Wie man das Kavitätenfräsen effektiv angeht？
Kavitätenfräsen ist ein gängiger Fertigungsprozess, bei dem ein langes Überhangwerkzeug verwendet wird, um Kavitäten tief im Inneren eines Materials zu erstellen. Man kann es sich wie einen langen Löffel vorstellen, mit dem man etwas aus dem Boden des Glases herausholt. Wahrscheinlich kann sich der Löffel während der Arbeit biegen. Genauso verhält es sich bei einem Schneidwerkzeug beim tiefen Kavitätenfräsen.
Der Technik ist nicht so einfach wie bei anderen Fertigungsverfahren. Es treten verschiedene Herausforderungen auf; Werkzeugablenkung ist eine davon. Dieser Artikel hebt alle Herausforderungen beim tiefen Kavitätenfräsen hervor und zeigt verschiedene Ansätze, um den Prozess effektiv abzuschließen, ohne die gefrästen Teile oder das Werkzeug zu beschädigen.
HERAUSFORDERUNGEN DES TIEFEN KAVITÄTENFRÄSENS
Unsere Reise beginnt mit den Herausforderungen. Hier ist eine Liste der Probleme, denen Maschinenbediener beim Kavitätenfräsen begegnen:
1. WERKZEUGREICHWEITE
„Tiefes“ Kavitätenfräsen, wie der Name schon sagt, erfordert das Bearbeiten in einer bestimmten Tiefe im Material. Die Standardfräser sind nicht dafür ausgelegt, diese Längen zu erreichen oder anzusteuern. Wenn Sie ein kürzeres Werkzeug verwenden, beeinträchtigt dies die Integrität der Kavität. Daher ist die Werkzeugreichweite ein großes Problem.
2. WERKZEUGABLENKUNG
Werkzeugablenkung ist die größte aller Herausforderungen, die auftreten können. Obwohl Sie für das tiefe Fräsen ein längeres Werkzeug benötigen, neigt dieses bei unzureichendem Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser dazu, sich zu biegen.
Typischerweise kann ein Fräser bis zu 3-4 Mal seinen Durchmesser schneiden. Über dieses Verhältnis hinaus ist das Werkzeug anfällig für Ablenkung. Daher müssen Sie einen „Sweet Spot“ finden, eine Länge, die lang genug ist, um zu schneiden, aber auch die gewünschte Dicke aufweist, um Ablenkung zu vermeiden.
3. SPÄNEVAKUUM
Bei jedem Fertigungsprozess ist die Spänebildung unvermeidlich. In den meisten Fällen ist ihre Entfernung relativ einfach. Bei diesem Verfahren wird es jedoch schwieriger, die Späne zu entfernen, je tiefer das Werkzeug eindringt. Der Grund ist, dass der Raum nach unten hin immer enger wird, was das Austreten der Späne erschwert.
Dieses Problem führt zu einer weiteren Anomalie. Der angesammelte Späneabfall kann den Fräsprozess stören, was zu verringerter Genauigkeit, Werkzeugverschleiß und sogar Werkzeugbruch/-ausfall führt.
4. VIBRATIONEN
Vibrationen sind eine weitere schlechte Eigenschaft des Fertigungsprozesses. Sie werden durch verschiedene Quellen induziert, einschließlich Werkzeuglänge, Spindeldrehzahl, Vorschubrate und Steifigkeit der Maschinenaufstellung. In diesem Fall sind Wahrscheinlichkeit und Amplitude etwas höher, da wir mit Überhangwerkzeugen arbeiten.
5. SEITENECKENBILDUNG
Seiteneneckenbildung ist ein Nebenprodukt der Werkzeugablenkung. Wenn sich das Werkzeug biegt, betrifft dies nicht nur die Schnitttiefe, sondern auch die Seitenwände. Eine Biegung des Werkzeugs führt zu geringem Kontakt mit der Seitenwand. Dieser unnötige Kontakt erzeugt scharfe Ecken und Kanten.
STRATEGIEN FÜR EIN EFFEKTIVES TIEFES KAVITÄTENFRÄSEN
Die Herausforderungen sind ziemlich erheblich und können nicht ignoriert werden. Mit den richtigen Strategien können Sie die Milling-Operation effektiv überwinden und das gewünschte Ergebnis erzielen.
ÄNDERN SIE DEN FRÄSTOOLWEG
Anstatt den traditionellen Wegen und Techniken zu folgen, empfehle ich zwei alternative Methoden, um Werkzeugablenkungen zu vermeiden und eine effektive Fräsoperation durchzuführen.
