I. Princípios e fatores de influência da fresagem concordante e da fresagem convencional em fresadoras CNC
(A) Princípios e influências relacionadas à fresagem de subida
Durante o processo de usinagem de uma fresadora CNC, o fresamento concordante é um método específico de fresamento. Quando a direção de rotação da peça onde a fresa entra em contato com a peça de trabalho é a mesma que a direção de avanço da peça de trabalho, é chamado de fresamento concordante. Este método de fresamento está intimamente relacionado às características da estrutura mecânica da fresadora, especialmente a folga entre a porca e o parafuso. No caso do fresamento concordante, como a força do componente de fresamento horizontal mudará e há uma folga entre o parafuso e a porca, isso fará com que a mesa de trabalho e o parafuso se movam para a esquerda e para a direita. Este movimento periódico é um problema importante enfrentado pelo fresamento concordante, o que torna o movimento da mesa de trabalho extremamente instável. Os danos à ferramenta de corte causados por este movimento instável são óbvios e é fácil causar danos aos dentes da ferramenta de corte.
Durante o processo de usinagem de uma fresadora CNC, o fresamento concordante é um método específico de fresamento. Quando a direção de rotação da peça onde a fresa entra em contato com a peça de trabalho é a mesma que a direção de avanço da peça de trabalho, é chamado de fresamento concordante. Este método de fresamento está intimamente relacionado às características da estrutura mecânica da fresadora, especialmente a folga entre a porca e o parafuso. No caso do fresamento concordante, como a força do componente de fresamento horizontal mudará e há uma folga entre o parafuso e a porca, isso fará com que a mesa de trabalho e o parafuso se movam para a esquerda e para a direita. Este movimento periódico é um problema importante enfrentado pelo fresamento concordante, o que torna o movimento da mesa de trabalho extremamente instável. Os danos à ferramenta de corte causados por este movimento instável são óbvios e é fácil causar danos aos dentes da ferramenta de corte.
No entanto, o fresamento concordante também tem suas vantagens únicas. A direção da força do componente de fresamento vertical durante o fresamento concordante é pressionar a peça de trabalho sobre a mesa de trabalho. Neste caso, os fenômenos de deslizamento e atrito entre os dentes da ferramenta de corte e a superfície usinada são relativamente pequenos. Isso é de grande importância para o processo de usinagem. Em primeiro lugar, é benéfico reduzir o desgaste dos dentes da ferramenta de corte. Reduzir o desgaste dos dentes da ferramenta de corte significa que a vida útil da ferramenta de corte pode ser estendida, reduzindo o custo de usinagem. Em segundo lugar, esse atrito relativamente pequeno pode reduzir o fenômeno de encruamento. O encruamento aumentará a dureza do material da peça de trabalho, o que não é propício para os processos de usinagem subsequentes. Reduzir o encruamento ajuda a garantir a qualidade da usinagem da peça de trabalho. Além disso, o fresamento concordante também pode reduzir a rugosidade da superfície, tornando a superfície da peça usinada mais lisa, o que é muito vantajoso para a usinagem de peças com altos requisitos de qualidade de superfície.
Deve-se observar que a aplicação do fresamento concordante possui certas limitações condicionais. Quando a folga entre o parafuso e a porca da mesa de trabalho pode ser ajustada para menos de 0,03 mm, as vantagens do fresamento concordante podem ser melhor aproveitadas, pois o problema de movimento pode ser controlado de forma eficaz nesse momento. Além disso, ao fresar peças finas e longas, o fresamento concordante também é uma escolha mais adequada. Peças finas e longas requerem condições de usinagem mais estáveis durante o processo de usinagem. A força da componente vertical do fresamento concordante ajuda a fixar a peça e a reduzir problemas como deformação durante o processo de usinagem.
(B) Princípios e influências relacionadas à fresagem convencional
O fresamento convencional é o oposto do fresamento concordante. Quando a direção de rotação da peça de trabalho onde a fresa entra em contato com a peça de trabalho é diferente da direção de avanço da peça de trabalho, é chamado de fresamento convencional. Durante o fresamento convencional, a direção da força do componente de fresamento vertical é para levantar a peça de trabalho, o que fará com que a distância de deslizamento entre os dentes da ferramenta de corte e a superfície usinada aumente e o atrito também. Esse atrito relativamente grande trará uma série de problemas, como o aumento do desgaste da ferramenta de corte e o agravamento do fenômeno de encruamento da superfície usinada. O encruamento da superfície usinada aumentará a dureza da superfície, reduzirá a tenacidade do material e poderá afetar a precisão e a qualidade da superfície dos processos de usinagem subsequentes.
