Jusheng

In der Branche der Fertigung,CNC -FräsenDie Technologie wird aufgrund ihrer hohen Präzision und hohen Effizienz häufig bei der Verarbeitung verschiedener komplexer Teile eingesetzt. Ob in Luft- und Raumfahrt -Präzisionsteilen oder kritischen Teilen der Automobilherstellung, das CNC -Fräsen kann nicht ersetzt werden.

Um jedoch ein qualitativ hochwertiges CNC-Mahlen zu erreichen, müssen jedoch einige wichtige Design- und technische Aspekte berücksichtigt werden. Die folgenden Faktoren werden in diesem Papier ausführlich erklärt, damit die Leser ein besseres Verständnis der CNC -Fräsetechnologie haben und die Verarbeitungsqualität und -effizienz verbessern können.

Was ist CNC -Fräste?

CNC-Fräsen (Computer Numerical Control Milling) bezieht sich auf computergesteuertePräzisionsbearbeitungstechnologie. Durch die Verwendung eines rotierenden Werkzeugs wird das Werkstück entfernt und Rohstoffe (z. B. Metall, Kunststoff oder Verbundwerkstoffe) werden in Teile mit komplexen geometrischen Formen bearbeitet.

Im Gegensatz zu herkömmlichen manuellen Fräsmaschinen wird das CNC-Fräsen ausschließlich durch Computeranweisungen (G-Code) gesteuert, die Genauigkeit der Untermikronen (normalerweise bis zu ± 0,005 mm) und eine hohe Wiederholbarkeit aufweist und während der ERA der Branche 4.0 der Herstellerpedikat ist.

Was sind die wichtigsten Aspekte und technischer Aspekte im CNC -Fräsen？

Die wichtigsten Aspekte und technischer Aspekte im CNC -Fräsen beinhalten mehrere wichtige Verbindungen, und eine umfassende Optimierung ist erforderlich, um eine effiziente und genaue Verarbeitung zu erreichen. Das Folgende ist eine Liste und Erläuterung der wichtigsten Aspekte:

1. Werkzeugdesign und Auswahl

Werkzeugtyp Matching

Wählen Sie einen Kugellendschneider (komplex gebogene Oberfläche), die Endmühle (Ebene/Rillenbearbeitung) oder kreisförmige Klinge (schwer zu machende Materialien) entsprechend den Bearbeitungsbedürfnissen.

• Beispiel:Um einen Flugzeugmotorblatt gebogene Oberfläche zu maschinenCarbid -Werkzeuge.

Geometrische Parameteroptimierung

• Haupt -Rechenwinkel:Beeinflussen die Schnittkraftverteilung (z. B. 45 ° -Kremswinkel Radial- und Axialkräfte ausgeglichen, zum Gesichtsfräsen; 10 ° Hauptspannungswinkel für die Bearbeitung bei hoher Futterrate).
• Helixwinkel:Großer Helixwinkel (z. B. 45 °) kann die Schnittschwingung verringern, muss jedoch an die Werkzeugmaschinensteifigkeit eingestellt werden.
• Rechenwinkel und Rückenwinkel:Das Erhöhen des Rechenwinkels reduziert die Schnittkraft, verringert jedoch die Stärke der Klinge. Der Rückwinkel muss nach materieller Härte eingestellt werden (hartes Material reduziert den Rückwinkel für eine bessere Unterstützung).

Beschichtung und Materialien
Die Verschleißfestigkeit von Werkzeugen kann durch Beschichtungstechnologie (z. B. tialn, ticn) verbessert werden. Keramik- oder CBN-Werkzeuge können im Hochgeschwindigkeitsabschneiden von Materialien mit hoher Härte aufgetragen werden.

