Попутное и встречное фрезерование преимущества и недостатки. Сравнение попутного и встречного фрезерования
Каждый раз, когда режущая кромка входит в резание, она подвергается ударной нагрузке. Для успешного выполнения фрезерования необходимо обеспечить надлежащий контакт между режущей кромкой и обрабатываемым материалом на входе и выходе из резания. Во время фрезерования заготовка подаётся по направлению вращения фрезы или против него, что влияет на начало и конец резания и выбор варианта фрезерования – попутное или встречное.
Золотое правило фрезерования – от толстой стружки к тонкой
В процессе фрезерования необходимо постоянно следить за характером формируемой стружки. При этом необходимо учитывать положение фрезы, которое влияет на процесс формирования стружки, и стремиться к увеличению толщины стружки на входе и уменьшению на выходе из резания, что является гарантией стабильного процесса фрезерования.
Помните золотое правило фрезерования – от толстой стружки к тонкой стружке – и стремитесь к минимальной толщине стружки при выходе из резания.
Попутное фрезерование
При попутном фрезеровании (фрезерование по подаче) направление подачи заготовки совпадает с вектором скорости резания. Попутное фрезерование всегда является предпочтительным методом, при условии, что станок, заготовка и крепление позволяют его применить.
При попутном фрезеровании периферией толщина стружки максимальна на входе в резание и постепенно уменьшается, достигая нуля на выходе из резания. Это позволяет избежать затирания режущей кромки и выглаживания обрабатываемой поверхности в начальный момент резания.
Большая толщина стружки даёт определённые преимущества. Под действием сил резания фреза прижимается к заготовке, благодаря чему режущая кромка находится в постоянном контакте с материалом.
Однако, так как фреза имеет тенденцию прижимать заготовку, станок должен обеспечивать беззазорный привод в механизме подачи стола. Когда фреза вжимается в заготовку, подача непреднамеренно увеличивается, что может вызвать чрезмерное увеличение толщины стружки и повреждение режущей кромки. В таких случаях следует рассмотреть возможность использования встречного фрезерования.
Встречное фрезерование
При встречном фрезеровании (традиционное фрезерование) направление подачи заготовки противоположно скорости резания.
Толщина стружки равна нулю при входе в резание и постепенно увеличивается к выходу из резания. Режущая кромка должна вжиматься в заготовку, создавая эффект выкатывания за счёт трения, высокой температуры и – нередко – контакта с поверхностно-упрочнённой поверхностью, полученной предыдущей режущей кромкой. Всё это негативно влияет на стойкость инструмента.
Большая толщина стружки и высокая температура на выходе из резания могут вызывать высокие растягивающие напряжения, которые негативно влияют на стойкость инструмента и часто ведут к быстрой поломке режущих кромок. Кроме этого, они могут вызывать налипание или наваривание стружки на режущую кромку, в результате чего она останется на режущей кромке до начала следующего резания и вызовет повреждение кромки.
Под действием сил резания фреза и заготовка отжимаются друг от друга, при этом радиальные силы стремятся оторвать заготовку от стола.
Встречное фрезерование может дать определённые преимущества при значительных колебаниях припуска на обработку. Также рекомендуется использовать встречное фрезерование при обработке жаропрочных сплавов с помощью керамических пластин, так как керамика чувствительна к нагрузкам, возникающим при врезании.
Закрепление заготовки
Направление подачи инструмента предъявляет различные требования к закреплению заготовки. При встречном фрезеровании зажимное приспособление должен противостоять силам, отрывающим заготовку от стола. А при попутном фрезеровании – силам, прижимающим заготовку к столу.
Встречное и попутное фрезерование - операции, выполняемые дисковыми или цилиндрическими фрезами и зависящие от направления подачи.
Данные способы фрезерования отличаются не только выбором инструмента и направления подачи, но и толщиной среза. Она может иметь нулевое значение при входе фрезы или, наоборот, максимальное, в зависимости от того, какой тип фрезерования используется.
Встречное фрезерование
Особенность встречного фрезерования состоит в несовпадении движения фрезы и обрабатываемой заготовки. Фреза и заготовка движутся в противоположных направлениях.
Во время встречного фрезерования изменение толщины среза происходит от минимального значения до максимальной отметки на завершающем этапе.
Плавность встречного фрезерования обусловлена постепенным нарастанием толщины среза и равномерным распределением нагрузки станка.
Попутное фрезерование
Попутное фрезерование означает совпадение движений фрезы и заготовки.
При попутном фрезеровании толщина среза меняется от максимального значения в момент входа фрезы до минимальной отметки при выходе режущего инструмента из обрабатываемой поверхности.
