چگونه با فرزها بعد از ماشین کاری برخورد کنیم؟

سوراخ های بعد از ماشین کاری بسیار آزاردهنده هستند. وجود فرز نه تنها باعث کاهش دقت ماشینکاری و کیفیت سطح قطعه کار می شود، بلکه عملکرد محصول را تحت تاثیر قرار می دهد و حتی گاهی باعث بروز حوادث می شود. برای مشکل سوراخ ایجاد شده، مردم معمولاً از فرآیند تخلیه برای حل آن استفاده می کنند. سنگ زدایی یک فرآیند غیرمولد است که نه تنها باعث افزایش قیمت تمام شده محصول و طولانی شدن چرخه تولید محصول می شود، بلکه باعث می شود که کل محصول به دلیل تخلیه نامناسب از بین رفته و زیان های اقتصادی را به همراه داشته باشد. در این مقاله، نویسنده ابتدا به طور سیستماتیک عوامل اصلی مؤثر بر تشکیل فرزهای فرز انتهایی را تجزیه و تحلیل می‌کند و روش‌ها و فناوری‌های کاهش و کنترل فرزهای فرز را از طراحی ساختاری تا کل فرآیند ساخت مورد بحث قرار می‌دهد.

1. شکل اصلی فرز در فرز انتهایی

با توجه به سیستم طبقه‌بندی فرزهای لبه برش حرکتی، فرزهای تولید شده در فرآیند فرز پایانی عمدتاً شامل فرز در هر دو طرف لبه اصلی، فرز در جهت برش برش جانبی، فرز در جهت برش برش پایین، و تغذیه و تغذیه. پنج شکل فرز جهت دار وجود دارد (شکل 1 را ببینید).

تصویر شکل 1 فرزهایی که با آسیاب انتهایی ایجاد می شوند
به طور کلی، در مقایسه با سایر فرزها، سوراخ جهت برش که از لبه پایینی بریده شده است، دارای ویژگی های اندازه بزرگ و برداشتن دشوار است. به همین دلیل، این مقاله برای انجام تحقیق، فرز جهت برش را از لبه پایینی خارج می کند. با توجه به اندازه و شکل فرزها در جهت برش لبه زیرین در فرز انتهایی، می توان آنها را به سه نوع زیر تقسیم کرد: فرزهای نوع I (در اندازه بزرگتر، جدا کردن سخت و هزینه حذف بالاتر)، نوع فرزهای II (در اندازه کوچکتر، کوچکتر، به راحتی قابل برداشتن یا برداشتن نیستند) و فرزهای نوع III، فرزهای منفی هستند (شکل 2 را ببینید).

تصویر
شکل 2 انواع فرز در جهت برش از لبه پایین در هنگام فرز بریده شده است

دوم، عوامل اصلی مؤثر بر تشکیل فرزهای فرز انتهایی

تشکیل سوراخ یک فرآیند تغییر شکل مواد بسیار پیچیده است. عوامل مختلفی مانند خواص مواد قطعه کار، هندسه، عملیات سطح، هندسه ابزار، مسیر برش ابزار، سایش ابزار، پارامترهای برش و استفاده از مایع خنک‌کننده، همگی به طور مستقیم بر تشکیل فرزها تأثیر می‌گذارند. شکل 3 بلوک دیاگرام عوامل موثر بر فرزهای فرز انتهایی است. در شرایط خاص آسیاب، شکل و اندازه فرزهای فرز انتهایی به اثرات ترکیبی عوامل تأثیرگذار مختلف بستگی دارد، اما عوامل مختلف تأثیرات متفاوتی بر تشکیل فرزها دارند.

تصویر

شکل 3 نمودار کنترل علّی تشکیل فرز فرز

1. ورود/خروج ابزار

به طور کلی، سوراخی که هنگام بیرون آوردن ابزار از قطعه کار ایجاد می شود، بزرگتر از سوراخ ایجاد شده در هنگام پیچاندن ابزار به قطعه کار است.

2. زاویه برش هواپیما

زاویه برش سطحی تأثیر زیادی بر تشکیل فرزها در جهت برش برش لبه پایینی دارد. زاویه برش صفحه به عنوان جهت سرعت برش (سنتز برداری سرعت ابزار و سرعت تغذیه) و زاویه بین جهت‌گیری وجه‌های انتهای قطعه کار تعریف می‌شود. جهت وجه انتهایی قطعه کار از نقطه پیچ ابزار تا نقطه پیچ ابزار است.

نتایج آزمایش نشان می دهد که ارتفاع فرز با عمق برش تغییر می کند، یعنی با افزایش عمق برش، فرز از فرز نوع I به فرز نوع دوم تغییر می کند. حداقل عمق فرزکاری که باعث ایجاد فرزهای نوع II می شود معمولاً عمق برش حد نامیده می شود که بر حسب dcr بیان می شود. شکل 4 تأثیر زاویه سرب مسطح و عمق برش را بر ارتفاع سوراخ هنگام ماشینکاری آلیاژ آلومینیوم نشان می دهد.

