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärteten Formen.
Schnittgeschwindigkeit und Vorschub sind ebenfalls Schlüsselfaktoren bei der Steuerung der Wärme. Dicke Späne leiten mehr Wärme ab und lassen weniger Wärme in den verarbeiteten Teilen zurück. Wenn die Späne zu dünn sind, kann sich das Werkstück durch die Pressreibung des Werkzeugs auf dem Werkstück erwärmen. Darüber hinaus können Abschnitte mit großer Schnittdicke die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern und die Produktivität steigern.
III. Werkzeugstandzeit und Spannvorrichtungen
Das stumpfe Werkzeug muss rechtzeitig ausgetauscht werden. Wie kann der Verschleiß des Werkzeugs beurteilt werden? Es kann normalerweise mit dem bloßen Auge beobachtet werden: Wenn das Werkzeug stumpf ist, wird die Spitze beim Schneiden rot, was darauf hinweist, dass sowohl Kraft als auch Temperatur überlastet wurden. Anfangs erschien diese leuchtend rote Farbe nur an der Stelle der Klinge oder dort, wo der Materialabtrag groß war, manchmal fehlte er. Sie können eine kontinuierliche Rötung der Klinge feststellen, wenn sie stumpf wird. Um dieses Rot besser erkennen zu können, kann die Maschinenbeleuchtung während der Beobachtung ausgeschaltet werden.
Das richtige Spannen des Fräsers ist für die Bearbeitung der ausgehärteten Form von großer Bedeutung, da dies Toleranzen des Werkzeughalters, das Zusammenwirken von Werkzeughalter und Werkzeughalter sowie den Rundlauf nach dem Einbau beinhaltet. Richtige Passungstoleranzen von Werkzeughaltern und Haltern können die Spannsteifigkeit, Genauigkeit und Konsistenz gewährleisten. Aus diesem Grund sollte die Herstellungstoleranz des Werkzeughalters -0,0025 mm bis -0,005 mm betragen, und die Struktur sollte für eine wärmeschrumpfbare Klemmung geeignet sein. Die in der Norm angegebene Toleranz beträgt -0,0125 MM, was zu einem übermäßigen Rundlauf führt. Außerdem sollte die Rundheit des Werkzeughalters mindestens ± 0,00625 mm betragen.
Der Rundlauf nach dem Spannen führt zu einer ungleichmäßigen Schneidlast, einige Schneidlasten sind groß und andere Schneidlasten sind klein. Vibrationen, die durch Unrundheit verursacht werden, können Maschinenvibrationen und Werkzeugspäne verursachen. Daher muss das Durchgehen des Werkzeugs streng kontrolliert werden. Es sollte darauf geachtet werden, den Halter nicht zu polieren, da das Polieren des Halters die Zuverlässigkeit der Klemmung verringert.
IV. High-Performance Werkzeugmaschinen
Bei der effizienten Bearbeitung von gehärteten Formen dürfen die Anforderungen an Werkzeugmaschinen nicht außer Acht gelassen werden. Gehärtete Werkstücke können zwar auch auf einer Rückwärtsmaschine mit niedriger Drehzahl bearbeitet werden, sie sind jedoch ineffizient. Wenn die Spindeldrehzahl der Werkzeugmaschine niedrig ist, ist ihre Vorschubgeschwindigkeit entsprechend niedrig, weshalb gute Ergebnisse nur mit einer starren Maschine mit hoher Genauigkeit erzielt werden können.
Das numerische Steuerungssystem der Formverarbeitungsmaschine muss eine große Datenmenge verarbeiten. Achten Sie beim Kauf einer neuen Maschine auf die Leistung der CNC. Bei hohen Vorschüben sollte das System über eine hohe Beschleunigungs- und Verzögerungskompensationsfähigkeit verfügen. Die Verarbeitungseffizienz einer Werkzeugmaschine hängt auch mit Faktoren wie der Geschwindigkeit der Datenverarbeitung, der Reaktionsgeschwindigkeit des Servosystems, der Geschwindigkeit der Interpolationsoperationen, der Auflösung des Rückkopplungssystems und der Qualität der beweglichen Teile zusammen.
V. Programmierhinweise
Bei der Bearbeitung einer Form hängt die Art und Weise, in der das Werkzeug einschneidet, dh die Kraft auf das Werkzeug von der NC-Programmierung ab. Daher ist die Programmierung einer der Schlüssel für eine effiziente Bearbeitung von gehärtetem Stahl. Der Weg des Werkzeugschneidens in die Form sollte spiralförmig interpoliert werden, damit der Schneidprozess relativ stabil ist. Wenn seitliche oder spiralförmige Einschnitte nicht möglich sind, sollten schräge Einschnitte verwendet werden, um axiale Einschnitte zu vermeiden. Die Programmierung bestimmt auch die Größe und Tiefe des radialen Durchgangs.
