I. Principper og påvirkningsfaktorer for medløbsfræsning og konventionel fræsning i CNC-fræsemaskiner
(A) Principper og relaterede påvirkninger af stigningsfræsning
Under bearbejdningsprocessen på en CNC-fræsemaskine er stigningsfræsning en specifik fræsemetode. Når rotationsretningen på den del, hvor fræseren berører emnet, er den samme som emnets tilspændingsretning, kaldes det stigningsfræsning. Denne fræsemetode er tæt forbundet med fræsemaskinens mekaniske strukturegenskaber, især afstanden mellem møtrikken og skruen. I tilfælde af stigningsfræsning, da den vandrette fræsekomponentkraft vil ændre sig, og der er et afstand mellem skruen og møtrikken, vil dette få arbejdsbordet og skruen til at bevæge sig til venstre og højre. Denne periodiske bevægelse er et vigtigt problem ved stigningsfræsning, hvilket gør arbejdsbordets bevægelse ekstremt ustabil. Skaden på skæreværktøjet forårsaget af denne ustabile bevægelse er tydelig, og det er let at forårsage skade på skæreværktøjets tænder.
Under bearbejdningsprocessen på en CNC-fræsemaskine er stigningsfræsning en specifik fræsemetode. Når rotationsretningen på den del, hvor fræseren berører emnet, er den samme som emnets tilspændingsretning, kaldes det stigningsfræsning. Denne fræsemetode er tæt forbundet med fræsemaskinens mekaniske strukturegenskaber, især afstanden mellem møtrikken og skruen. I tilfælde af stigningsfræsning, da den vandrette fræsekomponentkraft vil ændre sig, og der er et afstand mellem skruen og møtrikken, vil dette få arbejdsbordet og skruen til at bevæge sig til venstre og højre. Denne periodiske bevægelse er et vigtigt problem ved stigningsfræsning, hvilket gør arbejdsbordets bevægelse ekstremt ustabil. Skaden på skæreværktøjet forårsaget af denne ustabile bevægelse er tydelig, og det er let at forårsage skade på skæreværktøjets tænder.
Imidlertid har klatrefræsning også sine unikke fordele. Retningen af den vertikale fræsekomponentkraft under klatrefræsning er at presse emnet mod arbejdsbordet. I dette tilfælde er glidnings- og friktionsfænomenerne mellem skæreværktøjets tænder og den bearbejdede overflade relativt små. Dette er af stor betydning for bearbejdningsprocessen. For det første er det fordelagtigt at reducere sliddet på skæreværktøjets tænder. Reduktion af sliddet på skæreværktøjets tænder betyder, at skæreværktøjets levetid kan forlænges, hvilket reducerer bearbejdningsomkostningerne. For det andet kan denne relativt lille friktion reducere deformationshærdningsfænomenet. Deformationshærdning vil øge hårdheden af emnematerialet, hvilket ikke er befordrende for de efterfølgende bearbejdningsprocesser. Reduktion af deformationshærdning bidrager til at sikre emnets bearbejdningskvalitet. Derudover kan klatrefræsning også reducere overfladeruheden, hvilket gør overfladen på det bearbejdede emne glattere, hvilket er meget fordelagtigt for bearbejdning af emner med høje krav til overfladekvalitet.
Det skal bemærkes, at anvendelsen af stigningsfræsning har visse betingede begrænsninger. Når afstanden mellem skruen og møtrikken på arbejdsbordet kan justeres til mindre end 0,03 mm, kan fordelene ved stigningsfræsning bedre udnyttes, fordi bevægelsesproblemet kan kontrolleres effektivt på dette tidspunkt. Derudover er stigningsfræsning også et bedre valg ved fræsning af tynde og lange emner. Tynde og lange emner kræver mere stabile bearbejdningsforhold under bearbejdningsprocessen. Den vertikale komponentkraft ved stigningsfræsning hjælper med at fiksere emnet og reducere problemer som deformation under bearbejdningsprocessen.