2. Optimierung der Parameteroptimierung

Gleichgewicht von drei Faktoren

• Schnittgeschwindigkeit:muss nach Materialeigenschaften eingestellt werden (Aluminiumlegierung kann bis zu 1000 m/min sein, und die Titanlegierung muss auf weniger als 60 m/min beschränkt sein).
• Futterrate:In Bezug auf die Dicke der Chip kann der dünne Chip (z. B. 0,1 mm) die Futterrate verbessern, aber die Werkzeugstärke sollte sichergestellt werden.
• Schneidtiefe:Schichtbearbeitung kann Vibrationen entfernen, z. B. die einzelne Schneidtiefe in der Schruellen darf 50% des Werkzeugdurchmessers nicht überschreiten.

Pfadplanung

Verwenden Sie das Schneiden von Bogen, um die Spannungskonzentration zu reduzieren. Verlangsamen Sie in den Ecken, um den Werkzeugbruch zu vermeiden.

• Beispiel:InSchimmelbearbeitungVerwenden Sie das Spiralschnitt anstelle des vertikalen Schneidens, um die Auswirkungen zu verringern.

3. Fixture Design und Werkstück Klemme

Stabilität und Starrheit

Vermeiden Sie übermäßiges Werkzeugüberhang (empfohlenes Überhang/Durchmesserverhältnis ≤ 3: 1) und verwenden Sie nach Bedarf Vibrationsdämpfungswerkzeuginhaber.
Beispiel:Bei der Bearbeitung langer dünner Schächte mit einer Follower -Ruhe- oder Mitte -Pause.

Positionierungsgenauigkeit

Spezialisierte Vorrichtungen können die Klemmzeiten (z. B. Fünf-Achsen-Bearbeitung von Nullpunktpositionierungssystem) verringern und die Positionierung wiederholbar auf ± 0,005 mm verbessern.

Wärmeverformungskontrolle

Bei der Bearbeitung großer Werkstücke sollte die thermische Expansionszulage reserviert werden oder die Bearbeitungstechnologie mit niedriger Temperaturen angewendet werden.

4. Vibration und thermisches Management

Vibrationsunterdrückung

Optimierung von Schnittparametern (z. B. Minimierung der radialen Schnitttiefe), Verwendung ungleicher Stellmühlenschneider oder aktiven Schwingungsreduzierungssystemen.

• Beispiel:Füllen Sie bei der Bearbeitung von dünnwandigen Teilen das Innenraum der Werkstück mit vibrationsabsorbierendem Material.

Wärmefehlerkompensation

Überwachen Sie die thermische Verformung der Werkzeugmaschine über Temperatursensoren und kompensieren Sie die Fehler durchCAM -Software.

5. Oberflächenqualität und Präzision

Oberflächenrauheitskontrolle

Werkzeugschärfe (z. B. Speisekantenradius ≤ 10 μm), Schnittgeschwindigkeit (Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kann die aufgebaute Kante reduzieren) und die Kühlstrategie (z. B. MQL-Mikro-Gleitmeldung) beeinflussen die Oberflächenqualität.

Multi-Achsen-Verknüpfungspräzision

InFünf-Achsen-BearbeitungDie Simulation muss verwendet werden, um die Werkzeugkollision mit dem Werkstück zu vermeiden, und die Funktion der RTCP -Funktion (Rotating Tool Center Point) wird verwendet, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen.

6. Kompromiss zwischen Effizienz und Kosten

Metallentfernungsrate Optimierung

Die Effizienz kann durch die Strategie "HSM (Hochgeschwindigkeitsmahlen)" mit großer Schnitttiefe und kleiner Futtermittel verbessert werden, aber die Maschinenleistung muss koordiniert werden.

Werkzeuglebensmanagement

Das Tool Wear -Überwachungssystem wird angewendet, kombiniert mit der CAM -Software -Toolpfadoptimierung, um die Lebensdauer um mehr als 30%zu erweitern.

7. Materialanpassungsfähigkeit

Bearbeitung von schwer zu schnitten Materialien

• Titanlegierung:benötigt niedrige Geschwindigkeit und Hochdruckkühlung;
• Verbundwerkstoffe:PCD -Tools (Polykristalline Diamond) werden verwendet, um eine Delaminierung zu vermeiden.