O fresamento convencional é o oposto do fresamento concordante. Quando a direção de rotação da peça de trabalho onde a fresa entra em contato com a peça de trabalho é diferente da direção de avanço da peça de trabalho, é chamado de fresamento convencional. Durante o fresamento convencional, a direção da força do componente de fresamento vertical é para levantar a peça de trabalho, o que fará com que a distância de deslizamento entre os dentes da ferramenta de corte e a superfície usinada aumente e o atrito também. Esse atrito relativamente grande trará uma série de problemas, como o aumento do desgaste da ferramenta de corte e o agravamento do fenômeno de encruamento da superfície usinada. O encruamento da superfície usinada aumentará a dureza da superfície, reduzirá a tenacidade do material e poderá afetar a precisão e a qualidade da superfície dos processos de usinagem subsequentes.
No entanto, a fresagem convencional também tem suas próprias vantagens. A direção da força do componente de fresagem horizontal durante a fresagem convencional é oposta à direção do movimento de avanço da peça de trabalho. Essa característica ajuda o parafuso e a porca a se encaixarem firmemente. Nesse caso, o movimento da mesa de trabalho é relativamente estável. Ao fresar peças com dureza irregular, como peças fundidas e forjadas, onde pode haver peles duras na superfície e outras situações complexas, a estabilidade da fresagem convencional pode reduzir o desgaste dos dentes da ferramenta de corte. Porque ao usinar tais peças de trabalho, a ferramenta de corte precisa suportar forças de corte relativamente grandes e condições de corte complexas. Se o movimento da mesa de trabalho for instável, isso agravará os danos à ferramenta de corte, e a fresagem convencional pode aliviar essa situação até certo ponto.
II. Análise detalhada das características da fresagem concordante e da fresagem convencional em fresadoras CNC
(A) Análise aprofundada das características da fresagem de subida
- Mudanças na espessura de corte e no processo de corte
Durante o fresamento concordante, a espessura de corte de cada dente da ferramenta de corte mostra um padrão de aumento gradual de pequeno para grande. Quando o dente da ferramenta de corte apenas entra em contato com a peça de trabalho, a espessura de corte é zero. Isso significa que o dente da ferramenta de corte desliza na superfície de corte deixada pelo dente anterior da ferramenta de corte no estágio inicial. Somente quando o dente da ferramenta de corte desliza uma certa distância nessa superfície de corte e a espessura de corte atinge um determinado valor, o dente da ferramenta de corte realmente começa a cortar. Essa maneira de alterar a espessura de corte é significativamente diferente daquela do fresamento convencional. Sob as mesmas condições de corte, esse método exclusivo de início de corte tem um impacto importante no desgaste da ferramenta de corte. Como o dente da ferramenta de corte passa por um processo de deslizamento antes de iniciar o corte, o impacto na aresta de corte da ferramenta de corte é relativamente pequeno, o que é benéfico para a proteção da ferramenta de corte. - Trajetória de corte e desgaste da ferramenta
Comparado com o fresamento convencional, o caminho que os dentes da ferramenta de corte percorrem na peça de trabalho durante o fresamento concordante é mais curto. Isso ocorre porque o método de corte do fresamento concordante torna o caminho de contato entre a ferramenta de corte e a peça de trabalho mais direto. Sob tais circunstâncias, sob as mesmas condições de corte, o desgaste da ferramenta de corte ao usar o fresamento concordante é relativamente pequeno. No entanto, deve-se notar que o fresamento concordante não é adequado para todas as peças de trabalho. Como os dentes da ferramenta de corte começam a cortar a partir da superfície da peça de trabalho a cada vez, se houver uma camada dura na superfície da peça de trabalho, como algumas peças após fundição ou forjamento sem tratamento, o fresamento concordante não é apropriado. Como a dureza da camada dura é relativamente alta, ela terá um impacto relativamente grande nos dentes da ferramenta de corte, acelerando o desgaste da ferramenta de corte e pode até mesmo danificá-la. - Deformação de corte e consumo de energia
A espessura média de corte durante o fresamento concordante é grande, o que torna a deformação de corte relativamente pequena. Uma pequena deformação de corte significa que a distribuição de tensões e deformações do material da peça durante o processo de corte é mais uniforme, reduzindo os problemas de usinagem causados pela concentração local de tensões. Ao mesmo tempo, em comparação com o fresamento convencional, o consumo de energia do fresamento concordante é menor. Isso ocorre porque a distribuição da força de corte entre a ferramenta de corte e a peça durante o fresamento concordante é mais razoável, reduzindo perdas desnecessárias de energia e melhorando a eficiência da usinagem. Em ambientes de produção ou usinagem em larga escala com requisitos de consumo de energia, essa característica do fresamento concordante tem importante significado econômico.