(B) Principper og relaterede påvirkninger af konventionel fræsning
Konventionel fræsning er det modsatte af stigningsfræsning. Når rotationsretningen på den del, hvor fræseren berører emnet, er forskellig fra emnets tilspænding, kaldes det konventionel fræsning. Under konventionel fræsning løfter den vertikale fræsekraft emnet, hvilket vil medføre, at glideafstanden mellem skæreværktøjets tænder og den bearbejdede overflade øges, og friktionen øges. Denne relativt store friktion vil medføre en række problemer, såsom øget slid på skæreværktøjet og forværring af deformationshærdningsfænomenet på den bearbejdede overflade. Deformationshærdningen af den bearbejdede overflade vil øge overfladehårdheden, reducere materialets sejhed og kan påvirke nøjagtigheden og overfladekvaliteten af de efterfølgende bearbejdningsprocesser.
Konventionel fræsning er det modsatte af stigningsfræsning. Når rotationsretningen på den del, hvor fræseren berører emnet, er forskellig fra emnets tilspænding, kaldes det konventionel fræsning. Under konventionel fræsning løfter den vertikale fræsekraft emnet, hvilket vil medføre, at glideafstanden mellem skæreværktøjets tænder og den bearbejdede overflade øges, og friktionen øges. Denne relativt store friktion vil medføre en række problemer, såsom øget slid på skæreværktøjet og forværring af deformationshærdningsfænomenet på den bearbejdede overflade. Deformationshærdningen af den bearbejdede overflade vil øge overfladehårdheden, reducere materialets sejhed og kan påvirke nøjagtigheden og overfladekvaliteten af de efterfølgende bearbejdningsprocesser.
Konventionel fræsning har dog også sine egne fordele. Retningen af den vandrette fræsekomponentkraft under konventionel fræsning er modsat emnets fremføringsretning. Denne egenskab hjælper skruen og møtrikken med at passe tæt. I dette tilfælde er arbejdsbordets bevægelse relativt stabil. Ved fræsning af emner med ujævn hårdhed, såsom støbegods og smedegods, hvor der kan være hårde overfladebelægninger og andre komplekse situationer, kan stabiliteten ved konventionel fræsning reducere sliddet på skæreværktøjets tænder. Fordi skæreværktøjet ved bearbejdning af sådanne emner skal modstå relativt store skærekræfter og komplekse skæreforhold. Hvis arbejdsbordets bevægelse er ustabil, vil det forværre skaden på skæreværktøjet, og konventionel fræsning kan afhjælpe denne situation i et vist omfang.
II. Detaljeret analyse af karakteristikaene ved stigningsfræsning og konventionel fræsning i CNC-fræsemaskiner
(A) Dybdegående analyse af karakteristikaene ved stigningsfræsning
- Ændringer i skæretykkelse og skæreprocessen
Under stigning i stigning viser skæretykkelsen for hver tand på skæreværktøjet et mønster, der gradvist stiger fra lille til stor. Når skæreværktøjets tand lige akkurat berører emnet, er skæretykkelsen nul. Det betyder, at skæreværktøjets tand glider på den skæreflade, der blev efterladt af den foregående tand på skæreværktøjet i den indledende fase. Først når skæreværktøjets tand glider en vis afstand på denne skæreflade, og skæretykkelsen når en vis værdi, begynder skæreværktøjets tand virkelig at skære. Denne måde at ændre skæretykkelsen på er væsentligt anderledes end ved konventionel fræsning. Under de samme skæreforhold har denne unikke startmetode til skæring en vigtig indflydelse på skæreværktøjets slid. Da skæreværktøjets tand har en glideproces, før skæringen påbegyndes, er påvirkningen på skæreværktøjets skærkant relativt lille, hvilket er gavnligt for at beskytte skæreværktøjet. - Skærebane og værktøjsslid