Kurz gesagt, um eine effiziente Bearbeitung von gehärtetem Stahl zu erreichen, müssen Werkzeugmaschinen, Werkzeuge, Werkzeughalter und Programmiertechniken rationell eingesetzt werden. Unter Berücksichtigung aller Faktoren kann der gewünschte Effekt erzielt werden.
Wenn die Form groß und tief ist, wird vor dem Erweichen eine Grobbearbeitung und eine Vorbearbeitung durchgeführt. Hartbearbeitung zum Schlichten nach dem Abschrecken; Kleine, flache Werkzeuge können sofort nach dem Abschrecken gefräst werden. Wenn die Formwand dünn und der Hohlraum tief ist, wird EMD verwendet.
I. Auswahl des Werkzeugs
Bei der Bearbeitung von gehärteten Formen ist es wichtig, den richtigen Fräser zu wählen. Es gibt drei grundlegende Arten von Fräswerkzeugen: Kugelkopffräser, Kehlkopffräser und Scharfkopffräser. Normalerweise ist das bevorzugte Werkzeug ein Kugelfräser. Die große Bogenform des Kugelkopfes kann die Schneidkraft und die Schneidwärme, die auf die Klinge während der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärtetem Metall wirken, verteilen, und die bearbeitete Oberfläche ist näher an der gewünschten Form.
Wenn der Formhohlraum eine große und flache Bodenfläche hat, sollte nach der Grobbearbeitung mit einem Kugelfräser ein abgerundeter Schaftfräser verwendet werden, der eine schlechtere Kraft- und Wärmeverteilung aufweist als ein Kugelfräser. Der Flachfräser mit leichtem Winkel dient zur Bearbeitung der Teile, für die Wurzelfreiheit erforderlich ist. Der Wurzelfräser oder der Flachfräser mit abgerundeten Ecken haben vor der Reinigung so viel Rand wie möglich ausgeschnitten. Der Lichtwinkel dieses Werkzeugs lässt sich leicht abschneiden.
Die Steifigkeit des Werkzeugs ist wichtig: Um die Steifigkeit von Fräsern mit kleinem Durchmesser zu erhöhen, ist der Durchmesser des Werkzeughalters viel größer als der Durchmesser des Werkzeugs, um das Bearbeitungsfinish zu verbessern und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern. Der Überhang der Werkzeugspannung sollte so kurz wie möglich sein.
Zweitens sollte die Form des Schaftes an die Struktur der Form angepasst werden. Normalerweise sollte ein Spalt von einem halben Grad zwischen dem Fräser und der Seite des Werkstücks eingehalten werden. Beispielsweise ist die Seite des Werkstücks eine 3 ° Fase, die Form des Werkzeughalters ist 5/2 ° gemacht, um maximale Steifigkeit zu erhalten. Wenn die Seite des Werkstücks eine 90 ° gerade Fläche ist, sollte der Werkzeughalter eine dünne Halsstruktur haben.
II. Reduzieren Sie die Schneidwärme
Übermäßige Schnittwärme verformt das Werkstück und verringert die Bearbeitungsgenauigkeit. Eine Möglichkeit, die Wärme zu reduzieren, besteht darin, den Abstand zwischen den einzelnen Durchgängen zu steuern.
Zum Schruppen sollte der Schneidabstand S 25% bis 40% des Fräserdurchmessers betragen. Zum Schlichten kann der Schnittabstand anhand der angegebenen Werkzeugmarkenhöhe H berechnet werden.
Der Schneidabstand bestimmt die Zeitdauer, die jede Schneide bei jeder Umdrehung am Schneiden beteiligt ist. Mit anderen Worten, die Zeit der Nichtteilnahme am Schneiden, dh die Abkühlzeit, bestimmt die im Werkzeug gespeicherte Wärmemenge. Der Abstand zwischen den Schneidwerkzeugen ist groß, die Schneidzeit der Klinge ist bei jeder Umdrehung länger, die Abkühlzeit ist kürzer, die Wärme wird kontinuierlich gespeichert und die Werkzeugtemperatur wird erhöht. Umgekehrt kann ein geringer Schnittabstand die Erzeugung und Akkumulation von Wärme einschränken. Daher können durch Einstellen des Schneidabstands die Wärme und die Werkzeugtemperatur gesteuert und die Schneidgeschwindigkeit weiter erhöht werden, so dass die Schneidtemperatur immer noch niedriger ist als die maximale Temperatur, der die Beschichtung widerstehen kann.
Zum anderen können Sie auch neue Beschichtungen wählen, damit das Werkzeug höheren Schnitttemperaturen und noch höheren Schnittgeschwindigkeiten standhält. Beispielsweise beträgt die maximale Werkstücktemperatur für die TICN-Beschichtung 400 ° C (720F), während TIAIN 800 ° C (1470F) beträgt. Aufgrund seiner guten Hitzebeständigkeit eignet sich die TIAIN-Beschichtung besser für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von gehärteten Formen.
