Осьтік кескіштер мен олардың түрлері

Кіріспе

Осьтік бағытта кесуге арналған фрезерлік кескіш. Артқы фрезер – өнеркәсіптік фрезерлеу қолданыстарында қолданылатын фрезерлік кескіштің бір түрі. Ол қолданылуы, геометриясы және өндірілу жолымен бұрғыдан ерекшеленеді. Бұрғы тек осьтік бағытта кесе алса, көптеген фрезерлік кескіштер радиалды бағытта кесе алады. Барлық фрезерлер осьтік бағытта кесе алмайды; осьтік бағытта кесуге арналғандары артқы фрезерлер деп аталады. Артқы фрезерлер профильдік фрезерлеу, контурлық фрезерлеу, беттік фрезерлеу және тесік жасау сияқты фрезерлеу жұмыстарында қолданылады.

Түрлері

Аяғы мен бетін ұнтақтау құралдарының бірнеше кең санаты бар, мысалы, орталықтан кесуге арналған және орталықтан емес кесуге арналған (ұңғыма кесуге қабілеттілігі); флейталар саны бойынша жіктеу; спираль бұрышы бойынша; материал бойынша; және жабын материал бойынша. Әрбір санатты нақты қолдану және ерекше геометрия бойынша тағы да бөлуге болады. Металл материалдарын жалпы кесу үшін ең танымал спираль бұрышы – 30°. Аяқтау үшін қолданылатын ұңғыма кескіштерде көбінесе 45° немесе 60° спираль бұрышы бар тығыз спиральді құрылым кездеседі. Түзу флейталы ұңғыма кескіштер (спираль бұрышы 0°) пластиктерді немесе эпоксид пен шыныдан жасалған композиттерді ұнтақтау сияқты арнайы қолдануларда қолданылады. Түзу флейталы ұңғыма кескіштер 1918 жылы Weldon Tool Company компаниясының Карл А. Бергстром спиральді флейталы ұңғыма кескішті ойлап тапқанға дейін металл кесу үшін тарихи түрде қолданылған. Материалды кішірек бөліктерге бөлуге (ұсқыштарды жақсарту және бітелу қаупін азайту) және үлкен кесулерде құралдың жүктемесін азайту үшін өзгермелі флейта спиралі немесе кездейсоқ спираль бұрышы бар, сондай-ақ үздіксіз емес флейта геометриясы бар ұңғыма кескіштер де бар. Кейбір заманауи конструкциялар бұрыштық сүйірлеу және ұсқыш бөлгіш сияқты шағын элементтерді де қамтиды. Күрделі конструкциясы мен өндіріс процесіне байланысты қымбатқа түсетін болса да, мұндай ұңғыма кескіштер аз тозудың арқасында ұзақ қызмет етеді және жоғары жылдамдықты өңдеу (HSM) қолдануларында өнімділікті арттырады. Қазіргі уақытта дәстүрлі қатты ұңғыма кескіштер көбінесе тиімдірек кіргізілген кескіш құралдармен алмастырылуда (бастапқыда қымбат болғанымен, құралды ауыстыру уақытын қысқартады және бүлінген немесе сынған кескіш жиектерін толық құралдың орнына оңай ауыстыруға мүмкіндік береді). Индекстелетін ұңғыма кескіштердің (кіргізілген құралдар үшін тағы бір атау) тағы бір артықшылығы – олардың дәстүрлі ұңғыма кескіштер сияқты белгілі бір материалға маманданбастан, түрлі материалдармен жұмыс істеуге бейімделгіштігі. Алайда, қазіргі уақытта бұл көбінесе 3/4 дюйм диаметрінен жоғары ұңғыма кескіштерге ғана қатысты. Бұл ұңғыма кескіштер көбінесе қара жуып өңдеу операцияларында қолданылады, ал дәстүрлі ұңғыма кескіштер әлі де аяқтау және кішкентай диаметр немесе жоғары дәлдік талап етілетін жұмыстарда қолданылады; модульді құралдар әрбір жаңа компонентпен жинақталуы мүмкін қосымша қателіктерді енгізеді, ал қатты құрал бірдей баға диапазонында кіші дәлдік диапазонын қамтамасыз ете алады. Ұңғыма кескіштер метрикалық және дюймдік саяқ диаметрлерінде сатылады. АҚШ-та метрикалық өлшемдер кеңінен қолжетімді, бірақ олар тек кейбір машина жасау шеберханаларында қолданылады, ал басқаларында қолданылмайды; Канадада елдің АҚШ-қа жақын орналасуына байланысты жағдай шамамен осылай. Азия мен Еуропада метрикалық диаметрлер стандартты болып табылады.

