Попутное и традиционное фрезерование: основные различия, преимущества и недостатки

Фрезерование с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, в котором вращающийся режущий инструмент удаляет материал с цельной заготовки. С помощью числового программного управления (ЧПУ) станки могут следовать точным траекториям инструмента для создания сложных форм и элементов из различных материалов.

Фрезерные станки работают на нескольких осях, включая конфигурации с 3, 4 и 5 осями. Эти станки способны производить детали с жесткими допусками, сложными деталями и повторяемым качеством. Перед началом обработки оператор надежно фиксирует заготовку на месте. Затем станок выполняет запрограммированные движения, при этом режущий инструмент быстро вращается, чтобы срезать материал слой за слоем.

Команда тип фрезерной операции— попутное или обычное фрезерование — определяет, как фреза взаимодействует с материалом, и может существенно повлиять на результат. Одно из важнейших решений, которое должен принять оператор перед началом фрезерования, — использовать ли попутное или обычное фрезерование.

В этой статье подробно рассматривается попутное и традиционное фрезерование, объясняется принцип работы каждого из них, сравниваются их плюсы и минусы, а также даются рекомендации о том, когда использовать каждый метод для достижения наилучших результатов.

Что такое попутное фрезерование?

Попутное фрезерование, также известное как «попутное фрезерование», меняет направление вращения фрезы относительно подачи. При этом методе фреза встречает заготовку в самой толстой части стружки и выходит в самой тонкой. Фреза как бы «поднимается» или втягивается в материал.

Как работает попутное фрезерование

При попутном фрезеровании заготовка движется в том же направлении, что и вращение фрезы. Передняя кромка фрезы сразу же вгрызается на всю глубину, создавая толстую стружку, которая сужается почти до нуля в конце реза. Стружка завивается позади инструмента, отводя тепло от заготовки.

Фреза проталкивает материал вниз в приспособление, требуя меньшего усилия зажима. Стружка выбрасывается за траекторию фрезы, что снижает риск повторной резки. Многие современные контроллеры ЧПУ включают явные настройки или предупреждения, чтобы напомнить оператору о выборе попутного фрезерования.

Что такое традиционное фрезерование?

Традиционное фрезерование, иногда называемое «фрезерованием вверх», требует вращения фрезы против направления подачи. При таком расположении режущая кромка встречается с заготовкой в ​​ее самой тонкой точке и выходит в ее самой толстой точке. Термин «фрезерование вверх» подчеркивает, как фреза тянет себя вверх через материал.

Как работает традиционное фрезерование

При обычном фрезеровании заготовка подается в фрезу против направления ее вращения. Фреза начинает зацепление в нижней части реза, где толщина стружки минимальна. Стружка становится толще по мере того, как фреза движется по поверхности.

Зубья инструмента давят на материал, заставляя заготовку подниматься. Эта направленная вверх сила требует сильного зажима, чтобы удерживать деталь на месте. Фреза также имеет тенденцию выталкивать стружку вперед по своему пути, что может привести к повторному резанию стружки, когда инструмент снова проходит над ними.

Попутное и обычное фрезерование: сравнение отклонения инструмента

Эксперты часто фокусируются на двух ключевых факторах при выборе между обычным и попутным фрезерованием: отклонение инструмента и точность реза. Отклонение инструмента относится к небольшому изгибу инструмента под действием сил резания. Точность реза зависит как от отклонения, так и от устойчивости станка.

Отклонение при попутном фрезеровании

При попутном фрезеровании основная сила резания действует перпендикулярно подаче. Эта боковая сила может согнуть инструмент и сместить заготовку, если ваша настройка или оснастка недостаточно жесткие. Вы можете заметить небольшие отклонения в прямолинейности стенок на длинных инструментах или тонких стенках.

Отклонение при обычном фрезеровании

При обычном фрезеровании силы резания действуют параллельно направлению подачи, что означает меньшее общее отклонение и более постоянный контроль. Это приводит к более жестким допускам, когда вам нужно выдерживать критические размеры.

Попутное и традиционное фрезерование: выбор материала

Не каждый материал ведет себя одинаково при фрезеровании по восходящей или обычной траектории. Вот некоторые общие рекомендации:

• Мягкие материалы (например, алюминий, поликарбонат, нейлон): Эти материалы, как правило, лучше всего подходят для попутного фрезерования. Более чистое формирование стружки и меньшие усилия помогают избежать размазывания и подъема детали.
• Твердые или хрупкие материалы (например, чугун, горячекатаная сталь): Обычное фрезерование часто побеждает здесь. Постепенное вовлечение стружки и уменьшенное тяговое усилие вниз могут предотвратить образование трещин или сколов.
• Смешанные сплавы и композиты: При резке материалов с твердыми частицами и мягкой матрицей обычное фрезерование может снизить вероятность того, что фреза зацепит и вырвет кусок. Вы все равно можете закончить легким подъемом для получения окончательных размеров.

