Geen giswerk meer bij helicoïdaal frezen
Een praktische gids voor gereedschapskeuze, berekening van de ramping angle en snijcondities
Heeft u ooit een gat of pocket moeten bewerken waarbij een boor niet de juiste diameter had, of waarbij een gat met een grote diameter meer flexibiliteit vereiste? In dergelijke gevallen kan helicoïdaal frezen, waarbij een frees circulaire interpolatie volgt terwijl deze in de Z-richting voedt, een zeer effectieve optie zijn.
Helicoïdaal frezen is nuttig voor het maken van gaten zonder proefgat en voor het bewerken van grote gaten die moeilijk met boren te realiseren zijn. Een belangrijk voordeel is dat één cutter vaak meerdere gatdiameters kan dekken. Dit kan helpen de gereedschapsvoorraad te verminderen en bewerkingsprocessen te vereenvoudigen.
Aan de andere kant zijn er, zodra u begint met het instellen van de feitelijke condities, veel controles vereist: welke cutterdiameter geschikt is voor de gewenste gatdiameter, hoe groot de Pitch kan zijn, of de ramping angle binnen de gereedschapsspecificatie valt en of feed-correctie nodig is. Met andere woorden, helicoïdaal frezen is zeer nuttig wanneer het correct wordt toegepast, maar men kan er gemakkelijk in verdwalen bij het selecteren van gereedschappen en condities.
Dit artikel legt de fundamenten van helicoïdaal frezen, de flow voor gereedschapskeuze, de berekening van ramping angle en Pitch, en belangrijke voorzorgsmaatregelen bij het bewerken uit in een praktische volgorde. Het introduceert ook een calculator op de pagina en een aparte gereedschapsselector die helpt bij het vinden van geschikte Tungaloy-cutters op basis van uw invoercondities.
Wat u zult leren
- Wat helicoïdaal frezen is
- Drie kernwaarden bij helicoïdaal frezen
- Punten voor gereedschapskeuze bij helicoïdaal frezen
- Procedure voor gereedschapskeuze
- Voorzorgsmaatregelen tijdens helicoïdaal frezen
- Een handige calculator voor Pitch en ramping angle
- Inleiding tot de gereedschapsselector
- Samenvatting
1. Wat is helicoïdaal frezen?
Helicoïdaal frezen is een bewerkingsmethode waarbij het gereedschap circulaire interpolatie volgt terwijl het tegelijkertijd in de Z-richting voedt. In plaats van recht naar beneden te duiken, beweegt het gereedschap beetje bij beetje naar beneden terwijl het een cirkel beschrijft, waardoor een spiraalvormig gereedschapspad ontstaat.
Deze methode wordt gebruikt voor het maken van gaten, pocket-entry bewerkingen, verzinken en het openen van gaten zonder proefgat. Het maakt het gemakkelijker om gatdiameters te bewerken die groter zijn dan de cutterdiameter, en dezelfde cutter kan vaak voor meerdere gatmaten worden gebruikt.
Bij helicoïdaal frezen gaat het gereedschap echter altijd onder een schuine hoek het werkstuk binnen. In tegenstelling tot gewoon zijdelings frezen of sleuven frezen, moet u de ramping angle, Pitch, het pad van het gereedschapscentrum en de feed-correctie controleren.
Helicoïdaal frezen combineert circulaire interpolatie en Z-as voeding
De belangrijkste controles zijn of het gereedschap helicoïdaal frezen ondersteunt, of de ramping angle geschikt is, of de Pitch niet te groot is en of de feed-correctie correct wordt afgehandeld.
2. Drie kernwaarden bij helicoïdaal frezen
Begin bij het instellen van de condities voor helicoïdaal frezen met de volgende drie waarden.
| Item | Symbool | Beschrijving |
|---|---|---|
| Gatdiameter | Dh | Gewenste gatdiameter of helicoïdale gatdiameter |
| Cutterdiameter | Dc | Diameter van de gebruikte frees |
| Pitch | Ph | Z-as verplaatsing per omwenteling van het gereedschap |
Zodra deze drie waarden zijn ingesteld, kunnen de diameter van het gereedschapscentrumpad en de afgelegde afstand van het gereedschapscentrum per omwenteling worden bepaald.
