Typowe materiały

Stal szybkotnąca (HSS):

• Zalety: Dobra wytrzymałość, odporność na ciepło i opłacalność w przypadku zastosowań ogólnych.
• Zastosowania: Obróbka miękkich materiałów, takich jak aluminium, tworzywa sztuczne i niektóre stale.

Kobaltowa stal szybkotnąca (HSS-Co):

Zalety: Oferuje zwiększoną twardość, odporność na zużycie i odporność na ciepło w porównaniu do standardowej stali szybkotnącej HSS.

Zastosowania: Nadaje się do twardszych materiałów, takich jak stal nierdzewna i twardsze stopy.

Lity węglik wolframu:

• Zalety: Wyjątkowa twardość, odporność na zużycie i sztywność, pozwalające na wyższe prędkości skrawania i dłuższą żywotność narzędzia.
• Zastosowania: Idealny do produkcji wielkoseryjnej, obróbki twardych materiałów (stal narzędziowa, stal hartowana, żeliwo) i materiałów ściernych.

Mniej powszechne, specjalistyczne materiały

Stale proszkowe (PM):

• Zalety: Mogą być formułowane z bardzo specyficznymi właściwościami, zapewniając równowagę między wytrzymałością i odpornością na zużycie. Odpowiednie do zastosowań niszowych.

Ceramika:

• Zalety: Ekstremalna twardość i odporność na ciepło do obróbki przy bardzo wysokich prędkościach.
• Zastosowania: Specjalistyczne scenariusze ze stopami wysokotemperaturowymi i bardzo twardymi materiałami. Są one bardziej kruche niż węgliki spiekane i wymagają ostrożnego stosowania.

Powłoki

Powłoki dodatkowo zwiększają wydajność frezów o promieniu wklęsłym, niezależnie od materiału bazowego:

• Azotek tytanu (TiN): Wszechstronna powłoka ogólnego zastosowania poprawiająca odporność na zużycie i zmniejszająca tarcie.
• Azotek tytanowo-glinowy (TiAlN): Oferuje doskonałą twardość i odporność na utlenianie w zastosowaniach wysokotemperaturowych.
• Azotek chromu (CrN): Dobry do obróbki metali nieżelaznych i tworzyw sztucznych ze względu na niskie właściwości cierne.
• Węgiel diamentopodobny (DLC): Zapewnia ekstremalną odporność na zużycie w wymagających zastosowaniach.

Wybór odpowiedniego materiału

Optymalny dobór materiału dla frezu o promieniu wklęsłym zależy od:

• Materiału obrabianego przedmiotu: Twardość i ścieralność są kluczowymi czynnikami.
• Parametrów obróbki: Prędkość skrawania, posuw i głębokość skrawania wpływają na wybór materiału.
• Wymagania dotyczące trwałości narzędzia: Należy rozważyć równowagę między wydajnością skrawania a pożądaną żywotnością frezu.

Typowe powłoki dla frezów z promieniem wklęsłym

• Azotek tytanu (TiN): Wszechstronna i uniwersalna powłoka. Poprawia odporność na zużycie i zmniejsza tarcie.
• Azotek tytanowo-aluminiowy (TiAlN): Idealny do zastosowań wysokotemperaturowych ze względu na wyjątkową twardość i odporność na utlenianie.
• Węglikoazotek tytanu (TiCN): Oferuje zrównoważoną odporność na zużycie i smarowność dla różnych materiałów.
• Azotek chromu (CrN): Doskonale sprawdza się w obróbce metali nieżelaznych i tworzyw sztucznych dzięki niskim właściwościom ciernym.

Specjalistyczne powłoki

• Azotek tytanu aluminium (AlTiN): Idealna do obróbki szybkościowej i na sucho dzięki doskonałej odporności na ciepło.
• Azotek chromu (AlCrN): radzi sobie nawet z wyższymi temperaturami w najbardziej wymagających zastosowaniach.
• Diamond-Like Carbon (DLC): Niezrównana odporność na zużycie i niski współczynnik tarcia dla elementów ściernych.
• Powłoki wielowarstwowe: Połączenie zalet różnych powłok w celu uzyskania wydajności dostosowanej do potrzeb.