تصویر
شکل 4 شکل برش و زاویه برش صفحه و عمق برش

از شکل 4 می توان دید که هر چه زاویه برش صفحه بزرگتر باشد، عمق برش حدی بیشتر می شود. هنگامی که زاویه برش صفحه بزرگتر از 120 درجه باشد، اندازه سوراخ نوع I بزرگتر است و عمق برش محدود برای انتقال به سوراخ نوع II نیز بزرگ است. بنابراین، یک زاویه برش سطح کوچک برای تولید فرزهای نوع II مساعد است، زیرا هرچه φ کوچکتر باشد، سفتی نگهدارنده سطح ترمینال نسبتاً بهبود یافته است و احتمال تشکیل فرزها کمتر است.

اندازه و جهت سرعت تغذیه تأثیر خاصی بر اندازه و جهت سرعت مرکب v دارد و سپس بر زاویه برش صفحه و تشکیل فرزها تأثیر می گذارد. بنابراین، هرچه سرعت تغذیه و زاویه انحراف لبه خروجی بزرگتر باشد، φ کوچکتر است، که برای سرکوب تشکیل فرزهای بزرگتر مساعدتر است (شکل 5 را ببینید).

تصویر

شکل 5 تأثیر جهت تغذیه بر تشکیل سوراخ

3. توالی خروج دماغه ابزار EOS

در طول فرز پایانی، اندازه سوراخ تا حد زیادی توسط ترتیب خروجی نوک ابزار تعیین می شود. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است: نقطه A نقطه روی لبه برش فرعی، نقطه C نقطه روی لبه برش اصلی و نقطه B نوک دماغه ابزار است. فرض بر این است که دماغه ابزار تیز است، یعنی شعاع قوس دماغه ابزار در نظر گرفته نمی شود. اگر لبه BC ابتدا از قطعه کار خارج شود و لبه AB بعداً از قطعه کار خارج شود، براده ها روی سطح ماشینکاری شده لولا می شوند و با پیشرفت فرز، براده ها از قطعه کار بیرون رانده می شوند و لبه پایینی بزرگتری را تشکیل می دهند و برش می زنند. فرز جهت برش اگر لبه AB ابتدا از قطعه کار خارج شود، و لبه BC بعداً از قطعه کار خارج شود، تراشه روی سطح انتقال لولا می شود و از قطعه کار جدا می شود و یک لبه پایینی با اندازه کوچکتر تشکیل می دهد که سوراخ جهت برش را قطع می کند.

تصویر
شکل 6 توالی خروج از دماغه ابزار و تشکیل فرزها

آزمایش نشان می دهد:

① دنباله خروج دماغه ابزار ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA که باعث می‌شود اندازه سوراخ به‌طور متوالی افزایش یابد.

② نتایج تولید شده توسط EOS یکسان است، اما در یک توالی خروجی یکسان، اندازه سوراخ‌هایی که توسط مواد پلاستیکی تولید می‌شود، بزرگ‌تر از مواد شکننده است. ترتیب خروج دماغه ابزار نه تنها به شکل هندسی ابزار مربوط می شود، بلکه به عواملی مانند سرعت تغذیه، عمق آسیاب، اندازه هندسی قطعه کار و شرایط برش نیز مربوط می شود. این ترکیبی از عوامل مختلف است که بر تشکیل فرزها تأثیر می گذارد.

4. تأثیر عوامل دیگر

① پارامترهای آسیاب، دمای آسیاب، محیط برش و غیره نیز تأثیر خاصی بر تشکیل فرزها خواهند داشت. تأثیر برخی از عوامل اصلی مانند سرعت تغذیه، عمق فرز و غیره توسط تئوری زاویه برش صفحه و نظریه EOS ترتیب خروج دماغه ابزار منعکس می شود. من در اینجا وارد جزئیات نمی شوم.

②هرچه شکل پذیری مواد قطعه کار بهتر باشد، ایجاد فرزهای نوع I آسانتر است. در فرآیند آسیاب انتهایی مواد شکننده، اگر نرخ تغذیه یا زاویه برش سطحی زیاد باشد، منجر به تشکیل سوراخ‌های نوع III (کمبود) می‌شود.

③زمانی که زاویه بین سطح پایانی قطعه کار و صفحه پردازش شده بیشتر از زاویه راست باشد، به دلیل افزایش استحکام پشتیبانی سطح ترمینال، می توان تشکیل فرز را مهار کرد.

④استفاده از سیال فرز برای طولانی‌تر کردن عمر ابزار، کاهش سایش ابزار، روان‌کاری فرآیند فرز و کاهش اندازه فرز مفید است.

⑤ سایش ابزار تأثیر زیادی در تشکیل فرزها دارد. وقتی ابزار تا حدی سایش می کند، قوس نوک ابزار افزایش می یابد، نه تنها اندازه سوراخ در جهت خروج ابزار افزایش می یابد، بلکه اندازه سوراخ ها در جهت برش ابزار نیز افزایش می یابد. مکانیسم نیاز به مطالعه بیشتر در عمق دارد.