Tool-center path diameter = Dh - Dc
Tool-center travel distance per revolution = (Dh - Dc) x pi
Hoe te denken over de ramping angle
Zodra de Pitch is ingesteld, kan de ramping angle worden berekend.
Ramping angle = atan(helical pitch / tool-center travel distance per revolution)Bijvoorbeeld, wanneer de gatdiameter 50 mm is, de cutterdiameter 10 mm en de Pitch 5 mm:
Tool-center path diameter = 50.0 - 10.0 = 40.0 mm
Tool-center travel distance per revolution = 40.0 x pi = 125.7 mm
Ramping angle = atan(5.0 / 125.7) = approx. 2.3 degAls u eerst de ramping angle wilt instellen, bereken dan de Pitch met de volgende formule.
Helical pitch = tool-center travel distance per revolution x tan(ramping angle)De berekeningsbasis is de diameter van het gereedschapscentrumpad, niet de gatdiameter zelf
Bij berekeningen voor helicoïdaal frezen is het belangrijk om de diameter van het pad dat door het gereedschapscentrum wordt beschreven te gebruiken, niet de gatdiameter zelf.
3. Punten voor gereedschapskeuze bij helicoïdaal frezen
Bij helicoïdaal frezen is niet elke cutter die in de gatdiameter past automatisch geschikt. U moet bevestigen of het gereedschap helicoïdaal frezen ondersteunt, of de gatdiameter binnen het minimaal en maximaal ondersteunde helicoïdale gatbereik valt, en of de Pitch en ramping angle binnen de gereedschapsspecificaties vallen.
Typen cutters gebruikt voor helicoïdaal frezen
De belangrijkste kandidaten zijn Shoulder milling cutters met ramping-mogelijkheid en High feed cutters met ramping-mogelijkheid. Bevestig voor beide typen of het gereedschap kan worden gebruikt voor helicoïdaal frezen, wat de maximale ramping angle is en of de gewenste diameter binnen het minimale en maximale helicoïdale gatbereik valt.
Voor voorbewerken zijn High feed cutters meestal de eerste keuze
Wanneer helicoïdaal frezen wordt gebruikt als voorbewerkingsproces, is het logisch om te beginnen met het overwegen van een High feed cutter. Hoewel High feed cutters een kleinere maximale snijdiepte APMX kunnen hebben, kunnen ze vaak een hogere Feed toepassen, wat voordelig is voor de productiviteit.
Afhankelijk van de bewerkingsafstand en de diameter van het gereedschapscentrumpad kan de maximale ramping angle van een Shoulder cutter de beperkende factor worden, waardoor de cutter zijn beschikbare APMX niet volledig kan benutten. Daarom kan een High feed cutter voordelig zijn, zelfs als de APMX kleiner is, omdat deze hogere Feed-condities kan toepassen.
Wanneer te beginnen met een High feed cutter
- Voorbewerken: Voor op productiviteit gerichte bewerkingen begint u met een High feed cutter.
- Diepe gaten: High feed cutters zijn doorgaans beter bestand tegen trillingen bij bewerkingen met een lange uitsteeklengte en zorgen voor een goede spaanafvoer.
- Wanneer het verkorten van de bewerkingstijd belangrijk is: Zelfs met een kleinere APMX kunnen High feed condities gemakkelijker worden toegepast.
- Harde of moeilijk te verspanen materialen: Een kleine intredehoek kan de spaan dunner maken en de gereedschapsbelasting verminderen.
Hoe te vergelijken met Shoulder milling cutters
- Shoulder milling cutter: Zelfs wanneer de APMX groot is, kan de limiet van de maximale ramping angle het volledige gebruik van die capaciteit verhinderen.
- High feed cutter: Zelfs met een kleinere APMX kunnen High feed condities deze voordelig maken bij het voorbewerken.
