Liczba zębów
Istnieje jeszcze jeden ważny parametr frezu trzpieniowego, o którym można powiedzieć, że jest głównie odzwierciedlony w widoku powierzchni czołowej, a mianowicie liczba zębów frezu trzpieniowego.
Istnieje kilka kombinacji całkowitej liczby zębów i liczby zębów, które przecinają środek frezu walcowo-czołowego, jak pokazano na rysunku 3-14 od lewej do prawej: frez jednozębny, frez dwuzębny - 2 ząb podśrodkowy, frez dwuzębny - 1 ząb podśrodkowy, frez trójzębny - 1 ząb podśrodkowy, frez czterozębny - 2 ząb nadśrodkowy i frez wielozębny - 0 ząb podśrodkowy. Liczba zębów frezu jest związana z wydajnością frezowania, a sztywność frezu jest związana ze średnicą rdzenia frezu. Rysunek 3-15 to uproszczony diagram zależności między liczbą zębów ząbkowych frezu a sztywnością i pojemnością wiórową frezu.
Frez 2-zębowy (rowkowy) charakteryzuje się dużą przestrzenią usuwania wióra i niewystarczającą sztywnością, co jest przydatne w przypadku materiałów generujących długie wióry.
Frez 3-zębowy (rowkowy) charakteryzuje się dużą przestrzenią na wióry, dobrą sztywnością, wysoką wydajnością skrawania i dobrą wszechstronnością.
Frez 4-zębowy (rowkowy) charakteryzuje się niewielkim brakiem przestrzeni do usuwania wiórów, ale ma dobrą sztywność, co umożliwia wydajne wykańczanie i dobrą jakość powierzchni przedmiotu obrabianego.
Frez z zębami 6- (rowkowy) charakteryzuje się bardzo małą przestrzenią usuwania wiórów, ale ma doskonałą sztywność, dzięki czemu jest bardzo odpowiedni do wykańczania, wydajnej obróbki, obróbki o wysokiej twardości, a jakość obrabianej powierzchni jest bardzo dobra.
Oczywiście, możliwe jest zwiększenie przestrzeni na wióry przy tej samej liczbie zębów, ale spowoduje to zmniejszenie sztywności. Ta geometria (patrz rysunek 3-16) nadaje się do obróbki materiałów nieżelaznych o niskiej wytrzymałości, takich jak aluminium i miedź. Z jednej strony, ponieważ wytrzymałość tego rodzaju metalu jest niska, siła skrawania narzędzia jest niewielka, a siła wymagana przez narzędzie jest również niewielka, a niższa wytrzymałość jest nadal kompetentna do takiego zadania frezowania; Z drugiej strony, ten rodzaj materiału ma niskie ciepło skrawania ze względu na niską siłę skrawania.
Jednakże właśnie dlatego, że siła skrawania i ciepło skrawania tego rodzaju materiału są niskie, a ilość skrawania można zwiększyć po zwiększeniu pojemności zatrzymywania wiórów, ale zwiększona ilość skrawania zwiększa siłę skrawania, więc sztywność narzędzia musi zostać poprawiona, więc należy użyć frezu trzpieniowego z podwójną średnicą rdzenia, jak pokazano na rysunku 3-17. Frez pokazany tutaj to Jabro-Solid firmy Seco Tools w kolorze, podczas gdy Proto·max TM tG firmy Walter Tools jest pokazany w kolorze szarym. Konstrukcja podwójnej średnicy rdzenia zapewnia pewną równowagę między pojemnością zatrzymywania wiórów a sztywnością narzędzia.
Rysunek 3-18 to schematyczny diagram dna rowka specjalnie zmodyfikowanego frezu. W tym przypadku sztywność zmodyfikowanego frezu jest znacznie wyższa niż sztywność normalnego, domyślnego dna rowka, a deformacja wiórów podczas rozładowywania jest nasilona, a wióry są bardziej zwarte.
Istnieje inna struktura dla tej samej liczby zębów, czyli zęby nierówne. Rysunek 3-19 to schematyczny diagram dwóch typów nierównych frezów. Nierówne zęby frezu mogą wytwarzać naprzemienne częstotliwości skrawania podczas skrawania, co nie jest łatwe do rezonansu z obrabiarką i tłumi drgania narzędzia podczas frezowania.
Oprócz liczby zębów, pojemność wiórowa frezu zależy również od parametrów geometrycznych zębów obwodowych, które omówiono poniżej.
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
Zęby obwodowe
Zęby frezu na zewnętrznym okręgu frezu trzpieniowego nazywane są zębami obwodowymi. Ząb obwodowy jest główną częścią frezu trzpieniowego zaangażowaną w frezowanie ścianek bocznych.
◆ Kąt helisy
Pierwszym omawianym parametrem zęba obwodowego jest kąt pochylenia linii śrubowej, czyli kąt zawarty między linią styczną krawędzi skrawającej frezu a osią frezu, jak pokazano na rysunku 3-20.