⑥عوامل دیگری مانند مواد ابزار نیز تأثیر خاصی بر تشکیل فرزها دارند. در شرایط برش یکسان، ابزارهای الماسی بیشتر از سایر ابزارها برای سرکوب تشکیل سوراخ کمک می کنند.

سه، راه اصلی برای کنترل تشکیل فرزهای فرز

شکل گیری فرزهای فرز انتهایی تحت تأثیر عوامل زیادی قرار می گیرد، این نه تنها به فرآیند خاص آسیاب مربوط می شود، بلکه به ساختار قطعه کار، هندسه ابزار و عوامل دیگر نیز مربوط می شود. برای کاهش فرزهای فرز انتهایی، تولید فرزها باید از جنبه های مختلف کنترل و کاهش یابد.

1. طراحی ساختاری معقول

شکل گیری فرزها تا حد زیادی تحت تأثیر ساختار قطعه کار است. ساختار قطعه کار متفاوت است و شکل و اندازه فرزها در لبه ها پس از پردازش نیز بسیار متفاوت است. اگر مواد قطعه کار و عملیات سطح از قبل تعیین شده باشد، هندسه قطعه کار و لبه ها عامل مهمی در تعیین شکل گیری فرزها هستند.

2. توالی پردازش مناسب

همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، توالی پردازش نیز تأثیر خاصی بر شکل و اندازه فرزهای فرز انتهایی دارد. بسته به شکل و اندازه فرزها، حجم کار و هزینه های مربوط به تخلیه نیز متفاوت است. بنابراین، انتخاب یک توالی پردازش مناسب روشی موثر برای کاهش هزینه‌های تخلیه است.

تصویر

(a) (b)

شکل 7 روش کنترل توالی پردازش را انتخاب کنید

در شکل 8a، اگر ابتدا سوراخ سوراخ شده و سپس صفحه آسیاب شود، فرزهای بزرگ برش و فرز به راحتی در محیط سوراخ ایجاد می شود. اگر ابتدا هواپیما آسیاب شود و سپس سوراخ سوراخ شود، فقط سوراخ های کوچک حفاری و برش در محیط سوراخ وجود دارد. به طور مشابه، در شکل 8b، اندازه سوراخی که ابتدا با آسیاب کردن سطح بالایی و سپس آسیاب کردن کانتور مقعر ایجاد می شود، کوچکتر از اندازه ای است که با ماشینکاری کانتور مقعر ابتدا و سپس آسیاب کردن صفحه ایجاد می شود.

تصویر

(a) (b)
شکل 8 کنترل روش مسیر ابزار

3. از خروج ابزار اجتناب کنید

اجتناب از بیرون کشیدن ابزار یک راه موثر برای جلوگیری از ایجاد سوراخ است، زیرا بیرون کشیدن ابزار عامل اصلی تشکیل سوراخ در جهت برش است. به طور معمول، فرز هنگامی که از قطعه کار باز می شود، فرزهای بزرگتری تولید می کند و هنگامی که به قطعه کار پیچ می شود، فرزهای کوچکتری تولید می کند. بنابراین باید از چرخاندن فرز تا حد امکان در حین فرآوری خودداری شود.

4. مسیر برش مناسب را انتخاب کنید

از تجزیه و تحلیل قبلی، می توان دریافت که وقتی زاویه برش صفحه کوچکتر از مقدار معینی باشد، اندازه سوراخ ایجاد شده کوچکتر است. زاویه برش صفحه را می توان با تغییر عرض فرز، نرخ تغذیه (مقدار و جهت) و سرعت چرخش (قدر و جهت) تغییر داد. بنابراین، با انتخاب مسیر ابزار مناسب می توان از تولید فرزهای نوع I جلوگیری کرد.

5. پارامترهای فرز مناسب را انتخاب کنید

پارامترهای فرز انتهایی (مانند تغذیه به ازای هر دندان، عرض فرز انتهایی، عمق فرز انتهایی و زاویه هندسی ابزار و غیره) تأثیر خاصی در تشکیل فرزها دارند.

شکل گیری فرزهای فرز انتهایی متاثر از عوامل زیادی است که عوامل اصلی تاثیرگذار عبارتند از: خروج/ورود ابزار، زاویه برش صفحه، ترتیب خروج دماغه ابزار، پارامترهای فرزکاری و غیره. شکل و اندازه نهایی فرز نتیجه یک ترکیبی از عوامل

این مقاله با شروع از کل فرآیند طراحی ساختار قطعه کار، چیدمان فناوری پردازش، مصرف فرز و انتخاب ابزار، عوامل اصلی تأثیرگذار فرزهای فرز را تحلیل می‌کند و روش کنترل مسیر فرز برش، انتخاب ترتیب پردازش مناسب و بهبود را ارائه می‌کند. طراحی سازه فناوری، فرآیند و روش سرکوب یا کاهش فرزهای فرز، مانند روش، راه حل فنی عملی را برای کنترل فعال اندازه فرزها، بهبود کیفیت محصول، کاهش هزینه ها و کوتاه کردن چرخه تولید در آسیاب فراهم می کند.