Kluczowe zastosowania

Frezowanie: Tworzenie gładkich, zaokrąglonych narożników wewnętrznych (zaokrągleń) w obrabianych częściach. Frezowanie służy kilku celom:

• Redukcja naprężeń: Eliminacja ostrych narożników, które mogą działać jako punkty koncentracji naprężeń, poprawiając wytrzymałość części i trwałość zmęczeniową.
• Estetyka: Zapewniają czysty, wykończony wygląd komponentów.
• Czyszczenie i powlekanie: Ułatwienie procesu czyszczenia i lepsza przyczepność powłoki lub farby.

Produkcja form i matryc: Obróbka wklęsłych profili i cech form używanych w:

• Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych: Formowanie różnych elementów z tworzyw sztucznych.
• Odlewanie metali: Tworzenie form do odlewania części metalowych.

Przemysł lotniczy i motoryzacyjny:

• Powierzchnie wklęsłe: Tworzenie zakrzywionych elementów samolotów i części samochodowych w celach funkcjonalnych lub estetycznych.
• Gniazda łożysk: Obróbka wklęsłych powierzchni łożysk w celu ich bezpiecznego osadzenia.
• Kanały płynów: Tworzenie wklęsłych kanałów dla przepływu płynów.

Produkcja ogólna: Dodawanie dekoracyjnych lub funkcjonalnych zakrzywionych profili do szerokiej gamy obrabianych części.

Konkretne przykłady

• Obróbka zaokrąglenia elementu mechanicznego w celu zapobiegania pękaniu pod obciążeniem.
• Tworzenie wklęsłej formy do produkcji plastikowych części z zaokrągloną krawędzią.
• Frezowanie wklęsłego gniazda łożyska w bloku silnika.
• Dodawanie dekoracyjnych wklęsłych krzywizn do wytwarzanego produktu.

Zalety frezów z promieniem wklęsłym

• Precyzja i spójność: Obróbka CNC zapewnia bardzo dokładne i powtarzalne profile wklęsłe.
• Gładkość: Doskonałe wykończenie powierzchni w porównaniu do metod ręcznych.
• Wszechstronność: Różne promienie frezów mogą być używane do tworzenia wklęsłych profili o różnych rozmiarach.

Frezy o promieniu wklęsłym, dzięki swojemu wyspecjalizowanemu kształtowi, znajdują zastosowanie w różnych branżach, w których komponenty wymagają gładkich, skierowanych do wewnątrz krzywizn. Przyjrzyjmy się, gdzie mają one zastosowanie:

Przemysł lotniczy:

• Tworzenie zaokrągleń i przejść na komponentach lotniczych w celu optymalizacji aerodynamiki i integralności strukturalnej.
• Obróbka złożonych kształtów wklęsłych na łopatkach turbin lub innych częściach silnika.

Produkcja form i matryc:

• Tworzenie precyzyjnych promieni wklęsłych w formach używanych do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych lub odlewania ciśnieniowego.
• Dodawanie płynnych przejść do wnęk formy w celu płynnego uwalniania części i poprawy estetyki.

Motoryzacja:

• Obróbka wklęsłych elementów silnika, przekładni i innych części wewnętrznych w celu zapewnienia płynnego działania i zmniejszenia zużycia.
• Tworzenie dekoracyjnych krzywizn na widocznych częściach i akcesoriach samochodowych.

Urządzenia medyczne:

Kształtowanie biokompatybilnych powierzchni wklęsłych na implantach i narzędziach chirurgicznych.

Obróbka małych, skomplikowanych elementów o złożonych profilach wklęsłych.

Produkcja ogólna:

• Dodawanie promieni i zaokrągleń do szerokiej gamy komponentów w celu zmniejszenia koncentracji naprężeń i poprawy trwałości zmęczeniowej.
• Tworzenie estetycznych krzywizn i profili na produktach z różnych sektorów.

Co sprawia, że frezy z promieniem wklęsłym są wyjątkowe?

• Specjalistyczna geometria: Ich wklęsły profil umożliwia wycinanie półkolistych kształtów w obrabianych elementach, w przeciwieństwie do standardowych frezów walcowo-czołowych, które wyróżniają się płaskimi powierzchniami i ostrymi narożnikami.
• Wszechstronność: Frezy te są dostępne w różnych rozmiarach, wykonane z różnych materiałów (węglików spiekanych, stali szybkotnącej) i pokryte różnymi powłokami, dzięki czemu nadają się do obróbki różnych materiałów i operacji skrawania.