Нужны экспертные решения по обработке на станках с ЧПУ с жесткими допусками и быстрыми сроками выполнения заказов? BOYI TECHNOLOGY предлагает передовые Услуги ЧПУ для сложных деталей в аэрокосмической, автомобильной, бытовой электронике и т. д. Обратитесь к нам сегодня, чтобы начать свой проект.

Попутное и традиционное фрезерование: сравнение качества обработки поверхности

Выбор стиля фрезерования может существенно повлиять на срок службы ваших фрез и на то, насколько гладкими будут ваши детали.

Качество поверхности

Попутное фрезерование обычно оставляет более тонкий профиль поверхности. Мягкий угол выхода в конце каждого прохода зуба аккуратно измельчает стружку, а не размазывает ее по детали. Обычное фрезерование может оставлять крошечные выступы, которые могут потребовать дополнительной вторичной обработки.

Износ инструмента

Традиционное фрезерование часто приводит к большему износу около конца зуба фрезы, поскольку стружка там самая толстая. Попутное фрезерование распределяет износ более равномерно вдоль зуба, увеличивая время, в течение которого вы можете продолжать резку до смены инструмента.

Попутное и традиционное фрезерование: сравнение преимуществ

Ниже приведено детальное сравнение основных преимуществ попутного фрезерования по сравнению с обычным фрезерованием.

Преимущества попутного фрезерования

1. Превосходная отделка поверхности: Попутное фрезерование начинается с самой толстой стружки и утончается по мере выхода фрезы, что оставляет более гладкую поверхность и минимизирует высоту волнистости.
2. Более эффективная эвакуация стружки: Стружка отбрасывается вниз и в сторону от траектории резания, что снижает необходимость повторного резания и продлевает срок службы инструмента, поскольку режущая кромка дольше остается острой.
3. Меньшее накопление тепла: Направленное вниз режущее действие помогает отводить тепло вместе со стружкой, а не направлять его в заготовку, что защищает как геометрию детали, так и покрытие инструмента.
4. Снижение требований к усилию зажима: Силы резания при попутном фрезеровании прижимают деталь к столу, поэтому для надежного удержания заготовки требуется меньшее усилие фиксации.
5. Низкое энергопотребление: Поскольку фреза «взаимодействует» с материалом более естественно, попутное фрезерование часто выполняется при меньшей нагрузке на шпиндель при той же скорости съема материала.

Преимущества обычного фрезерования

1. Расширенный контроль процесса: При обычном фрезеровании фреза движется против направления подачи, что снижает тенденцию инструмента захватывать заготовку и дает оператору более точный контроль над резкой.
2. Меньший риск затягивания инструмента: Поскольку силы резания отталкиваются от детали, резец с меньшей вероятностью будет «затянут» в заготовку, что сводит к минимуму вероятность поломки инструмента или повреждения заготовки.
3. Пригодность для тяжелой черновой обработки: Традиционное фрезерование обеспечивает большую глубину резания и высокую скорость съема материала более стабильно, что делает его хорошим выбором для быстрого удаления сыпучего материала.
4. Улучшенное гашение вибраций: Встречное фрезерование может помочь снизить вибрацию и разрывы, особенно при обработке хрупких материалов или при использовании станков с некоторым люфтом.
5. Снижение требований к зажиму на старых машинах: Направленный вверх вектор силы означает, что обычное фрезерование, как правило, требует менее сложных креплений на ручных или менее жестких станках с ЧПУ.

Попутное и традиционное фрезерование: сравнение недостатков

Ниже приведено наглядное сравнение основных недостатков обычного фрезерования и попутного фрезерования.

Недостатки попутного фрезерования

1. Риск затягивания инструмента: При попутном фрезеровании фреза втягивается в заготовку на полную глубину резания, что может привести к поломке инструмента или повреждению детали, если подача слишком агрессивна.
2. Чувствительность к люфту: Машины с любым люфтом или люфтом привода могут испытывать вибрации и дребезжание под действием сил попутного фрезерования.
3. Более высокие начальные силы резания: Фреза захватывает заготовку при максимальной толщине стружки, что может привести к перегрузке как инструмента, так и шпинделя станка.
4. Меньше ручного управления: Поскольку резак «захватывает» деталь, ручная точная регулировка становится более сложной и требует осторожного обращения.
5. Материальные ограничения: Некоторые твердые или хрупкие материалы плохо поддаются попутному фрезерованию и могут треснуть или порваться при агрессивном врезании.