Попутное фрезерование связано с повышенной нагрузкой и на инструмент, и на станок. Это обуславливается резким ударом, возникающим в результате столкновения фрезы и заготовки. Попутное фрезерование рекомендуется выполнять на достаточно жестких и виброустойчивых станках.
Достоинства попутного фрезерования
При всех положительных свойствах встречного фрезерования, попутное фрезерование обладает большими достоинствами - наилучшая фиксация заготовки при помощи стола и направляющих; положительный угол наклона режущей кромки; высокая степень устойчивости фрезы. Во время встречного фрезерования фреза стремится оторвать заготовку от стола, что снижает качество обработки.
Оборудование для фрезерования
Фрезерный станок становится основным оборудованием для осуществления данной операции. Фрезерование можно производить на токарно-фрезерном станке, в котором сочетаются функции токарного станка и фрезерного оборудования. в случае необходимости можно приобрести и как самостоятельное оборудование, не совмещающее функции фрезерного станка.
Фрезерование, в зависимости от направления подачи и используемого металлорежущего инструмента, может быть:
- встречным;
- попутным.
Выбор в пользу той или иной технологии осуществляется на основании не только типа фрезы и направления подачи, но и толщины среза. При этом и встречное, и попутное фрезерование обладают как преимуществами, так и недостатками.
Специфика технологии попутного фрезерования
Под данной разновидностью фрезерных работ подразумевается, что обрабатываемое металлоизделие перемещается в одном направлении с движением фрезы. К достоинствам этой технологии можно отнести:
- простоту удаления образуемой в ходе работ стружки с заготовки, поскольку она остается за инструментом;
- отсутствие необходимости монтажа специальных зажимных приспособлений на металлорежущее оборудование, так как заготовка прижимается к столу за счет сил резания;
- обеспечение отменной шероховатости за счет плавного снятия припуска с болванки;
- медленный и равномерный износ зубьев фрезы, что позволяет снизить себестоимость фрезерных работ и продлить эксплуатационный период режущего инструмента.
Без «минусов» попутное фрезерование также не обходится. Прежде всего, при данном виде обработки нужно проверить устройство передвижения стола на наличие зазоров. Если они обнаруживаются, то следует быть готовым к сильным вибрациям, которые негативно отображаются на качестве работ.
Еще одна проблема – сильная ударная нагрузка на зубья фрез. Следовательно, чтобы сделать возможным использование фрез, станок должен обладать высокой жесткостью. Только на таких металлорежущих агрегатах можно максимально надежно закрепить заготовку.
Попутное фрезерование не подходит для обработки штамповок, поковок и прочих металлоизделий с необработанной поверхностью. Это объясняется тем фактом, что подобные болванки содержат особые включения, при попадании на которые зубья фрезы начинают выкрашиваться.
Характерные черты встречного фрезерования
Встречное фрезерование или фрезерование «против подачи» (так его называют многие специалисты) – способ металлообработки, при котором инструмент вращается в направлении, противоположном подаче обрабатываемого изделия. Реализация технологии сопровождается сложностями с отводом стружки. Выполняется этот процесс крайне неудобно из-за того, что образуемая стружка скапливается перед фрезой, а это значительно ускоряет ее износ.
При закреплении заготовки на столе необходимо применять специальные зажимы, обеспечивающие прочную фиксацию. Особенностью таких приспособлений является усложнение конструкции станка и снижение его эффективности.
Встречное фрезерование практически не используется при чистовой металлообработке, поскольку стружка серьезно повреждает обработанную металлическую поверхность. Кстати, неравномерность толщины снимаемого слоя металла – еще один недостаток данной методики металлообработки.
Что касается «плюсов» встречного фрезерования, то они сводятся к:
- упрочнению поверхностного слоя детали, обусловленного деформацией материала;
- мягкому осуществлению процесса резания, независимо от обрабатываемого металла. При этом плавно нагружается фрезерный станок.
В итоге, каждый из приведенных выше типов фрезерования обладает и преимуществами, и недостатками. Из этого следует, что выбор методики должен осуществляться индивидуально для каждого случая с учетом требуемой чистоты обработки. Узнать больше о фрезеровании можно на
Попутное и встречное фрезерование, попутное фрезерование, встречное фрезерование, встречное и попутное фрезерование достоинства и недостатки | Проектная компания Высь ">
– фрезерование, при котором направление движения заготовки и вектор скорости резания направлены в разные стороны. Данный метод фрезерования считается традиционным , еще его называют фрезерованием против подачи .