Sammenlignet med konventionel fræsning er den bane, som skæreværktøjets tænder bevæger sig på emnet under medløbsfræsning, kortere. Dette skyldes, at skæremetoden ved medløbsfræsning gør kontaktbanen mellem skæreværktøjet og emnet mere direkte. Under sådanne omstændigheder, under de samme skæreforhold, er sliddet på skæreværktøjet ved brug af medløbsfræsning relativt lille. Det skal dog bemærkes, at medløbsfræsning ikke er egnet til alle emner. Da skæreværktøjets tænder begynder at skære fra emnets overflade hver gang, er medløbsfræsning ikke passende, hvis der er en hård hinde på emnets overflade, såsom nogle emner efter støbning eller smedning uden behandling. Fordi hårdheden af den hårde hinde er relativt høj, vil det have en relativt stor indvirkning på skæreværktøjets tænder, fremskynde sliddet på skæreværktøjet og endda beskadige skæreværktøjet. - Skæredeformation og strømforbrug
Den gennemsnitlige skæretykkelse under klatrefræsning er stor, hvilket gør skæredeformationen relativt lille. Lille skæredeformation betyder, at spændings- og tøjningsfordelingen af emnematerialet under skæreprocessen er mere ensartet, hvilket reducerer bearbejdningsproblemer forårsaget af lokal spændingskoncentration. Samtidig er strømforbruget ved klatrefræsning mindre sammenlignet med konventionel fræsning. Dette skyldes, at fordelingen af skærekraften mellem skæreværktøjet og emnet under klatrefræsning er mere rimelig, hvilket reducerer unødvendige energitab og forbedrer bearbejdningseffektiviteten. I storskalaproduktion eller bearbejdningsmiljøer med krav til energiforbrug har denne egenskab ved klatrefræsning vigtig økonomisk betydning.
(B) Dybdegående analyse af karakteristikaene ved konventionel fræsning
- Stabilitet af arbejdsbordets bevægelse
Under konventionel fræsning, da retningen af den vandrette skærekraft, som fræseren udøver på emnet, er modsat emnets tilspændingsretning, kan skruen og møtrikken på arbejdsbordet altid holde den ene side af gevindet i tæt kontakt. Denne egenskab sikrer den relative stabilitet af arbejdsbordets bevægelse. Under bearbejdningsprocessen er stabil bevægelse af arbejdsbordet en af nøglefaktorerne, der sikrer bearbejdningsnøjagtighed. Sammenlignet med medløbsfræsning, da retningen af den vandrette fræsekraft er den samme som emnets tilspændingsretning, vil arbejdsbordet, når den kraft, der udøves af skæreværktøjets tænder på emnet, er relativt stor på grund af afstanden mellem skruen og møtrikken på arbejdsbordet, bevæge sig op og ned. Denne bevægelse forstyrrer ikke kun stabiliteten af skæreprocessen, påvirker emnets bearbejdningskvalitet, men kan også beskadige skæreværktøjet alvorligt. Derfor gør stabilitetsfordelen ved konventionel fræsning det til et mere passende valg i nogle bearbejdningsscenarier med høje krav til bearbejdningsnøjagtighed og strenge krav til værktøjsbeskyttelse. - Kvaliteten af bearbejdet overflade
Under konventionel fræsning er friktionen mellem skæreværktøjets tænder og emnet relativt stor, hvilket er et fremtrædende kendetegn ved konventionel fræsning. Den relativt store friktion vil forårsage et mere alvorligt deformationshærdningsfænomen på den bearbejdede overflade. Deformationshærdningen af den bearbejdede overflade vil øge overfladehårdheden, reducere materialets sejhed og kan påvirke nøjagtigheden og overfladekvaliteten af de efterfølgende bearbejdningsprocesser. For eksempel kan den koldhårde overflade efter konventionel fræsning i nogle emnebearbejdningsprocesser, der kræver efterfølgende slibning eller højpræcisionssamling, kræve yderligere behandlingsprocesser for at fjerne det koldhårde lag for at opfylde bearbejdningskravene. I nogle specifikke tilfælde, f.eks. når der er et bestemt krav til emnets overfladehårdhed, eller den efterfølgende bearbejdningsproces ikke er følsom over for det koldhårde overfladelag, kan denne egenskab ved konventionel fræsning dog også udnyttes.
