Общий каталог Ingersoll 2011 - страница 308

Предыдущая страница Следующая страница

Навигация

Анализ жёсткости

Максимизация жёсткости для улучшения работы концевой фрезы

Жёсткость. Среди множества параметров фрезерования жёсткость является одним из важнейших. Зачастую именно она является основным фактором, определяющим производительность обработки. Из-за соотношения длины к диаметру концевые фрезы являются наименее жёсткими среди всех режущих инструментов. Понимание принципов жёсткости и их максимальное использование может значительно повысить производительность концевого фрезерования.

К основным факторам, влияющим на жёсткость, относятся: базовая конструкция станка, привод, расположение подшипников, размер шпинделя, диаметр и длина инструмента, вылет, материал заготовки и оснастка. В данном разделе рассматривается, как выбор концевой фрезы влияет на жёсткость.

Жёсткость зависит от силы резания. Сила резания вызывает отклонение (прогиб).

Сила создаётся сочетанием скорости резания в футах в минуту (SFM) и мощности. Мощность является функцией ширины и глубины резания, скорости подачи и обрабатываемого материала. Мягкие материалы требуют меньшей мощности, твёрдые — большей.

Отклонение (прогиб) возникает под воздействием силы резания на инструмент. Степень влияния силы резания на инструмент определяется соотношением длины инструмента к его диаметру.

Прогиб прямо пропорционален L³ (длина в третьей степени) и обратно пропорционален D⁴ (диаметр в четвёртой степени). Иными словами, прогиб резко снижается при увеличении диаметра и/или уменьшении длины.

Компания Ingersoll разработала программное обеспечение для выполнения многочисленных расчётов, необходимых для определения величины прогиба инструмента. С помощью программы «Rigidity Analysis» компании Ingersoll прогиб для следующего примера можно легко определить:

Фреза: диаметр 2,000", длина режущей части 4,00", хвостовик No. 50 с V-образным фланцем.
Материал: низкоуглеродистая сталь.
Скорость: 400 SFM.
Радиальная глубина резания: 1,00".
Осевая глубина резания: 2,00".
Подача: 12 IPM (.008 IPT).

Расчётный теоретический прогиб составляет .007".

Для операций концевого фрезерования рекомендуется прогиб не более .001". В данном примере превышена желаемая максимальная величина прогиба в .001". Фреза, работающая в таких условиях, скорее всего, будет вибрировать, давать плохое качество поверхности и демонстрировать сниженную стойкость инструмента.

Тот же пример был пересчитан после уменьшения длины режущей части с 4,00" до 3,00". Без каких-либо других изменений жёсткость концевой фрезы значительно улучшилась. Теоретический прогиб снизился до .0009". За счёт уменьшения общего соотношения длины к диаметру на 25 процентов прогиб был снижен более чем вдвое по сравнению с исходным примером.

Адаптация инструмента

Вращающийся инструментальный держатель: большинство концевых фрез работают в поворотных инструментальных держателях, соединяющих инструмент со шпинделем. Как ни странно, из-за дополнительной длины и лишнего соединения именно этот вариант адаптации является наименее жёстким среди всех вариантов установки концевых фрез. Чтобы максимизировать жёсткость при таком способе крепления, следует использовать концевую фрезу с максимально возможным диаметром хвостовика и максимально коротким переходником.

Плохо: концевая фреза с прямым хвостовиком и поворотный инструментальный держатель.

Лучше: фреза с интегральным хвостовиком.