Однако попутное фрезерование является наиболее распространенным видом в современной металлообработке на станках с ЧПУ. Рассмотрим два этих варианта.
1. Толщина стружки на входе в резание максимальная, на выходе равна нулю. Отсутствует трение режущей кромки в момент врезания. Но наблюдается удар при врезании.
2. Силы резания прижимают заготовку к столу станка, стол к направляющим, а пластины в гнезда фрезы.
3. Нет возможности налипания стружки на пластине, и попадания ее между заготовкой и пластиной в момент последующего врезания. Стружка остается позади фрезы и не портит поверхность, удаляется из зоны резания.
4. Трения меньше, температура меньше, износ пластин по задней поверхности меньше это позволяет использовать большие скорости резания, чем при встречном фрезеровании.
5. Требуется станок достаточной мощности и жесткости, чтобы выдерживать удары в момент врезания. Жесткость приспособления также должна быть достаточной, чтобы выдерживать удары при врезании и не позволять сдвинуть заготовку в ту или иную сторону.
6. Требуется отсутствие зазоров между винтом и гайкой стола, так как в момент врезания при ударе может произойти сдвиг стола на величину зазора, что приведет к поломке фрезы. Этот фактор имеет место в основном на универсальных станках. Современные станки с ЧПУ обладают большой точностью и отсутствием каких-либо люфтов.
7. Стойкость фрезы выше, чем при встречном фрезеровании, при равных прочих условиях, кроме случаев, когда фрезерование осуществляется по твердой корке.
8. Обеспечивается высокая точность обработки.
9. Зуб фрезы нагружается скачкообразно, ввиду удара при врезании, что снижает ресурс инструмента.
10. Первый выбор для чистовой обработки и при малых съемах. Иногда на стали делают встречное фрезерование, но это сугубо индивидуально, или при больших вылетах, чтобы исключить вибрации.
11. Также хорошо подходит при обработке тонких деталей при отрезном и прорезном фрезеровании.
12. При попутном фрезеровании боковых стенок происходит отжим инструмента, что приводит к погрешностям обработки, это видно на рисунке ниже. Но если съемы не большие, то этот отжим не так значителен. Поэтому часто необходимы чистовые проходы. При встречном фрезеровании режущую кромку уводит в глубь материала и отжима не происходит.
13. Попутное фрезерование является предпочтительным методом фрезерования.
1. Толщина стружки на входе в резание равна нулю, на выходе максимальная. Режущая кромка в момент врезания некоторое расстояние скользит по поверхности пока не наберется толщина достаточная для врезания режущей кромки. Так на входе происходит трение кромки и выглаживание поверхности, возможно даже упрочнение поверхностного слоя, а также повышенные температуры и отжим фрезы под действием сил трения.
2. Большой износ задней поверхности зуба в результате трения в момент врезания.
3. Более низкие режимы резания ввиду быстрого износа по задней поверхности.
4. Требуется обильное охлаждение.
5. Радиальные силы резания стремятся оторвать заготовку от стола или приспособления. Требуется более надежное крепление заготовки.
6. Стружка большой толщины, образованной на выходе режущей кромки пластины, может налипать и оказаться между пластиной и заготовкой при следующем врезании, что может привести к поломке пластины. Также такое налипание плохо сказывается на стойкости пластины.
7. Резкая разгрузка фрезы на выходе негативно сказывается на устойчивости фрезы.
8. Зуб фрезы нагружается более плавно, что способствует повышению ресурса инструмента.
9. Первый выбор при черновой обработке, обработке по корке, упрочненном поверхностном слое.
10. Не происходит отжима инструмента, так как кромку затягивает при врезании в глубь материала.
11. При встречном фрезеровании требуется больше энергии, чем при попутном.
Несмотря на то, что встречное фрезерование характеризуется больше негативно этот метод в ряде случаев является более выигрышным нежели попутное фрезерование.
Когда используем встречное фрезерование
1. Когда припуск распределен не равномерно.
2. При фрезеровании корки отливки или поковки, при использовании здесь попутного резания будет наблюдаться быстрое притупление кромки и даже поломка пластины.
3. Когда используем керамические пластины при обработке жаропрочных сплавов, так как они плохо переносят удары, которые возникают на входе при попутном фрезеровании.
4. Если производите отрезку куска металла фрезерованием, то часто встречное фрезерование позволяет откинуть кусок в сторону, когда как попутное наоборот может этот кусок переместить под фрезу, что уже не безопасно либо он отлетит в человека, либо сломает фрезу. Поэтому необходимо, чтобы кусок был закреплен отдельным прижимом в любом из случаев.