Schnittgeschwindigkeit und Vorschub sind ebenfalls Schlüsselfaktoren bei der Steuerung der Wärme. Dicke Späne leiten mehr Wärme ab und lassen weniger Wärme in den verarbeiteten Teilen zurück. Wenn die Späne zu dünn sind, kann sich das Werkstück durch die Pressreibung des Werkzeugs auf dem Werkstück erwärmen. Darüber hinaus können Abschnitte mit großer Schnittdicke die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern und die Produktivität steigern.
III. Werkzeugstandzeit und Spannvorrichtungen
Das stumpfe Werkzeug muss rechtzeitig ausgetauscht werden. Wie kann der Verschleiß des Werkzeugs beurteilt werden? Es kann normalerweise mit dem bloßen Auge beobachtet werden: Wenn das Werkzeug stumpf ist, wird die Spitze beim Schneiden rot, was darauf hinweist, dass sowohl Kraft als auch Temperatur überlastet wurden. Anfangs erschien diese leuchtend rote Farbe nur an der Stelle der Klinge oder dort, wo der Materialabtrag groß war, manchmal fehlte er. Sie können eine kontinuierliche Rötung der Klinge feststellen, wenn sie stumpf wird. Um dieses Rot besser erkennen zu können, kann die Maschinenbeleuchtung während der Beobachtung ausgeschaltet werden.
Das richtige Spannen des Fräsers ist für die Bearbeitung der ausgehärteten Form von großer Bedeutung, da dies Toleranzen des Werkzeughalters, das Zusammenwirken von Werkzeughalter und Werkzeughalter sowie den Rundlauf nach dem Einbau beinhaltet. Richtige Passungstoleranzen von Werkzeughaltern und Haltern können die Spannsteifigkeit, Genauigkeit und Konsistenz gewährleisten. Aus diesem Grund sollte die Herstellungstoleranz des Werkzeughalters -0,0025 mm bis -0,005 mm betragen, und die Struktur sollte für eine wärmeschrumpfbare Klemmung geeignet sein. Die in der Norm angegebene Toleranz beträgt -0,0125 MM, was zu einem übermäßigen Rundlauf führt. Außerdem sollte die Rundheit des Werkzeughalters mindestens ± 0,00625 mm betragen.
Der Rundlauf nach dem Spannen führt zu einer ungleichmäßigen Schneidlast, einige Schneidlasten sind groß und andere Schneidlasten sind klein. Vibrationen, die durch Unrundheit verursacht werden, können Maschinenvibrationen und Werkzeugspäne verursachen. Daher muss das Durchgehen des Werkzeugs streng kontrolliert werden. Es sollte darauf geachtet werden, den Halter nicht zu polieren, da das Polieren des Halters die Zuverlässigkeit der Klemmung verringert.
IV. High-Performance Werkzeugmaschinen
Bei der effizienten Bearbeitung von gehärteten Formen dürfen die Anforderungen an Werkzeugmaschinen nicht außer Acht gelassen werden. Gehärtete Werkstücke können zwar auch auf einer Rückwärtsmaschine mit niedriger Drehzahl bearbeitet werden, sie sind jedoch ineffizient. Wenn die Spindeldrehzahl der Werkzeugmaschine niedrig ist, ist ihre Vorschubgeschwindigkeit entsprechend niedrig, weshalb gute Ergebnisse nur mit einer starren Maschine mit hoher Genauigkeit erzielt werden können.
Das numerische Steuerungssystem der Formverarbeitungsmaschine muss eine große Datenmenge verarbeiten. Achten Sie beim Kauf einer neuen Maschine auf die Leistung der CNC. Bei hohen Vorschüben sollte das System über eine hohe Beschleunigungs- und Verzögerungskompensationsfähigkeit verfügen. Die Verarbeitungseffizienz einer Werkzeugmaschine hängt auch mit Faktoren wie der Geschwindigkeit der Datenverarbeitung, der Reaktionsgeschwindigkeit des Servosystems, der Geschwindigkeit der Interpolationsoperationen, der Auflösung des Rückkopplungssystems und der Qualität der beweglichen Teile zusammen.
V. Programmierhinweise
Bei der Bearbeitung einer Form hängt die Art und Weise, in der das Werkzeug einschneidet, dh die Kraft auf das Werkzeug von der NC-Programmierung ab. Daher ist die Programmierung einer der Schlüssel für eine effiziente Bearbeitung von gehärtetem Stahl. Der Weg des Werkzeugschneidens in die Form sollte spiralförmig interpoliert werden, damit der Schneidprozess relativ stabil ist. Wenn seitliche oder spiralförmige Einschnitte nicht möglich sind, sollten schräge Einschnitte verwendet werden, um axiale Einschnitte zu vermeiden. Die Programmierung bestimmt auch die Größe und Tiefe des radialen Durchgangs.
Kurz gesagt, um eine effiziente Bearbeitung von gehärtetem Stahl zu erreichen, müssen Werkzeugmaschinen, Werkzeuge, Werkzeughalter und Programmiertechniken rationell eingesetzt werden. Unter Berücksichtigung aller Faktoren kann der gewünschte Effekt erzielt werden.