Das Hauptdesign des CNC-Fräsens muss die allgemeine Optimierung von Werkzeugprozess-Workstück berücksichtigen.WerkzeugmaschineKoordinierung. Durch die wissenschaftliche Auswahl der Werkzeuge, die präzise Anpassung von Schnittparametern, die Verstärkung der Vibration und die thermische Kontrolle und die Verhinderung von Gefahren im Voraus durch Simulationstechnologie können die Verarbeitungseffizienz und Qualität erheblich verbessert werden. In der tatsächlichen Verwendung sollten gezielte Prozesspläne gemäß bestimmten Materialien, Präzisionsanforderungen und Kostenzielen entwickelt werden.

Wie wähle ich den richtigen Hauptwinkel des Fräsers aus?

Die Auswahl des Hauptablenkungswinkels des Fräsers hat einen direkten Einfluss auf die Schneidkraftverteilung, die Lebensdauer des Werkzeugs, die Effizienz undOberflächenqualitätder Verarbeitung im CNC -Fräsen. Das Folgende ist die Schritt-für-Schritt-Analyse der Strategie zur Auswahl des Hauptablenkungswinkels von Materialeigenschaften, Verarbeitungsanforderungen, Werkzeugtyp und Prozesszustand:

Wählen Sie gemäß den Eigenschaften des verarbeiteten Materials:

1. Weichere Materialien (wie Aluminiumlegierung und Kupfer):Wählen Sie einen Primärwinkel von 45 ° bis 60 °, um die Schneidkraft und Effizienz auszugleichen.
2. Harte Materialien (z. B. gequenchte Stahl- und Titanlegierungen):Wählen Sie einen Primärwinkel von 10 ° bis 25 °, um die Schneidkraft zu verteilen und die Werkzeugverschleiß zu verringern.
3. Spröde Materialien (Gusseisen und Keramik):Wählen Sie einen Hauptwinkel von 75 ° bis 90 °, so dass das Knacken vermieden wird.

Wählen Sie gemäß den Verarbeitungsanforderungen:

• Raue Bearbeitung (max. Materialentfernung):Wählen Sie den Hauptwinkel von 30 ° bis 45 ° so, dass die Schneiddicke maximiert wird.
• Präzisionsbearbeitung (hohe Oberflächenfinish):Wählen Sie den Hauptwinkel von 60 ° bis 90 ° so, dass eine Schwingung minimiert und die Glätte verstärkt wird.
• Dünne Mauerteile/Schlanke Schachtbearbeitung:Verwenden Sie den primären Abweichungswinkel von 75 ° bis 90 °, um die Wahrscheinlichkeit einer Verformung zu minimieren.

Wählen Sie basierend auf dem Schneidwerkzeugtyp:

• Gesichtsmühlenschneider:45 ° ~ 60 ° zum Aufbau und 90 ° für präzise Bearbeitung.
• Endmühle:10 ° ~ 30 ° zum Aufbau und 45 ° für die allgemeine Bearbeitung.
• Ballkopfmesser:Der Hauptabflugwinkel variiert aktiv mit dem Kontaktpunkt der gekrümmten Oberfläche und erfordert eine CAM -Pfadoptimierung.

Wählen Sie gemäß der Prozessbedingung:

• Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM):Wählen Sie einen Hauptwinkel zwischen 10 ° und 30 ° mit hoher Geschwindigkeit und geringer Schnitttiefe.
• Intermittierendes Schneiden (z. B. Keyway):Wählen Sie einen Hauptwinkel zwischen 45 ° und 60 °, um eine maximale Aufprallzählung zu erhalten.
• Kernprinzip:Der kleine Hauptabweichungswinkel (10 ° ~ 30 °) ist für Materialien mit hoher Härte oder effiziente Verarbeitung geeignet. Großer Hauptabweichungswinkel (75 ° ~ 90 °) ist für geeignet fürspröde Materialienoder dünnwandige Teile; Gleiche Universalität und Effizienz mit einem moderaten Hauptabweichungswinkel (45 ° ~ 60 °).