Waar Shoulder milling cutters effectief zijn
Er zijn ook gevallen waarin Shoulder milling cutters voordelig zijn. Overweeg een Shoulder cutter wanneer de stabiliteit van het werkstuk laag is of wanneer het uiterlijk van de bewerkte gatwand belangrijk is.
| Situatie geschikt voor Shoulder cutters | Reden |
|---|---|
| Lage stabiliteit van het werkstuk | Shoulder cutters kunnen helpen de radiale component van de snijkracht te verminderen en de kracht die tegen het werkstuk drukt te onderdrukken. |
| Beter uiterlijk van de gatwand is vereist | High feed cutters kunnen een schubachtig oppervlak achterlaten op de gatwand. Als de wandafwerking belangrijk is, kan een Shoulder cutter een betere kandidaat zijn. |
Gebruik High feed cutters als basis voor voorbewerken; overweeg Shoulder cutters voor werkstukken met lage stabiliteit of een betere wandafwerking
Controleer bij de feitelijke selectie altijd niet alleen het type cutter, maar ook de maximale ramping angle van elk gereedschap, de minimale en maximale helicoïdale gatdiameter, APMX en compatibele wisselplaten.
| Controlepunt | Waarom het belangrijk is | Risico bij negeren |
|---|---|---|
| Ondersteunt het gereedschap helicoïdaal frezen? | Gereedschapsgeometrie, snijkantsterkte en spaanafvoer moeten geschikt zijn. | Chipping, trillingen, spaanophoping |
| Valt de diameter binnen het min/max helicoïdale gatbereik? | Bevestig of het gereedschap de gewenste gatdiameter kan dekken. | Gereedschapsinterferentie, overmatige belasting |
| Valt de Pitch binnen de APMX? | Bevestig of de Z-as diepte per omwenteling binnen de gereedschapsspecificaties valt. | Breuk van de snijkant, slechte oppervlaktekwaliteit |
| Valt de ramping angle binnen de limiet? | Bevestig of de gereedschapsbelasting tijdens schuine intrede acceptabel blijft. | Chipping, trillingen, overbelasting |
| Kan het gereedschapscentrumpad worden gewaarborgd? | Bevestig dat de cutterdiameter niet te dicht bij de gatdiameter ligt. | Ramping angle heeft de neiging te groot te worden |
| Zijn bewerkingsdiepte en uitsteeklengte acceptabel? | Vermijd interferentie van gereedschap of houder. | Houderinterferentie, onvoldoende stabiliteit |
| Zijn de kwaliteit en spaanbreker geschikt voor het materiaal? | De snijkant moet passen bij het materiaal van het werkstuk. | Slijtage, chipping, snijkantsopbouw |
| Is de spaanafvoer gewaarborgd? | Spanen hebben beperkte ontsnappingsruimte in een gat. | Hersnijden van spanen, gereedschapsschade |
| Vallen de condities binnen de machinecapaciteit? | Controleer spiltoerental, Feed en spilvermogen. | Onstabiele bewerking, onvermogen om condities te bereiken |
Controleer gatdiameter, cutterdiameter, APMX en maximale ramping angle samen
Controleer voor de keuze van gereedschap voor helicoïdaal frezen de gatdiameter, cutterdiameter, minimale en maximale helicoïdale gatdiameter, APMX en maximale ramping angle als één set.
4. Procedure voor gereedschapskeuze
Dit gedeelte beschrijft de praktische flow voor het selecteren van een frees voor helicoïdaal frezen. Stel eerst de diameter van de kandidaat-cutter in en bevestig of het gereedschap de gewenste gatdiameter kan dekken. Daarna splitst de flow zich af, afhankelijk van of u eerst de Pitch of eerst de ramping angle bepaalt.
- Stel de cutterdiameter in: Stel de cutterdiameter of de diameter van het kandidaat-gereedschap in.
- Selecteer tijdelijk een gereedschap uit het min/max helicoïdale gatbereik: Bevestig of de gewenste diameter binnen het toepasbare bereik van het gereedschap valt.
- Bereken de diameter van het gereedschapscentrumpad en de afgelegde afstand: Zodra de cutterdiameter is ingesteld, ligt de basis voor de berekening van de ramping angle en Pitch vast.
- Kies of Pitch of ramping angle eerst komt: Beide benaderingen zijn mogelijk; bevestig uiteindelijk zowel de APMX als de maximale ramping angle.
| Methode | Eerst bepaalde waarde | Vervolgens berekende waarde | Belangrijkste controles |
|---|---|---|---|
| Methode 1 | Pitch | Ramping angle | APMX en maximale ramping angle |
| Methode 2 | Ramping angle | Pitch | Maximale ramping angle en APMX |
Methode 1. Bepaal eerst de Pitch
Wanneer u eerst de Pitch bepaalt, controleer dan of de Pitch de APMX van het gereedschap niet overschrijdt. Als dit acceptabel is, pas dan die Pitch toe en bereken de ramping angle op basis van de afgelegde afstand van het gereedschapscentrum en de Pitch.
