Квиз по станку

{{ question.text }}







 

Оптимальный тип фрезы для 3D-обработки на фрезерном станке с ЧПУ

Современные фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ обладают высокой скоростью и обеспечивают отличное качество обработки изделий. Даже «бюджетные» модели как правило оснащены инструментальным порталом с тремя степенями свободы, что позволяет вести автоматическую обработку заготовок по сложному «пространственному» маршруту. Это в частности предоставляет широкие возможности для фрезеровки 3D-изделий (подобных скульптурам, художественным панно, иконам, барельефам и т.п.).

Непременными условиями качественной обработки сложного изделия являются конструкция самого станка (его общая высокая жёсткость, мощность шпинделя, точная механика и т.п.), система ЧПУ и широкие возможности выбора математических моделей в качестве базиса для обработки, а также применяемый режущий инструмент.

В качестве режущего инструмента для мощных скоростных фрезерных станков с ЧПУ используют в основном цельные концевые твердосплавные фрезы. Основным требованием к режущему инструменту является твёрдость сплава, стойкость к износу, малые биения (даже при обработке на высоких скоростях). В последнее время всё большее распространение получают фрезы с алмазным покрытием – как очень стойкий и долговечный инструмент, обеспечивающий хорошее качество обработки.

Фрезы имеют значительное разнообразие конструктивного исполнения – в зависимости от типа обрабатываемой заготовки и конкретных условий резания. 3D-обработка может по праву считаться одной из самых сложных технологических задач. И если управляющая программа выполнена правильно, то «последнее слово» в процессе обработки остаётся именно за правильным выбором фрезы.

Требования к режущему инструменту

В понятие «оптимальный выбор фрезы» входит требование качественной обработки заготовок (речь идёт о производстве 3D-изделий!) при минимально возможных затратах времени. Плюс к этому, желательно чтобы инструмент стоил как можно меньше. В полной мере сочетать эти противоречивые требования не удаётся никогда. Либо инструмент вообще не обеспечивает должного качества обработки. Либо качество есть, но времени на обработку уходит очень много (возможно, инструмент не может поддерживать оптимальные режимы обработки, значит сам не является оптимальным!). Или напротив, заготовка фрезеруется быстро, но готовое изделие приходиться дорабатывать. Возможен вариант, когда и качество и скорость обработки на высоком уровне, но стоимость инструмента очень высока.

Тем не менее, некоторый взаимный баланс качества обработки, скорости и стоимости инструмента для конкретных условий выпуска может быть найден. В этом случае такой режущий инструмент и следует признать оптимальным – для собственных условий обработки. Поскольку достоверную оценку фрезы можно провести лишь в процессе реальной эксплуатации, любые рекомендации по выбору «оптимального» инструмента следует воспринимать лишь как ориентировочные.

Оптимизация управляющей программы

Как отмечалось выше, качественная обработка изделий возможна только при совершенной системе «станок-инструмент-программа обработки». Это означает, что выбор оптимальной фрезы для 3D-обработки будет бесполезен, если управляющая программа не оптимизирована должным образом.

Во-первых, это относится к самой основе фрезерования – количеству технологических переходов и режимам обработки заготовок. Эти параметры, в свою очередь, выбираются исходя из типа используемого режущего инструмента. Не следует забывать, что при использовании нестандартной фрезы нужно ввести в управляющую программу верные данные о геометрических характеристиках инструмента.

Во-вторых, маршрут обработки обязательно должен быть оптимизирован – особенно при обработке на сравнительно «жёстких» режимах. В противном случае, резкое изменение направления движения инструмента вызовет повышенные нагрузки на узлы станка и может привести к поломке фрезы и порче заготовки. При фрезеровании сложного 3D-рельефа особенно важно указать правильную последовательность «обхода» инструмента – чтобы при обработке углублений фреза не «цепляла» ещё не обработанные выступы (в основном такое характерно для чистового этапа фрезеровки). Процесс оптимизации траектории обработки должен осуществляться опытным технологом – не совсем правильно полагаться лишь на встроенные инструмента САМ-программы.

Как выбрать фрезу «под 3D»?

Выбирать фрезу для 3D-обработки следует исходя их типа заготовки для будущего изделия. В зависимости от твёрдости поверхности заготовки понадобятся либо фрезы из быстрорежущей стали (с молибденовыми и/или вольфрамовыми добавками), либо более выносливые – из твёрдого сплава. Со временем, по мере износа режущие кромки фрезы истираются и выкрашиваются. Поэтому в идеале, материал режущей части должен быть очень твёрдым, но не слишком хрупким. Создать сплав, сочетающий оба этих требования очень непросто. Поэтому твёрдосплавные фрезы отличаются высокой стоимости и узкой «специализацией» (под каждый тип заготовки).

Поскольку 3D-изделия, как правило, имеют сложный рельеф со множеством мелких деталей, для их фрезеровки используются цилиндрические или конусные сферические фрезы различного диаметра (3-6 мм для черновой обработки и 1-3 мм – для чистового этапа). Для очень мягких материалов (например, модельного воска) подойдут коническо-сферические граверы с кончиком размером 0,2 мм.

При использовании твёрдосплавной конической двухзаходной конусной фрезы возможна обработка сравнительно глубоких 3D-рельефов за один этап (без чернового фрезерования). Такой инструмент отлично подходит для работы с заготовками из дерева, ДСП, МДФ. Конусная форма обуславливает значительную прочность фрезы при малом размере режущего кончика. Хорошие результаты обработки сложных 3D рельефов из дерева получаются также при использовании конусной сферической фрезы.

Для очень твёрдых пород древесины, а также 3D-обработки акрила и цветных металлов (алюминия, бронзы, меди) применяют сферические граверы или V-образные граверы. Этот инструмент также подходит для снятия фасок с торцевых краёв заготовок из цветных металлов.

Для 3D-обработки дерева, органического стекла или пластика (АБС, ПВХ) используется конический гравер. Такой инструмент отлично подходит для точной гравировки эскизов с мелкими деталями. Обеспечивает высокую гладкость поверхности после чистового этапа фрезерования. Для нанесения мелких символов следует выбирать гравер с меньшим углом и малым лезвием. Для резьбы – напротив, угол следует выбирать максимальным.

Яндекс.Метрика