Wie vermeiden Sie die Übersteuerung des Werkstücks?

Das Überkurzieren ist ein häufiges Qualitätsproblem beim CNC -Fräsen, das zu verschrotteten Werkstücken, erhöhten Kosten und sogar Schäden an Geräten führen kann. Das Folgende ist eine systematische Lösung, die den gesamten Prozess des Designs, Programmierens, Bearbeitung und Tests abdeckt:

1. Programmierungsphase

Pfadoptimierung

Simulieren Sie mit CAM -Software (z. B. Vericut), um abrupte Änderungen in geraden Segmenten und scharfen Übergängen in kreisförmigen Bögen zu vermeiden.
Richten Sie eine "Sicherheitsebene" und "Tool -Return -Pfad" ein, um ein versehentliches Schneiden des Werkzeugs zu verhindern.

Werkzeugausgleich

Verwenden Sie korrekt G41/G42 -Kompensation, passen Sie die Verschleißwerte dynamisch an und vermeiden Sie Kompensationsfehler.

Überschuss und Schichtung

Hinterlassen Sie einen Rand von 0,1 bis 0,3 mm für die grobe Bearbeitung und reduzieren Sie die Tiefe eines einzelnen Schnitts im Schichtschnitt (wie z.Konturmahlen).

2. Tools und Armaturen

Werkzeugauswahl

Priorisieren Sie Kurzschneidwerkzeuge (Überhang/Durchmesserverhältnis ≤ 3: 1), wobei der Durchmesser an Bearbeitungseigenschaften angepasst ist.

Anti -Interferenz -Design

Simulieren Sie die räumliche Position zwischen der Vorrichtung und dem Werkzeug während der Bearbeitung von fünf Achsen und entwerfen Sie die Vermeidungsnut für die Vorrichtung.

3. Werkzeug und Betriebsberufung

Genauigkeitskalibrierung

Überprüfen Sie regelmäßig die geometrischen Fehler der Werkzeugmaschine und kompensieren Sie den umgekehrten Abstand.

Optimierung

Reduzieren Sie die Geschwindigkeit beim Einschalten um 50%, um die Auswirkungen zu minimieren. Vermeiden Sie es, mit leeren Werkzeugen zu schneiden.

Echtzeitüberwachung

Überwachen Sie die Schnittkraft (Leistung/Vibrationssensor) und schalten Sie bei Anomalien herunter.

4. Entdeckung und Nachbearbeitung

Erster Artikelüberprüfung

CMM-Inspektion in voller Größe+Schnellkalibrierungsbenchmark für Maschinensonden.

Oberflächeninspektion

Visuelle/mikroskopische Bestätigung ohne Schneidmarken, CT-Scan (hochpräzise Werkstück).

5. Typische Szenarien und Antworten

Szenario	Ursache überzahlen	Lösung
Dünnwandige Teileverarbeitung	Werkzeugvibration verursacht Pfadabweichung	Verwenden Sie kurzes Werkzeug + Vibrations-Damping-Werkzeuginhaber, Schichtschnitte, Einzelschneidentiefe ≤ 0,5 mm
Fünf-Achsen-Verknüpfungsverarbeitung	Räumliche Störung des Geräts und Werkzeugs	Verwenden Sie die CAM -Software, um die Bewegungs -Flugbahn zu simulieren und die Fixture -Struktur oder den Werkzeugpfad anzupassen
Tiefe Hohlraumverarbeitung	Das Werkzeugüberhang ist zu lang und verursacht Biegen	Verwenden Sie "Spiralschnitt" anstelle des vertikalen Schneidens oder Verwenden Sie Verlängerungsstange + Führungshülle
Gekrümmte Oberflächenverarbeitung	Der Kompensationswert des Werkzeugradius ist falsch	Überprüfen Sie den Kompensationswert durch Versuchsabschneiden vor der Verarbeitung und stellen Sie eine Datenbank für die Kompensationsdatenbank für Werkzeuge ein