III. Udvælgelsesstrategier for medløbsfræsning og konventionel fræsning i faktisk bearbejdning
Ved bearbejdning med CNC-fræsemaskiner skal valget af stigningsfræsning eller konventionel fræsning tage hensyn til flere faktorer. For det første skal emnets materialegenskaber tages i betragtning. Hvis emnematerialets hårdhed er relativt høj, og der er en hård overfladehinde, såsom nogle støbegods og smedegods, kan konventionel fræsning være et bedre valg, fordi konventionel fræsning kan reducere sliddet på skæreværktøjet i et vist omfang og sikre stabiliteten i bearbejdningsprocessen. Men hvis emnematerialets hårdhed er ensartet, og der er et højt krav til overfladekvalitet, såsom ved bearbejdning af nogle præcisionsmekaniske dele, har stigningsfræsning flere fordele. Det kan effektivt reducere overfladeruheden og forbedre emnets overfladekvalitet.
Ved bearbejdning med CNC-fræsemaskiner skal valget af stigningsfræsning eller konventionel fræsning tage hensyn til flere faktorer. For det første skal emnets materialegenskaber tages i betragtning. Hvis emnematerialets hårdhed er relativt høj, og der er en hård overfladehinde, såsom nogle støbegods og smedegods, kan konventionel fræsning være et bedre valg, fordi konventionel fræsning kan reducere sliddet på skæreværktøjet i et vist omfang og sikre stabiliteten i bearbejdningsprocessen. Men hvis emnematerialets hårdhed er ensartet, og der er et højt krav til overfladekvalitet, såsom ved bearbejdning af nogle præcisionsmekaniske dele, har stigningsfræsning flere fordele. Det kan effektivt reducere overfladeruheden og forbedre emnets overfladekvalitet.
Emnets form og størrelse er også vigtige overvejelser. For tynde og lange emner hjælper stigningsfræsning med at reducere emnets deformation under bearbejdningsprocessen, fordi den vertikale kraftkomponent fra stigningsfræsning kan presse emnet bedre mod arbejdsbordet. For nogle emner med komplekse former og store størrelser er det nødvendigt at overveje stabiliteten af arbejdsbordets bevægelse og sliddet på skæreværktøjet grundigt. Hvis kravet til stabilitet af arbejdsbordets bevægelse under bearbejdningsprocessen er relativt højt, kan konventionel fræsning være et mere passende valg. Hvis der lægges mere vægt på at reducere sliddet på skæreværktøjet og forbedre bearbejdningseffektiviteten, og under de forhold, der opfylder bearbejdningskravene, kan stigningsfræsning overvejes.
Derudover vil selve fræsemaskinens mekaniske ydeevne også påvirke valget af stigningsfræsning og konventionel fræsning. Hvis spillerummet mellem skruen og møtrikken på fræsemaskinen kan justeres nøjagtigt til en relativt lille værdi, såsom mindre end 0,03 mm, kan fordelene ved stigningsfræsning udnyttes bedre. Men hvis fræsemaskinens mekaniske præcision er begrænset, og spillerumsproblemet ikke kan kontrolleres effektivt, kan konventionel fræsning være et mere sikkert valg for at undgå problemer med bearbejdningskvaliteten og værktøjsskader forårsaget af arbejdsbordets bevægelse. Afslutningsvis bør den passende fræsemetode til stigningsfræsning eller konventionel fræsning ved CNC-fræsemaskinebearbejdning vælges rimeligt i henhold til de specifikke bearbejdningskrav og udstyrsforhold for at opnå den bedste bearbejdningseffekt.