Several broad categories of end and face milling tools exist, such as center cutting versus non center cutting (whether the mill can take plunging cuts); and categorization by number of flutes; by helix angle; by material; and by coating material. Each category may be further divided by specific application and special geometry. A very popular helix angle, especially for general cutting of metal materials, is 30°. For finishing end mills, it is common to see more tight spiral, with helix angles 45° or 60°. Straight flute end mills (helix angle 0°) are used in special applications, like milling plastics or composites of epoxy and glass. Straight flute end mills were also used historically for metal cutting before invention of helical flute end mill by Carl A. Bergstrom of Weldon Tool Company in 1918. There exist end mills with variable flute helix or pseudo random helix angle, and discontinuous flute geometries, to help break material into smaller pieces while cutting (improving chip evacuation and reducing risk of jamming) and reduce tool engagement on big cuts. Some modern designs also include small features like the corner chamfer and chipbreaker. While more expensive, due to more complex design and manufacturing process, such end mills can last longer due to less wear and improve productivity in high speed machining (HSM) applications. It is becoming increasingly common for traditional solid end mills to be replaced by more cost effective inserted cutting tools (which, though more expensive initially, reduce tool change times and allow for the easy replacement of worn or broken cutting edges rather than the entire tool). Another advantage of indexable end mills(another term for tools with inserts) is their ability to be flexible with what materials they can work on, rather than being specialized for a certain material type like more traditional end mills. For the time being however, this only generally applies to larger diameter end mills, at or above 3/4 of an inch. These end mills are generally used for roughing operation, whereas traditional end mills are still used for finishing and work where a smaller diameter, or a tighter tolerance, are required; modular tooling introduces additional margins of error that can compound with each new component, whereas a solid tool can provide a smaller tolerance range for the same price level. End mills are sold in both imperial and metric shank and cutting diameters. In the USA, metric is readily available, but it is only used in some machine shops and not others; in Canada, due to the country's proximity to the US, much the same is true. In Asia and Europe, metric diameters are standard.

Геометрия

Жұмыс дайындамасындағы әртүрлі ойыстар, тесіктер және қуыстар әртүрлі кескіштер арқылы жасалуы мүмкін. Көбінесе қолданылатын кескіштер: тік білдек кескіштер, шарлы білдек кескіштер, Т-тәрізді ойық кескіштер және қабықшалы диірмендер. Тік білдек кескіштер тікбұрышты ойықтар, қуыстар мен жиектерді кесуге қолданылады. Шарлы білдек кескіштер дөңгелек ойықтар мен тік бұрыштарды жасауға арналған. Т-тәрізді ойық кескіштер Т-тәрізді ойықтарды кеседі. Қабықшалы білдек кескіштер үлкен, тегіс беттерді және бұрышты кесулерді жасау үшін қолданылады. Осы кескіштердің түрлері де сан алуан. Әрбір кескіш құралдың төрт маңызды бұрышы бар: білдектің кесу бұрышы, осьтік бос кеңістік бұрышы, радиалдық бос кеңістік бұрышы және радиалдық қисайту бұрышы. Өңделетін материалға және орындалатын міндетке байланысты әртүрлі кескіштер мен геометрия қолданылуы мүмкін. Мысалы, алюминий сияқты материалды өңдегенде, өте терең, жылтыратылған ойықтары, өткір кесу жиегі және жоғары қисайту бұрыштары бар кескіштерді пайдалану тиімді. Дегенмен, тот баспайтын болат сияқты қатты материалды өңдегенде, беткей ойықтары мен тік кесу жиегі материалды алып тастауды және кескіштің қызмет ету мерзімін ұзартады. Кескіш құралдарды жасау үшін әртүрлі материалдар қолданылады. Карбидті қосымшалар ең көп таралған, өйткені олар жоғары өнімді өңдеуге жарамды. Жоғары жылдамдықты болат әдетте арнайы кескіш пішіні қажет болғанда қолданылады, бірақ оны жоғары өнімді процестерде сирек қолданады. Керамикалық қосымшалар жоғары жылдамдықты өңдеуде және жоғары өнімділікте қолданылады. Алмаздық қосымшалар жоғары дәлдік пен сапа талап етілетін өнімдерде қолданылады (темір емес немесе металл емес материалдар). 90-жылдардың басында жабындарды қолдану кеңінен таралды. Жабындар тозуға төзімділік, сүрткілуді азайту, жоңқаны шығаруға көмектесу және жылуға төзімділікті арттыру сияқты артықшылықтар береді. Көптеген жабындар химиялық құрамымен аталады. + Көбінесе қолданылатын білдек диірмендерінің жабындары Жабын Түсі Сипаттамасы TiN Сары/Алтын Білдек диірмендерінде кеңінен қолданылмайтын негізгі жабын. Бұрғылауда жиі қолданылады. TiCN Көк сұр TiAlN және AlTiN Қара сұр немесе қою қызғылт Аса танымал жабын. TiAlCrN, AlTiCrN және AlCrTiN Көкшіл сұр PVD жабыны