Недостатки обычного фрезерования

1. Более грубая обработка поверхности: Обычное фрезерование часто оставляет более грубую поверхность, поскольку толщина стружки увеличивается к концу реза.
2. Увеличенная повторная резка стружки: Фреза выбрасывает стружку вперед по своему пути, что приводит к повторному резанию и ускоряет износ инструмента.
3. Более высокая теплогенерация: Поскольку самая толстая часть стружки формируется на выходе, возникает большее трение и выделяется избыточное тепло.
4. Более высокие требования к зажиму: Поднимающее усилие, действующее на заготовку, требует более прочного крепления, чтобы предотвратить подъем детали.
5. Снижение эффективности удаления материала: Инструмент должен двигаться против направления подачи, что может снизить эффективную скорость съема материала.

Когда использовать каждый метод

Выбор между попутным и обычным фрезерованием зависит от конкретных условий вашего проекта. Вот несколько практических рекомендаций:

Ситуация	Рекомендуемый метод
Удаление сыпучих материалов на жесткой машине	Обычное фрезерование
Финишный проход для получения гладкой поверхности	Подъемное фрезерование
Старая машина с заметным люфтом	Обычное фрезерование
Современное ЧПУ с компенсацией люфта	Подъемное фрезерование
Резка мягких или цветных материалов	Подъемное фрезерование
Резка твердых, хрупких или зернистых материалов	Обычное фрезерование

Используйте обычное фрезерование, когда

• Вы используете старые ручные или ЧПУ-станки со значительным люфтом.
• Материал заготовки твердый, хрупкий или склонный к разрывам (например, чугун или закаленная сталь).
• Вы выполняете черновой проход, удаляя большой объем материала.
• Вам необходим максимальный контроль и устойчивость во время резки.
• Геометрия детали включает тонкие стенки или неподдерживаемые участки.

Используйте попутное фрезерование, когда

• Вы используете современный станок с ЧПУ с минимальным или нулевым люфтом.
• Материал мягкий или пластичный, например, алюминий, латунь или некоторые виды пластика.
• Отделка поверхности является приоритетом, например, в аэрокосмических или медицинских компонентах.
• Вы выполняете чистовую обработку и хотите добиться высокой точности размеров.
• Вам необходимо продлить срок службы инструмента и снизить мощность резания.

Pro Tip: При резке менее 50% диаметра инструмента попутное фрезерование обычно является лучшим вариантом. Для резов, которые охватывают более 75% диаметра инструмента, обычное фрезерование может быть безопаснее из-за риска отклонения и отрицательных передних углов.

Гибридные стратегии

Некоторые станочники используют гибридные подходы для сложных материалов. Процесс может начинаться с мелкого попутного фрезерования, за которым следуют более глубокие обычные разрезы, или наоборот. Современный CAM программное обеспечение также может моделировать силы и отклонения, чтобы рекомендовать оптимальные траектории и стратегии инструмента. Этот подход уравновешивает прочность обычного фрезерования для объемной работы с тонкой отделкой, которую обеспечивает попутное фрезерование.

Ваш надежный партнер по услугам фрезерной обработки с ЧПУ

Станьте партнером BOYI TECHNOLOGY сегодня и испытайте лидирующие в отрасли решения Услуги фрезерования с ЧПУ с учетом ваших точных спецификаций. В BOYI TECHNOLOGY мы управляем современным предприятием, разработанным для удовлетворения всех ваших потребностей в обработке. Мы занимаемся всем, от начальной настройки до окончательной проверки, поэтому вы можете сосредоточиться на остальной части своей работы, не беспокоясь о сбоях в производстве.

Ты просто загрузите чертеж вашей детали, выберите материал и укажите любые особые требования. Теперь для бесплатной консультации и быстрой, ни к чему не обязывающей сметы. Позвольте BOYI TECHNOLOGY превратить ваши дизайнерские задачи в высококачественные, готовые к сборке детали — начните сегодня!

Заключение

Фрезерование остается важным процессом для формования деталей с жесткими допусками и повторяемым качеством. Обычное фрезерование и попутное фрезерование предлагают свои преимущества. Выбирая правильный метод на каждом этапе, цеха могут повысить точность деталей, продлить срок службы инструмента и эффективно поставлять высококачественные компоненты.