Ramping angle = atan(helical pitch / tool-center travel distance per revolution)Bevestig ten slotte dat de berekende ramping angle binnen de maximale ramping angle van het kandidaat-gereedschap valt. Als er geen probleem is, kunnen de cutterdiameter, het gereedschapsitem, de Pitch en de ramping angle definitief worden vastgesteld.
Methode 2. Bepaal eerst de ramping angle
Wanneer u eerst de ramping angle bepaalt, controleer dan of de hoek de maximale ramping angle van het kandidaat-gereedschap niet overschrijdt. Als dit acceptabel is, pas dan die ramping angle toe en bereken de Pitch op basis van de afgelegde afstand van het gereedschapscentrum en de ramping angle.
Helical pitch = tool-center travel distance per revolution x tan(ramping angle)Bevestig ten slotte dat de berekende Pitch binnen de APMX van het kandidaat-gereedschap valt. Als er geen probleem is, kunnen de cutterdiameter, het gereedschapsitem, de ramping angle en de Pitch definitief worden vastgesteld.
De eindcontroles zijn hetzelfde, of u nu begint bij de Pitch of de hoek
Bevestig dat de conditie binnen de APMX, binnen de maximale ramping angle en binnen het min/max helicoïdale gatbereik van het gereedschap valt.
5. Voorzorgsmaatregelen tijdens helicoïdaal frezen
Omdat het gereedschap onder een hoek intreedt terwijl het langs een cirkelvormig pad beweegt, vereist helicoïdaal frezen meer controles van de condities dan gewoon zijdelings frezen. Controleer in het bijzonder altijd de ramping angle, Pitch, feed-correctie en spaanafvoer.
Maak de ramping angle niet te groot
Naarmate de ramping angle toeneemt, neemt de belasting op de cutter-shoulder en de wisselplaat toe. Zelfs wanneer de hoek binnen de limiet van de maximale ramping angle valt, kunnen trillingen of chipping optreden, afhankelijk van het materiaal van het werkstuk, de stabiliteit van de machine en de uitsteeklengte.
Houd de Pitch binnen de APMX
De Pitch is de hoeveelheid Z-as diepte per omwenteling. Als de Pitch te groot is, kan deze de APMX van het gereedschap overschrijden en leiden tot spaanophoping of trillingen.
Wees voorzichtig: De verplaatsing van het gereedschapscentrum en de verplaatsing van de snijkant zijn verschillend
Bij helicoïdaal frezen zijn NC-commando's gebaseerd op het pad van het gereedschapscentrum. De feitelijke verspaning vindt echter plaats aan de omtrek van het gereedschap.
Bij inwendig helicoïdaal frezen is de diameter van het gereedschapscentrumpad kleiner dan de diameter van het bewerkte gat. Daarom zijn de afgelegde afstand van het gereedschapscentrum en de afgelegde afstand van de snijkant niet hetzelfde.
Als Feed-waarden uit de catalogus rechtstreeks worden gecommandeerd als Feed voor het gereedschapscentrum, kan de feitelijke Feed aan de snijkant groter worden dan verwacht. Controleer de gecommandeerde Feed voor het gereedschapscentrum en de feed-correctie, zodat de Feed aan de snijkant niet overmatig wordt.
Tool-center command feed = uncorrected feed x (Dh - Dc) / DhOpmerking: Afhankelijk van de machine, CNC-besturing of het CAM-systeem kan circulaire feed-correctie automatisch worden afgehandeld. Bevestig de besturingsspecificaties van de machine die voor het feitelijke programma wordt gebruikt.
Zorg voor een veilige spaanafvoer
Bij helicoïdaal frezen in een gat hebben spanen een beperkte ontsnappingsruimte. Spaanophoping kan leiden tot chipping, slechte oppervlaktekwaliteit, abnormaal geluid en trillingen.
Berekende waarden zijn een leidraad voor het controleren van de haalbaarheid
Stel de snijcondities definitief vast na bevestiging van de gereedschapsspecificaties, het materiaal van het werkstuk, de stabiliteit van de machine, de stabiliteit van de opspanning en de koelmiddelcondities.
