Особенности попутного и обычного фрезерования

Фрезерование является одним из наиболее распространенных производственных процессов, в которых используется вращающийся инструмент для резки неподвижной плоской поверхности. Перед началом процесса операторы должны принять во внимание несколько соображений, и общая дилемма для них заключается в том, чтобы выбрать попутное или встречное фрезерование.
Как попутный, так и обычный процесс фрезерования имеют свои достоинства и недостатки. Лучший выбор зависит от типа станка, свойств заготовки и желаемых характеристик изготавливаемой детали.

Далее мы подробно рассмотрим как обычное, так и попутное фрезерование и сравним их, чтобы дать вам лучшее представление об обоих процессах.

Что такое попутное фрезерование?

Попутное фрезерование — это процесс, при котором режущий инструмент станка с ЧПУ движется в том же направлении, что и заготовка. Название технологии происходит от того факта, что зубья режущего инструмента взбираются на поверхность заготовки и оставляют стружку позади фрезы, что исключает возможность повторной обработки.
Некоторые другие особенности, которые отличают попутное фрезерование, — это направленные вниз силы,, ширина стружки, которая уменьшается во время процесса, и характеристики плоскости сдвига.
Эти свойства создают благоприятные условия обработки и придают попутному фрезерованию некоторые ключевые преимущества. Вот некоторые из них:

Улучшенная отделка поверхности

Толщина стружки начинается с наибольшей, но постепенно уменьшается в процессе попутного фрезерования. Это вызывает меньше отклонений в ходе резки. Кроме того, в процессе попутного фрезерования стружка остается позади фрезы, что предотвращает повторный проход и обеспечивает превосходное качество поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ.

Низкое тепловыделение и режущая нагрузка

Поскольку ширина стружки постепенно уменьшается, тепло, связанное с обработкой, остается внутри заготовки. Кроме того, силы резания в этом процессе направлены вниз, что снижает общие требования к удерживанию заготовки при горизонтальном фрезеровании.

Увеличенный срок службы инструмента

Меньший прогиб и тепловыделение в процессе попутного фрезерования напрямую влияют на срок службы инструмента. Поскольку инструмент не подвергается таким сильным нагрузкам во время использования, он, естественно, имеет больший срок службы и дольше остается работоспособным.
Существуют также некоторые серьезные ограничения процесса. Некоторые из основных недостатков попутной резки:

Чрезмерные вибрации

При работе с толстыми деталями или при более высоких скоростях подачи заготовки испытывают сильные вибрации из-за удара инструмента о заготовку. Эти вибрации могут вызвать множество проблем, включая отклонение инструмента и его повреждение. В результате пострадает общая точность обработки заготовки.

Люфт

Другой распространенной проблемой попутного фрезерования является люфт, возникающий при недостаточном усилии резания. Хотя эта проблема редко встречается на фрезерных станках с ЧПУ, у старых моделей она почти всегда возникает. Этот люфт потенциально может привести к браку из-за разлетающихся осколков, и к нему всегда следует относиться серьезно. Рекомендуется избегать попутного фрезерования на старых станках или использовать компенсатор люфта. Это дополнительный компонент, который поглощает энергию стружки и позволяет использовать все преимущества попутного фрезерования.

Непригодность для более твердых материалов

Процесс попутного фрезерования не подходит для твердых материалов, таких как чугун, сталь и т.п., поскольку они могут повредить режущий инструмент. При попутном фрезеровании толщина стружки в начале высока, что может привести к повреждению режущего инструмента при работе с твердыми материалами.

Встречное фрезерование

Обычный процесс фрезерования представляет собой традиционный подход, при котором вращение режущего инструмента направлено против движения заготовки. В этом случае рез идет вверх. Обычный процесс фрезерования полностью противоположен попутному фрезерованию. В этом случае ширина стружки начинается практически с нуля и постепенно увеличивается. Кроме того, стружка удаляется на пути фрезы из-за ее вращения, а заготовка испытывает подъемную силу из-за действия резания.
Так же, как и попутное фрезерование, традиционное фрезерование имеет ряд преимуществ и ограничений. Вот некоторые из ключевых преимуществ обычного фрезерования по сравнению с другими методами.