Um die Übersteuerung von Werkstücken zu vermeiden, ist die Systemsteuerung aus fünf Abmessungen erforderlich: Programmierungspfaddesign, Werkzeug-Fix-Optimierung, Genauigkeitszubehör der Werkzeugmaschine, Echtzeitüberwachung und Feedback zur Erkennung von Erkennungen. Die Kernprinzipien umfassen:

• Prävention zuerst:Entdecken Sie Risiken im Voraus durch Simulation und Versuchsabschneiden.
• Dynamische Einstellung:Optimieren Sie die Parameter in Echtzeit gemäß dem Werkzeugkleidung und Werkstückmaterial;
• Überprüfung der geschlossenen Schleife:Verbessern Sie den Prozess kontinuierlich anhand von Erkennungsdaten.

Durch die oben genannten Maßnahmen kann das Überstiegsrisiko auf weniger als 0,1%reduziert werden, was die Verarbeitungsrendite signifikant verbessert.

Was sind die Grundregeln des CNC -Fräsendesigns?

Die Grundregeln des CNC -Fräsendesigns enthalten hauptsächlich die folgenden Aspekte:

Tool -Zugänglichkeit

Das Schneidwerkzeug ist zylindrisch, und die inneren Ecken sollten mit abgerundeten Ecken (≥ 130% des Werkzeugradius) ausgelegt werden, um rechte Winkel zu vermeiden.
TiefHohlraumbearbeitungerfordert die Kontrolle des Seitenverhältnisses (empfohlene Tiefe ≤ 4 -mal Breite) mit einem Werkzeugdurchmesser zu Tiefenverhältnis von ≥ 1: 6 (spezielle Werkzeuge können 30: 1 erreichen).

Wandstärke Design

Die minimale Wandstärke für Metallteile beträgt ≥ 0,8 mm und für Kunststoffteile ≥ 1,5 mm. Dünne Teile sind anfällig für Vibrationsverformungen.

Loch- und Gewindedesign

Lochdurchmesser ≥ 2,5 mm, empfohlene Tiefe zu Durchmesser -Verhältnis ≤ 4 -mal (typisch 10 -mal, Grenze 40 -mal).
Gewindelänge ≤ 3 -mal die Apertur, wobei am unteren Boden der blinden Lochfäden kein Gewindeabschnitt bleiben.

Kleine Merkmale und Toleranzen

Für die Mikrofabrikation sind spezielle Werkzeuge erforderlich (Blende <2,5 mm).
Toleranzstufe: Standard ± 0,125 mm, typisch ± 0,025 mm, Grenze ± 0,0125 mm.

Verarbeitungsstrategie

Schnittpfad: Das Schneiden von Lichtbogen ersetzt ein gerades Schneiden, wobei das Vorwärtsfräsen vorrangig ist (Reduzierung von Schneidkraft und Wärme).
Strategieauswahl: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wird für weiche Materialien verwendet, und für harte Materialien wird ein starkes Schneiden verwendet.

Passende Materialien und Schneidwerkzeuge

Werkzeugmaterialien sind für Werkstücke geeignet (wie PCD für Aluminiumlegierungen und CBN für gelösten Stahl).
Die Schnittparameter (Geschwindigkeit, Futter, Tiefe) müssen mit dem Werkzeug und dem Material übereinstimmen.

Klemm- und Werkzeugoptimierung

Reduzieren Sie die Anzahl der Klemmzeiten und vervollständigen Sie die enge Toleranzfunktion in einer einzigen Klemme.
Begrenzen Sie die Anzahl der Schneidwerkzeuge (z. B. eine gleichmäßige Blendengröße), um die Ersatzkosten für Werkzeuge zu senken.