A variety of grooves, slots, and pockets in the work piece may be produced from a variety of tool bits. Common tool bit types are: square end cutters, ball end cutters, t slot cutters, and shell mills. Square end cutters can mill square slots, pockets, and edges. Ball end cutters mill radiused slots or fillets. T slot cutters mill exactly that: T shaped slots. Shell end cutters are used for large flat surfaces and for angle cuts. There are variations of these tool types as well. There are four critical angles of each cutting tool: end cutting edge angle, axial relief angle, radial relief angle, and radial rake angle. Depending on the material being milled, and what task should be performed, different tool types and geometry may be used. For instance, when milling a material like aluminum, it may be advantageous to use a tool with very deep, polished flutes, a very sharp cutting edge and high rake angles. When machining a tough material such as stainless steel, however, shallow flutes and a squared off cutting edge will optimize material removal and tool life. A wide variety of materials are used to produce the cutting tools. Carbide inserts are the most common because they are good for high production milling. High speed steel is commonly used when a special tool shape is needed, not usually used for high production processes. Ceramics inserts are typically used in high speed machining with high production. Diamond inserts are typically used on products that require tight tolerances, typically consisting of high surface qualities (nonferrous or non metallic materials). In the early 90s, use of coatings became more common. Coatings can provide various benefits including wear resistance, reduction of friction to assist with chip evacuation, and increased heat resistance. Most of these coatings are referred to by their chemical composition. + Common End Mill Coatings Coating Appearance Remarks TiN Yellow/Gold A basic coating that has fallen out of wide use on end mills. Still sees wide use in drills. TiCN Bluish grey TiAlN and AlTiN Dark grey or dark purple An extremely popular coating. TiAlCrN, AlTiCrN and AlCrTiN Bluish grey A PVD coating

PCD тамырлары жабын емес болғанымен, кейбір білдек диірмендері поликристалликалық алмастан жасалған "тамырлармен" шығарылады. Тамыр жоғары температура мен жоғары қысымда пайда болады. Тамыр бос жайға орналастырылады, содан кейін материал тамыр бойымен кесіліп, кесу жиегі қалыптасады. Бұл құралдардың құны жоғары болғанымен, олар басқа құралдарға қарағанда әлдеқайда ұзақ қызмет етеді. Дегенмен, аморфты алмаз және нанокомпозиттік PVD жабындары сияқты білдек диірмендерінің жабындарындағы жаңа жетістіктер жоғары сапалы шеберханаларда (2004 жылдан бастап) көріне бастады. Жабындардың әдеттегі түсі болғанымен, өндірушілер брендтік мақсаттар үшін жабын процесін өзгерте алады немесе сыртқы түрін өзгерту үшін қоспалар қоса алады, бұл өнімділікке әсер етпейді. Ақылды көк, қызыл және бирюза түстер "табиғи емес" түстерге жатады. Білдек диірмендері әдетте CNC (компьютерлік сандық басқару) құрал және кескіш майлау машиналарын су, суда еритін май және жоғары тұтану температурасы бар майлар сияқты жоғары қысымды майлау материалдарын қолдана отырып жасалады. Машина ішіндегі ұнтақтау білікке орнатылған абразивтік дөңгелектермен (кейде бірнеше білікпен) жүзеге асырылады. Дөңгелектер ұнтақталатын материалға байланысты өнеркәсіптік алмастан (вольфрам карбидін ұнтақтағанда), кубикалық борон нитридінен (кобальт болатын ұнтақтағанда) және басқа материалдардан (мысалы, керамиканы ұнтақтағанда) жасалады, олар мыс сияқты байланыстырғышта орналастырылған.

Операциялар

Қаптамалау: мақсаты – жұмыс дайындамаларынан үлкен көлемде материалды алып тастау, кейде соңғы пішінге жақындау үшін артық материалдан құтылу. Бұл операция түпкі пішінге мүмкіндігінше жақын болуға бағытталған. Дәстүр бойынша, бұл машиналау процесіндегі алғашқы маңызды операция. Контурлау/Профильдеу: бұл тегіс немесе бейретсіз сияқты әртүрлі беттерді фрезерлеуге қолданылатын процесс. Мұндай процесс жалпы операцияның қаптамалау немесе аяқтау кезеңінде жүзеге асырылуы мүмкін. Жеткізу: бөлшекті белгіленген өлшемге дейін тегістеу үшін қолданылатын операция. Жеткізуді ұштық фрезалар немесе арнайы жеткізу фрезасы арқылы жасауға болады. Қалта жасау/Слоттау: бұл бөлшектің ішкі жағында қалта жасау процесі. Қалтаның тереңдігі техникалық талаптарға сәйкес әртүрлі болуы мүмкін.