6. Een handige calculator voor Pitch en ramping angle
Zoals hierboven beschreven, vereist helicoïdaal frezen het achtereenvolgens controleren van de gatdiameter, cutterdiameter, Pitch, ramping angle en feed-correctie.
De formules zelf zijn niet moeilijk, maar het handmatig uitvoeren van de berekeningen is elke keer tijdrovend. Als controles van de APMX of de maximale ramping angle worden gemist, kan de conditie de gereedschapsspecificaties overschrijden.
Om deze reden is het gebruik van een calculator die automatisch de ramping angle en Pitch berekent een efficiënte manier om de condities voor helicoïdaal frezen te beoordelen. De onderstaande calculator kan schakelen tussen de berekeningsmodi Pitch-naar-hoek en hoek-naar-Pitch.
Calculator voor helicoïdaal frezen
Calculator voor ramping angle en Pitch
Controleer gatdiameter, cutterdiameter, Pitch, ramping angle en feed-correctie samen.
Berekeningsresultaten
Berekenen...Bewerkingsdiepte
- Vereiste omwentelingen
- --
- Geprogrammeerde omwentelingen
- --
- Pitch aangepast aan diepte
- --
- Hoek aangepast aan diepte
- --
Afstand en tijd
- 3D-verplaatsing per omwenteling
- --
- Ongeveer totale verplaatsing
- --
- Ongeveer bewerkingstijd
- --
Beoordeling en voorzorgsmaatregelen
7. Inleiding tot de gereedschapsselector
Na het berekenen van de ramping angle en de Pitch is de volgende vraag welke cutters onder die condities kunnen worden gebruikt. Bij helicoïdaal frezen moeten de gatdiameter, cutterdiameter, APMX, maximale ramping angle en het min/max helicoïdale gatbereik samen worden gecontroleerd, wat het zoeken in catalogi tijdrovend kan maken.
Om deze controle te ondersteunen, is er een aparte gereedschapsselector beschikbaar voor het vinden van geschikte Tungaloy-cutters op basis van uw invoercondities. Door de kandidaat-cutters in de gereedschapsselector te verfijnen, kunt u de condities voor helicoïdaal frezen soepeler beoordelen.
Gebruik de calculator en de gereedschapsselector voor verschillende rollen
Gebruik de calculator om de ramping angle, Pitch, feed-correctie en bewerkingsafstand te controleren. Gebruik de gereedschapsselector om geschikte Tungaloy-cutters te vinden die aan die condities voldoen.
Opmerking: De gereedschapsselector helpt u bij het controleren van geschikte Tungaloy-cutters die overeenkomen met uw invoercondities.
Samenvatting
Helicoïdaal frezen is een bewerkingsmethode waarbij het gereedschap circulaire interpolatie volgt terwijl het in de Z-richting voedt. Het is nuttig voor grote gaten die moeilijk met boren te bewerken zijn en voor pocket-entry bewerkingen, maar een onjuiste instelling van de condities kan de gereedschapsbelasting aanzienlijk verhogen.
- Controleer bij helicoïdaal frezen de gatdiameter Dh, cutterdiameter Dc en de diameter van het gereedschapscentrumpad.
- Bereken de Pitch en de ramping angle op basis van de afgelegde afstand van het gereedschapscentrum.
- Controleer voor de gereedschapskeuze altijd de minimale/maximale helicoïdale gatdiameter, APMX en de maximale ramping angle.
- Of u nu begint bij de Pitch of de hoek, bevestig dat de uiteindelijke conditie binnen de gereedschapsspecificaties valt.
- Omdat de verplaatsing van het gereedschapscentrum en de verplaatsing van de snijkant verschillend zijn, moet u letten op de feed-correctie.
- Als handmatige berekening lastig is, gebruik dan de calculator om de condities te controleren.
- Gebruik de aparte gereedschapsselector om geschikte gereedschappen te controleren.
Bij helicoïdaal frezen moeten berekeningen en gereedschapskeuze niet afzonderlijk worden beschouwd. Het is belangrijk om de gatdiameter, cutterdiameter, Pitch, ramping angle, feed-correctie en gereedschapsspecificaties als één doorlopende workflow te controleren.