W teorii skrawania kąt linii śrubowej jest również osiowym kątem natarcia na zewnętrznym okręgu narzędzia (informacje na temat osiowego kąta natarcia i powiązanego tekstu można znaleźć na rysunku 1-33).
Główne efekty różnych kątów pochylenia linii śrubowej frezów trzpieniowych na wydajność skrawania pokazano na rysunku 3-21. Jak widać na rysunku, frez trzpieniowy z prostym rowkiem wiórowym (kąt pochylenia linii śrubowej 8-0 stopni) po prawej stronie ma zerową osiową siłę skrawania ze względu na zerowy kąt natarcia osiowego, a cała siła skrawania jest w kierunku promieniowym o najmniejszej sztywności, więc jest podatny na drgania. Z drugiej strony, lewe i środkowe frezy z rowkiem spiralnym są podzielone na kierunki osiowe ze względu na część siły skrawania (kierunek osiowy jest kierunkiem o najlepszej sztywności frezu), a obciążenie promieniowe jest zmniejszone, a drgania nie występują łatwo.
Z drugiej strony przepływ wiórów frezu do rowków prostych jest poprzeczny, co łatwo może zostać zakłócone przez obszar skrawania przedmiotu obrabianego i utworzyć wtórne cięcie, a wydajność usuwania wiórów jest słaba. Wióry frezu spiralnego są odprowadzane ze strefy skrawania prostopadle do krawędzi skrawającej, a wydajność odprowadzania wiórów jest znacznie poprawiona.
Rysunek 3-22 przedstawia wpływ liczby zębów frezu i kąta linii śrubowej na składową osiową całkowitej długości cięcia. W przypadku zadania cięcia frezem o średnicy 10 mm z szerokością cięcia (znaną również jako „promieniowa głębokość cięcia”) wynoszącą 10 mm i głębokością cięcia (znaną również jako „osiowa głębokość cięcia”) wynoszącą 15 mm, osiowy rzut całkowitej długości krawędzi styku frezu z 2 rowkami i 30-stopniowym kątem linii śrubowej wynosi około 17 mm; W przypadku użycia frezu 3- rowkowego o kącie linii śrubowej wynoszącym 30 stopni, osiowy rzut całkowitej długości krawędzi styku wzrasta do około 25 mm. Gdy używany jest frez 4-rowkowy o kącie linii śrubowej 30 stopni, osiowy rzut całkowitej długości krawędzi styku zwiększa się do około 30 mm, a ostatecznie, gdy używany jest frez 6-rowkowy o kącie linii śrubowej 60 stopni, osiowy rzut całkowitej długości krawędzi styku można zwiększyć do około 47 mm. Dane te pokazują, że wraz ze wzrostem liczby zębów frezu, liczba krawędzi skrawających w kontakcie z przedmiotem obrabianym również wzrasta, osiowy rzut całkowitej długości krawędzi styku wzrasta, a efekt zwiększenia kąta linii śrubowej jest podobny. Wraz ze wzrostem osiowego rzutu całkowitej długości krawędzi styku, obciążenie na jednostkę długości zęba ulega zmniejszeniu, a wydajność skrawania można poprawić pod warunkiem, że obciążenie zęba pozostaje takie samo.
Rysunek 3-23 przedstawia cztery kombinacje różnych kierunków skrawania i kierunków obrotu rowka spiralnego. Najczęstszą kombinacją jest prawy śrubowy kierunek skrawania. Mówiąc ogólnie, kierunek skrawania frezu jest głównie określany przez kierunek obrotu wrzeciona frezarki, a po określeniu kierunku skrawania, śruba określa kierunek osiowej siły skrawania.
Rysunek 3-24 przedstawia frez JS840 o podwójnym kierunku helisy. Ten frez służy do obróbki krawędzi bocznych paneli kompozytowych z włókna węglowego. Ponieważ panele kompozytowe z włókna węglowego składają się z kilku różnych materiałów, trudno jest uniknąć rozwarstwienia za pomocą konwencjonalnych frezów. Zalety frezu JS840 to: siła skrawania w przeciwnym kierunku jest dzielona na nacisk skierowany w dół i siłę centralną: przestrzeń na wióry jest duża, co sprzyja usuwaniu wiórów: powierzchnia styku skrawania jest mała, co powoduje mniejsze ciepło skrawania i siłę skrawania: na włóknie generowana jest tylko siła ścinająca, a do środka nie dochodzi skręcanie.
Rysunek 3-25 przedstawia frez czołowy antywibracyjny typu GSXVL firmy Sumitomo Electric. Ten frez czołowy nie tylko wykorzystuje nierówne zęby, takie jak te pokazane na rysunku 3-19, ale także poprawia ochronę przed wibracjami podczas obróbki po stronie o nierównych kątach śrubowych.
3-20
3-21
3-22
3.23
3-24
3-25