5. При фрезеровании методом копирования сферическими фрезами встречное фрезерование является предпочтительным, хотя здесь наблюдается чередование и встречного и попутного фрезерования. Здесь максимальная толщина стружки снимается на благоприятных скоростях резания.
6. Если большой вылет инструмента вызывает вибрацию необходимо использовать встречное фрезерование на чистовых проходах.
7. Если мощность шпинделя станка не достаточна и при фрезеровании уступа появляется вибрация попробуйте использовать встречное фрезерование.
8. Если наблюдается пакетирование стружки при фрезеровании глубокого паза попробуйте встречное фрезерование.
На рисунке выше видно, как действуют силы резания: при попутном фрезеровании (б) силы стремятся прижать заготовку к столу, а при встречном (а) наоборот стремятся оторвать заготовку от стола.
При фрезеровании паза на всю ширину наблюдается чередование двух вариантов на одной стороне попутное, на второй встречное фрезерование. Это негативно сказывается на стойкости инструмента и не делает возможным работать с большой глубиной резания и подачей. Часто для такой обработки используют трохоидальный метод обработки.
Как видно, несмотря на то, что популярным методом является попутное фрезерование , во многих случаях встречное фрезерование имеет преимущества. Поэтому всегда необходимо выбирать тот способ, который наиболее подходит для конкретных условий.
Понимая механизм каждого метода, Вы сделаете правильный выбор способа фрезерования для любой Вашей ситуации и тем самым продлите срок службы инструмента, повысите качество, точность, а также и производительность обработки.
Каждая из стратегий (попутное и встречное фрезерование) имеют ряд своих плюсов и минусом. В теории, при использовании твердосплавного инструмента, рекомендуют всегда выбирать попутную стратегию. Связано это с особенностью заточки режущих кромок. В отличие от быстрорежущей стали, инструмент из твердого сплава имеет более тупой угол заточки режущих кромок, следовательно встречная стратегия, предусматривающая увеличение толщины сьема от нуля до номинальной, в процессе подачи, может быть чревата вибрациями и отсутствием самого процесса резания, до тех пор, пока толщина припуска не окажется достаточной, в результате непосредственно сьем материала часто происходит уже тогда, когда зуб фрезы прошел почти половину своего пути. А в начале просто давит материал. Как результат - нагрев, наклеп и прочие болячки... Попутная же стратегия, наоборот, подразумевает работу твердосплавного (жесткого) инструмента с в более сбалансированном режиме, когда каждый зуб фрезы получает номинальную нагрузку в самом начале входа в материал. Но у этой медали есть и оборотная сторона: попутная стратегия, больше похожа на скалывания материала, а встречная - именно на его резание.
Развитие технологии изготовления режущего инструмента позволила на сегодняшний получить доступный твердосплавный инструмент с характеристиками быстрорежущего, при этом, работающего с гораздо большей производительностью, что заставляет нас выбирать разные стратегии на разных этапах обработки.
Реалии сегодня таковы: абсолютное большинство станков, имеющихся в распоряжении участников данного форума, да и за его пределами имеют высокооборотные шпиндели, что исключает использование быстрорежущего инструмента. Точно так же, как и сам инструмент, поставляемый известными компаниями - в основном твердосплавный. Но это не означает, что нужно выбирать только попутную стратегию! Из моего опыта рекомендации следующие:
Обработка твердых (сыпучих) материалов (латунь ЛС-59; бронза; алюминий Д16-Т, магний, твердые породы древесины):
- черновая, получистовая обработка - попутная
стратегия, стандартные 2-х, 3-х зубые фрезы (угол заточки кромок - 25* - 35*)
- чистовая обработка - можно те же фрезы, но стратегию в большинстве случаев я бы изменил на встречную (получим более высокое качество поверхности).
Обработка вязких материалов (алюминий АД; латунь Л-63; пластики (за исключением модельных), мягкие породы древесины):
- черновая обработка - специализированным инструментом с углом заточки кромок от 45* и выше (однозубые спиральные фрезы с полированными стружкоотводными каналами и т.п.) - попутная стратегия, причем везде, кроме дерева, я бы использовал смазку или СОЖ.
- чистовая обработка - теми же спец. фрезами, с остро заточенными кромками, только с количеством зубьев 3-4. и с малым сьемом. - только встречная стратегия.
Естественно, возможны и компромиссные решения, но вышеописанные технологии позволят максимально использовать возможности оборудования и инструмента, повысив эффективность на черновых операциях и качество на чистовых.
Удачи