Нет люфта

Одним из самых больших преимуществ встречного фрезерования является отсутствие люфта. При встречном фрезеровании вращение фрезы и движение заготовки не тянут стол, поэтому вероятность люфта исключена.

Большая стабильность

Одна из проблем попутного фрезерования заключается в том, что инструмент имеет тенденцию тянуть заготовку, что может повлиять на общую точность станка. Обычные станки не имеют этого недостатка, что означает больший контроль и стабильность результатов.

Кроме того, встречное фрезерование также не создает чрезмерных вибраций при резке более твердых материалов, потому что ширина стружки постепенно увеличивается и обеспечивает стабильность заготовки на протяжении всей операции.

Контроль

Во время фрезерных операций режущий инструмент имеет тенденцию отклоняться от заготовки. Хотя это свойство влияет на качество отделки поверхности детали, оно также имеет одно преимущество. Вероятность непреднамеренного брака будет низкой, и порезы не будут слишком глубокими.
Традиционный процесс фрезерования также имеет ряд недостатков. Вот наиболее важные из них:

Чрезмерное тепловыделение

При обычном фрезеровании стружка удаляется за счет постепенного увеличения ширины, а это означает, что все генерируемое тепло передается инструменту. В результате фрезерные инструменты с большей вероятностью перегреваются, что может сократить срок их службы.

Черновая отделка

Процесс резания при обычном фрезеровании вызывает отклонение как инструмента, так и заготовки. Что приводит к более шероховатой поверхности. Однако это качество также позволяет ему более эффективно справляться с твердыми материалами. Вот почему обычное фрезерование лучше, если вы работаете с такими материалами, как чугун и высокоуглеродистая сталь.

Повреждение инструмента

Чрезмерный нагрев, а также силы трения и силы, направленной вверх, вызывают серьезные повреждения инструмента, что влияет на его общий срок службы и может снизить точность обработки заготовки.

Всякий раз, когда эксперты говорят о шероховатости поверхности по сравнению с обычным фрезерованием или о других рабочих параметрах, главное, с чем они имеют дело, — это отклонение инструмента и точность резания. Оба фактора в совокупности оказывают наибольшее влияние на результат и сам процесс. Отклонение инструмента влияет на тепловыделение, а точность резки напрямую влияет на результат.

Когда дело доходит до отклонения инструмента, традиционное фрезерование имеет преимущество перед попутным фрезерованием. Причина в направлении реактивных сил. В случае обычного фрезерования направление сил почти параллельно направлению подачи инструмента, что даёт больший контроль над процессом.

Обычный процесс фрезерования полностью противоположен восходящему фрезерованию. В этом случае ширина стружки начинается практически с нуля и постепенно увеличивается. Кроме того, стружка удаляется на пути фрезы из-за ее вращения, а заготовка испытывает подъемную силу из-за действия резания.
Выбор между встречным и попутным фрезерованием зависит от области применения, технологических требований, материала и некоторых других факторов. Как правило, говоря об обычном и попутном фрезеровании, часто предполагают, что попутное фрезерование лучше, потому что оно имеет минимальную нагрузку, обеспечивает лучшее качество поверхности и длительный срок службы инструмента. Однако попутное фрезерование подходит не для каждого отдельного случая, поскольку имеет серьезные недостатки.
Точно так же традиционное фрезерование также имеет ряд очевидных преимуществ. Однако его ограничение столь же существенно. Вот почему важно иметь глубокое понимание обоих процессов резки, чтобы убедиться, что вы делаете правильный выбор и получаете стабильные результаты.
Вот несколько советов, которые помогут вам выбрать между обычным и попутным фрезерованием.
✅ Отдавайте предпочтение попутному фрезерованию для небольших деталей, которым требуется безупречная отделка.
✅ Убедитесь, что используемый вами станок оснащен компенсатором люфта при попутном фрезеровании.
✅ Используйте стандартное фрезерование твердого и жесткого материала или закаленных заготовок.
✅ Не используйте попутное фрезерование при первом проходе, если материал окислен или имеет шероховатую поверхность.
✅ Для наилучшей точности используйте попутное фрезерование для последнего прохода.