Kernprinzipien:

• Zuerst Maschinenbarkeit: Das Design muss die physischen Einschränkungen des Tools erfüllen.
• Gleichgewicht und Kosten: Die Effizienz durch Toleranzabstufung und Strategieauswahl optimieren.
• Reduzieren Sie das Werkzeugwechsel und das Klemmen: Reduzieren Sie die Hilfszeit und verbessern Sie die Verarbeitungskonsistenz.

Welche Auswirkungen haben die Werkzeuggeometrie auf das CNC -Fräser?

Die Haupteffekte der Werkzeuggeometrie inCNC -MahldesignSind:

Bleiwinkel

Winkelbereich: 45 ° (grobe Bearbeitung) bis 90 ° (Präzisionsbearbeitung).

Effekt: Ein kleiner Winkel (45 °) erhöht die axiale Kraft, ist für maximale Gerätsmaschine mit geringer Starrheit geeignet. Großer Winkel (90 °) reduziert die Radialkraft, reduziert die Vibration und verbessert die Oberflächenqualität (RA kann 0,4 & mgr; m betragen).

Vorderwinkel

Positiver Rechenwinkel (+10 ° ~+15 °): Leichtes und einfaches Schneiden, einfache Chip -Entladung, geeignet für weiche Materialien wie Aluminium und Kupfer (20% Zunahme der Schnittgeschwindigkeit).

Negativer Rechenwinkel (-5 ° ~ 0 °): Verbessert die Klingenfestigkeit, geeignet für harte Materialien wie gequenchter Stahl- und Titanlegierungen, und erweitert die Werkzeugdauer um 30%.

Erleichterungswinkel

Normalwert: 6 ° ~ 12 °.

Einfluss: Wenn der Rückwinkel zu klein ist (<6 °), erhöht er die Reibung und führt zu Überhitzung; Ein zu hoher Rückenwinkel (> 15 °) verringert die Stärke der Schneide und macht es anfällig für Abhaufen (Rückhinkel für Hartlegierungspunkte wird bei 8 ° empfohlen).

Anzahl der Klingen und Helixwinkel

Anzahl der Klingen: 2 Klingen (gute Chip -Evakuierung, geeignet für die Bearbeitung von Deep Groove); 4 Klingen (hohe Stabilität, Oberflächenqualität RA ≤ 0,8 μm).

Spiralwinkel: 30 ° ~ 45 ° (normal), hoher Spiralwinkel (z. B. 45 °) verbessert die Rate der Chip -Entfernung und verringert die Schnitttemperatur um 20%.

Nasenradius

Grobe Bearbeitung: Großer Radius (R0.8 ~ 1,2 mm), gute Auswirkungswiderstand und erhöht die Futterrate um 15%.

Präzisionsbearbeitung: Kleiner Radius (R0.2 ~ 0,4 mm), reduziert Schneidreste und erreicht die Konturgenauigkeit von ± 0,01 mm.

Blattneigungwinkel

Positiver Klingenwinkel (+5 °): Führt Chips von der Bearbeitungsoberfläche, um Kratzer zu vermeiden (im Allgemeinen bei Bearbeitung von Edelstahl).

Negativer Klingenwinkel (-5 °): Verbessert die Festigkeit der Klinge, die beim intermittierenden Schneiden (zum Beispiel Gusseisen) verwendet werden kann.

Die geometrische Form des Schneidwerkzeugs steuert die Schneidkraftteilung (radial/axiales Kraftverhältnis), die Oberflächenbeschaffung (RA -Wert), die Haltbarkeit der Werkzeuge (Verschleißrate), die Effizienz des Bearbeitungsprozesses (Materialentfernungsrate) und das Vibrationsmanagement. Die Kombinationen von Parametern müssen basierend auf materieller Härte dynamisch optimiert werden (z. B.,,,Aluminium/Titan), Bearbeitungsstufe (grob/fein) und Werkzeugmaschinensteifigkeit.

Inwiefern unterscheidet sich CNC -Fräste von CNC?

Die folgende Tabelle ist eine Vergleichstabelle der grundlegenden Unterscheidung zwischenCNC drehen sichund CNC -Mahlen: