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Beim Fr?sen auf CNC-Maschinen ist die Wahl zwischen Gleichlauffr?sen und konventionellem Fr?sen eine wichtige technische Frage, die die Pr?zision und Oberfl?chenqualit?t der Teile stark beeinflusst.

Definition von Steigfr?sen und konventionellem Fr?sen

Je nach der relativen Position des Fr?sers und der Vorschubrichtung des Werkstücks wird der Fr?sprozess in zwei Arten unterteilt: Gleichlauffr?sen und konventionelles Fr?sen. Befindet sich der Fr?ser von der Vorschubrichtung des Werkstücks aus gesehen auf der linken Seite des Werkstücks, spricht man von Gleichlauffr?sen oder Gegenlauffr?sen. Befindet sich der Fr?ser auf der rechten Seite des Werkstücks, wird es als konventionelles Fr?sen oder Abw?rtsfr?sen bezeichnet.

Steigfr?sen: Zu Beginn ist die Spandicke am gr??ten und nimmt mit fortschreitendem Schnitt ab. Dies führt zu einer minimalen Spanverformung und einer auf das Werkstück gerichteten Schnittkraft.

Konventionelles Fr?sen: Zu Beginn ist die Spandicke gleich Null und erreicht am Ende des Schnittes ihr Maximum. Dieser Prozess beinhaltet einen Poliereffekt, wobei die Zerspanungskraft dazu neigt, das Werkstück anzuheben (mit der Tendenz, das Werkstück anzuheben).

Analyse der Vorw?rts- und Rückw?rtsfr?sbearbeitung in der CNC-Bearbeitung

1. Merkmale des Steigfr?sens

Vorteile des Steigfr?sens:

• Die Spandicke variiert von maximal bis Null, was ein Abrutschen des Werkzeugs verhindert und die Lebensdauer des Werkzeugs verl?ngert.
• Erzeugt ein besseres Oberfl?chenfinish.
• Die vertikale Fr?skraft wird immer in Richtung des Arbeitstisches gedrückt, was die Zuverl?ssigkeit der Werkstückpositionierung und -spannung erh?ht.
• Geringerer Stromverbrauch w?hrend der Bearbeitung.

Nachteile des Steigfr?sens:

• Nicht geeignet zum Fr?sen von Teilen mit harten Oberfl?chen.
• Wenn zwischen der Leitspindel und der Mutter ein Spiel besteht, kann die Vorschubspindel w?hrend der Bearbeitung vibrieren.

2. Merkmale des konventionellen Fr?sens

Nachteile des konventionellen Fr?sens:

• Die Spandicke schwankt zwischen Null und Maximum, wodurch das Werkzeug über die Werkstückoberfl?che gleitet, bevor es in das Metall schneidet. Dies erzeugt eine hohe Reibung und Hitze, wodurch sich m?glicherweise eine geh?rtete Schicht bildet, die Haltbarkeit des Werkzeugs verringert und die Oberfl?chenqualit?t beeintr?chtigt wird.
• Die senkrecht nach oben gerichtete Fr?skraft neigt dazu, das Werkstück anzuheben und zu destabilisieren.
• H?herer Stromverbrauch.

Vorteile des konventionellen Fr?sens:

• Geeignet zum Fr?sen von Teilen mit harten Oberfl?chen.
• Keine Vibrationen im Vorschubmechanismus des Arbeitstisches trotz des vorhandenen Spieles.

3. Spannungsanalyse von Werkzeugen beim Klettern und konventionellen Fr?sen

Beim Gleichlauffr?sen wirkt die Kraft des Werkstücks auf das Werkzeug so, dass sie das Werkzeug zum Werkstück hin drückt. Beim konventionellen Fr?sen neigt die Kraft dazu, das Werkzeug vom Werkstück abzuheben.

Auswahlanalyse von Steigfr?sen und konventionellem Fr?sen in der CNC-Bearbeitung

Bei CNC-Maschinen mit Kugelgewindetrieb kann das Spiel durch Vorspannung vollst?ndig eliminiert werden. Bei CNC-Maschinen mit Gleichlauffr?sen wird das Gleichlauffr?sen aufgrund der hohen Werkzeugstandzeit, der guten Oberfl?chenqualit?t und des geringen Stromverbrauchs bevorzugt. Bestimmte spezielle Schnittbedingungen k?nnen jedoch das konventionelle Fr?sen erfordern. Daher muss eine Korrelationsanalyse durchgeführt werden, bevor entweder das Gleichlauf- oder das konventionelle Fr?sverfahren gew?hlt wird.

Auf konventionellen Fr?smaschinen wird wegen des seitlichen Spiels der Spindel und der Mutter üblicherweise konventionell gefr?st, um eine Verschiebung des Arbeitstisches zu verhindern und einen reibungslosen Fr?svorgang zu gew?hrleisten. Bei Al-Mg-Legierungen, die geringe Schnittmengen und eine hohe Oberfl?chenqualit?t erfordern, kann jedoch das Gleichlauffr?sen eingesetzt werden.

Wahl des Fr?sverfahrens bei der Grobzerspanung

Die Au?enfl?che des Rohlings ist im Allgemeinen h?rter und spr?der als das Kernmaterial, insbesondere bei Rohlingen, die durch Brennschneiden hergestellt werden. Bei hohen Werkzeuggeschwindigkeiten (typischerweise über 2000 U/min) in Bearbeitungszentren kann das herk?mmliche Fr?sen zur Schruppbearbeitung dazu führen, dass die Schneide das Werkstück pl?tzlich verl?sst, die Sp?ne abrupt brechen und die daraus resultierenden Vibrationen auf die Schneide übertragen werden. Dies kann leicht zu Ausbrüchen der spr?den Schneide in Bearbeitungszentren führen. Daher eignet sich das Gleichlauffr?sen für die Schruppbearbeitung in Bearbeitungszentren. Spezialisierte Schruppwerkzeuge für konventionelle Fr?smaschinen sind widerstandsf?higer und arbeiten mit niedrigeren Drehzahlen, was zu einer langsameren Spantrennung führt und für die konventionelle Schruppbearbeitung geeignet ist.

Bei der Schruppbearbeitung erh?ht sich beim konventionellen Fr?sen aufgrund der gro?en Schnitttiefe und -breite die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Werkzeug, da die Schnittrichtung der Vorschubrichtung entgegengesetzt ist, was die Belastung der Spindel- und Führungsmotoren erh?ht und zu st?rkeren Vibrationen führt. Wenn diese Belastung ein bestimmtes Niveau erreicht, kann sie Alarme und Maschinenabschaltungen ausl?sen. Unter den gleichen Bedingungen verbraucht das konventionelle Fr?sen 10% bis 20% mehr Energie als das Gleichlauffr?sen. Daher eignet sich das Gleichlauffr?sen für die Schruppbearbeitung in Bearbeitungszentren, w?hrend das konventionelle Fr?sen für die Schruppbearbeitung auf konventionellen Fr?smaschinen geeignet ist.

Fallanalyse der CNC-Bearbeitung

Wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt, handelt es sich um einen Bearbeitungsprozess, bei dem der Rohling quadratisch ist und die Aufgabe darin besteht, den massiven Umriss mit einer CNC-Fr?smaschine zu bearbeiten. Ausgehend von der vorherigen Analyse wird bei der CNC-Bearbeitung das Gleichlauffr?sen bevorzugt. Bei diesem Teil würde der Werkzeugweg beim Gleichlauffr?sen D → C → B → A lauten. In der tats?chlichen Produktion kommt es jedoch h?ufig zu "Werkzeugkollisionen". Die Gründe für dieses Ph?nomen wurden analysiert.

1. Wenn sich das Werkzeug von Punkt D nach C und entlang des Bogens bewegt, f?hrt das Werkzeug von D nach C. W?hrend der Bearbeitung erh?ht sich der Werkzeugvorschub allm?hlich von Null, bis der gesamte Werkzeugumfang in Eingriff ist.

2. Wenn der gesamte Werkzeugumfang im Eingriff ist, handelt es sich um Gleichlauffr?sen, w?hrend dieser Teil ein konventionelles Fr?sen ist.

Für den Teil des Rohlings, der abgetrennt werden soll (dargestellt durch E), wird ein konventionelles Fr?sen durchgeführt. W?hrend des konventionellen Fr?sens neigt das Werkzeug aufgrund der vorherigen Analyse dazu, sich dem Werkstück zu n?hern. Auch der abzutrennende Teil des Rohlings (dargestellt durch E) neigt dazu, sich dem Werkzeug zu n?hern, basierend auf den Eigenschaften von Kraft und Reaktionskraft.

3. Wenn das Werkzeug die Bearbeitung fortsetzt und das Teil E abgeschnitten werden soll, n?hert sich E, da es nicht abgestützt ist und dazu neigt, sich dem Werkzeug zu n?hern, in dem Moment, in dem E abgeschnitten wird, dicht an das Werkzeug an und verursacht eine Werkzeugkollision.

Auf der Grundlage der obigen umfassenden Analyse sollte bei diesem Verfahren das Gleichlauffr?sen nicht vorrangig eingesetzt werden. Stattdessen sollte zuerst konventionell gefr?st werden, wobei ein Spielraum für die Bearbeitung (A → B → C → D) verbleibt, gefolgt vom Gleichlauffr?sen (D → C → B → A), um sicherzustellen, dass w?hrend der Bearbeitung kein Werkzeugverschlei? auftritt und die Oberfl?chenqualit?t erhalten bleibt.

Schlussfolgerung

Die Metallzerspanung ist ein komplexer Prozess mit komplizierten Wechselwirkungen zwischen Schneidewerkzeuge und Werkstückmaterialien. Faktoren wie Schnittparameter, Werkzeugwerkstoffe, geometrische Winkel, Vorrichtungenund Kühlschmierstoffe beeinflussen den Schneidprozess.

Bei bestimmten CNC-Bearbeitungsprozessen k?nnen verschiedene Fr?smethoden zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Das Verst?ndnis der Eigenschaften des Gleichlaufs und des konventionellen Fr?sens ist für die CNC-Bearbeitung und -Programmierung entscheidend.