Maszyny podstawowe

• Pionowe centra obróbcze CNC (VMC): Jest to najpopularniejszy typ maszyny do wykorzystywania frezów o promieniu wklęsłym. Frez jest zamontowany w pionowo zorientowanym wrzecionie, a obrabiany przedmiot jest przesuwany na stole z kontrolą osi X, Y, a czasami Z.
• Poziome centra obróbcze CNC (HMC): Podobne do centrów VMC, ale wrzeciono jest zorientowane poziomo. Centra HMC są często używane do obróbki cięższych elementów lub obróbki wielu stron części w jednym ustawieniu.

Mniej powszechne, ale możliwe

• Frezarki CNC (ogólne): Można użyć dowolnej maszyny CNC zdolnej do dokładnego utrzymywania i sterowania frezem o promieniu wklęsłym. Ta szersza kategoria obejmuje zarówno VMC, jak i HMC.
• Specjalistyczne plotery CNC: Chociaż są one przeznaczone głównie do obróbki drewna i tworzyw sztucznych, niektóre routery CNC o dużej wytrzymałości mogą być w stanie obsługiwać bardziej miękkie metale przy użyciu frezów o wklęsłym promieniu.

Dlaczego maszyny CNC są idealne

• Precyzja: Maszyny CNC oferują wysoki poziom precyzji, dokładności i powtarzalności wymagany do efektywnego wykorzystania frezów o promieniu wklęsłym.
• Sztywność: Solidna konstrukcja maszyn CNC minimalizuje drgania i wibracje, zapewniając gładki profil wklęsły i dobrą trwałość narzędzia.
• Automatyzacja: Maszyny CNC pozwalają na programowanie złożonych operacji obróbczych, umożliwiając wydajne i spójne tworzenie skomplikowanych form wklęsłych.

Dodatkowe kwestie

• Uchwyty narzędziowe: Frezy o promieniu wklęsłym wymagają kompatybilnego uchwytu narzędziowego, takiego jak uchwyt tulei zaciskowej lub uchwyt frezu palcowego, do zamontowania we wrzecionie maszyny CNC.
• Uchwyt roboczy: Bezpieczne zamocowanie przedmiotu obrabianego ma zasadnicze znaczenie dla dokładności obróbki i bezpieczeństwa.

Frezy o promieniu wklęsłym kształtują gładkie, skierowane do wewnątrz krzywe niezbędne do różnych potrzeb produkcyjnych. Zrozumienie ich kluczowych elementów konstrukcyjnych pomaga wybrać odpowiedni frez dla uzyskania optymalnych rezultatów.

Kluczowe elementy konstrukcyjne

• Promień: Określa krzywiznę obrabianego elementu. Dopasuj promień frezu do swojego projektu.
• Długość cięcia: Wpływa na głębokość cięcia w jednym przejściu. Wybierz krótką, standardową lub długą długość w zależności od potrzeb.
• Liczba rowków: Więcej rowków oznacza gładsze wykończenie, mniej rowków zapewnia lepsze usuwanie wiórów.
• Kąt spirali: Wpływa na siły skrawania i przepływ wiórów. Wysokie kąty pochylenia linii śrubowej nadają się do bardziej miękkich materiałów i obróbki wykańczającej.
• Neck (Relief): Tworzy prześwit dla głębszych cięć i profilowania.
• Średnica trzpienia: Musi pasować do uchwytu narzędziowego maszyny CNC.
• Materiał: HSS jest uniwersalna, węgliki spiekane wyróżniają się twardszymi materiałami i długą żywotnością.
• Powłoki: TiN, TiAlN, CrN, DLC zapewniają odporność na zużycie i zwiększają wydajność.

Dostosowanie projektu do zastosowania

Wybierając frez z promieniem wklęsłym, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• Materiał przedmiotu obrabianego: Twardość i ścieralność wpływają na materiał i konstrukcję frezu.
• Operacja obróbki: Frezowanie a ciężkie cięcia mogą mieć różne priorytety.
• Pożądana trwałość narzędzia: Równowaga między wydajnością a kosztem zaawansowanych materiałów i powłok.