Die erste ist Trochoidales Fräsen, bei dem sich das Werkzeug in einer Reihe von kleinen, kreisförmigen Bewegungen bewegt, anstatt in gerader Linie. Da nur ein kleiner Teil des Werkzeugs mit dem Material in Kontakt steht, wird die Belastung auf das Werkzeug reduziert. Dies minimiert die Chancen auf Ablenkungen. Jetzt kann das Werkzeug problemlos bei höheren Geschwindigkeiten und Vorschüben arbeiten, ohne Genauigkeit oder Oberflächenqualität zu beeinträchtigen.
Die zweite Methode ist Senkfräsen. Dabei erfolgt die Schneidwirkung durch die Spitze des Werkzeugs, anstatt durch den Rand. Mit anderen Worten, das Schneiden erfolgt entlang der Achse des Fräsers. Das bedeutet, dass die meisten Schneidkräfte vertikal wirken, wodurch seitliche Kräfte, die Werkzeugablenkungen verursachen können, reduziert werden. Mit minimaler seitlicher Bewegung erfährt das Werkzeug geringere Biegekräfte. Somit bleibt es während des Fräsprozesses stabiler.
VERWENDEN SIE DIE RICHTIGEN WERKZEUGE FÜR
Die richtigen Werkzeuge sind wichtig; ich empfehle die Verwendung von entlasteten Schäften und Hochvorschub-Endmill, da sie die meisten Herausforderungen beim Kavitätenfräsen überwinden.
Zum Beispiel sind entlastete Schäfte speziell entwickelte Schäfte, die vor der Schneidspitze einen reduzierten oberen Durchmesser haben. Das bedeutet, dass der Kontakt mit der Seitenwand der Tasche während des Fräsens reduziert wird. Durch die Vermeidung dieses Kontakts kann sich das Werkzeug freier und genauer bewegen. Dies verringert zudem die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Markierungen oder Unvollkommenheiten an den Seitenwänden.
Hochvorschub-Helix-Endmills sind eine weitere Option. Sie haben einen größeren Drehwinkel, was bedeutet, dass sie mehr der Schneidkraft in vertikaler Richtung umwandeln können. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft, da sie auch dazu beiträgt, Werkzeugablenkungen entgegenzuwirken.
VERWENDUNG VON WERKZEUGVERLÄNGERERN FÜR KAVITÄTENFRÄSEN
Wie erwähnt, funktionieren Standardfräser aufgrund ihrer kurzen Länge nicht. Wenn Sie jedoch darauf bestehen, sie zu verwenden, besorgen Sie sich einen geeigneten Werkzeugverlängerer. Wählen Sie einen Markenverlängerer, der so konstruiert ist, dass er als verlängertes Werkzeug fungiert, anstatt als Anbau. Er sollte das Werkzeug fest greifen, ohne seine Steifigkeit und Stabilität zu beeinträchtigen.
STELLEN SIE DIE RICHTIGEN BEARBEITUNGSPARAMETER EIN
Die Optimierung der Bearbeitungsparameter kann ebenfalls hilfreich sein. Zum Beispiel können Sie den Durchmesser des Bohrlochs durch eine leichte Reduzierung der axialen Schnitttiefe (ADOC) verringern. Mit diesem Ansatz kann eine konische Seitenwand, eine bedeutende Herausforderung beim Kavitätenfräsen, vermieden werden.
ZWEISTUFEN-SCHNEIDEN
Eine weitere innovative Lösung ist das Zweistufen-Schneiden. Beginnen Sie den Prozess mit einem größeren, steiferen Werkzeug, das schnell auf die erforderliche Tiefe schneidet. Sobald das Volumenmaterial entfernt ist und eine Tiefe erreicht wurde, die näher an der gewünschten liegt, wechseln Sie zu einem kleineren Werkzeug. Dieses kann problemlos in enge Ecken passen und für die abschließende Verfeinerung der Kavität verwendet werden.
VERWENDEN SIE HOCHDRUCK-KÜHLMITTEL ZUR ABFAHRUNG
Um die tieferen Späne effektiv zu entfernen, ist ein Hochdruck-Kühlmittel durch die Spindel ein echter Fortschritt. Der hohe Druck sorgt dafür, dass die Späne an die Oberfläche steigen, wo sie leicht entsorgt werden können.
Programmierbare Kühlmitteldüsen sind ebenfalls erhältlich. Sie sind so konzipiert, dass sie den Entfernungsprozess automatisieren und nahtlos weiterarbeiten, auch nachdem Sie Werkzeuge gewechselt haben.
FAZIT
Das Fräsen tiefer Kavitäten ist eine spezielle Art der Bearbeitung, die mit eigenen Herausforderungen verbunden ist. Man muss Werkzeugablenkungen, Verunreinigungen, Vibrationen und Schneidunregelmäßigkeiten bewältigen. Um diese Mängel zu überwinden, müssen Sie die richtigen Werkzeuge einsetzen, die Bearbeitungsparameter optimieren und Späne mit speziellen Hochdruck-Kühlsystemen entfernen.