(B) Análise aprofundada das características da fresagem convencional
- Estabilidade do movimento da mesa de trabalho
Durante o fresamento convencional, como a direção da força de corte horizontal exercida pela fresa sobre a peça de trabalho é oposta à direção do movimento de avanço da peça de trabalho, o parafuso e a porca da mesa de trabalho podem sempre manter um lado da rosca em contato próximo. Essa característica garante a relativa estabilidade do movimento da mesa de trabalho. Durante o processo de usinagem, o movimento estável da mesa de trabalho é um dos principais fatores que garantem a precisão da usinagem. Comparado ao fresamento concordante, durante o fresamento concordante, como a direção da força de fresamento horizontal é a mesma que a direção do movimento de avanço da peça de trabalho, quando a força exercida pelos dentes da ferramenta de corte sobre a peça de trabalho é relativamente grande, devido à existência da folga entre o parafuso e a porca da mesa de trabalho, a mesa de trabalho se moverá para cima e para baixo. Esse movimento não apenas interrompe a estabilidade do processo de corte, afeta a qualidade da usinagem da peça de trabalho, mas também pode danificar seriamente a ferramenta de corte. Portanto, em alguns cenários de usinagem com altos requisitos de precisão de usinagem e requisitos rigorosos de proteção de ferramentas, a vantagem de estabilidade do fresamento convencional o torna uma escolha mais apropriada. - Qualidade da superfície usinada
Durante o fresamento convencional, o atrito entre os dentes da ferramenta de corte e a peça de trabalho é relativamente grande, o que é uma característica proeminente do fresamento convencional. O atrito relativamente grande fará com que o fenômeno de encruamento da superfície usinada seja mais sério. O encruamento da superfície usinada aumentará a dureza da superfície, reduzirá a tenacidade do material e poderá afetar a precisão e a qualidade da superfície dos processos de usinagem subsequentes. Por exemplo, em algumas usinagens de peças que exigem retificação subsequente ou montagem de alta precisão, a superfície endurecida a frio após o fresamento convencional pode exigir processos de tratamento adicionais para eliminar a camada endurecida a frio e atender aos requisitos de usinagem. No entanto, em alguns casos específicos, como quando há um certo requisito para a dureza da superfície da peça de trabalho ou o processo de usinagem subsequente não é sensível à camada endurecida a frio da superfície, essa característica do fresamento convencional também pode ser utilizada.
III. Estratégias de Seleção de Fresamento Ascendente e Fresamento Convencional na Usinagem Real
Na usinagem real de fresadoras CNC, a escolha entre fresamento concordante ou convencional precisa considerar diversos fatores de forma abrangente. Primeiramente, as características do material da peça de trabalho precisam ser consideradas. Se a dureza do material da peça de trabalho for relativamente alta e houver uma camada dura na superfície, como em algumas peças fundidas e forjadas, o fresamento convencional pode ser uma escolha melhor, pois pode reduzir o desgaste da ferramenta de corte até certo ponto e garantir a estabilidade do processo de usinagem. No entanto, se a dureza do material da peça de trabalho for uniforme e houver um alto requisito de qualidade da superfície, como na usinagem de algumas peças mecânicas de precisão, o fresamento concordante tem mais vantagens. Ele pode reduzir efetivamente a rugosidade da superfície e melhorar a qualidade da superfície da peça de trabalho.
Na usinagem real de fresadoras CNC, a escolha entre fresamento concordante ou convencional precisa considerar diversos fatores de forma abrangente. Primeiramente, as características do material da peça de trabalho precisam ser consideradas. Se a dureza do material da peça de trabalho for relativamente alta e houver uma camada dura na superfície, como em algumas peças fundidas e forjadas, o fresamento convencional pode ser uma escolha melhor, pois pode reduzir o desgaste da ferramenta de corte até certo ponto e garantir a estabilidade do processo de usinagem. No entanto, se a dureza do material da peça de trabalho for uniforme e houver um alto requisito de qualidade da superfície, como na usinagem de algumas peças mecânicas de precisão, o fresamento concordante tem mais vantagens. Ele pode reduzir efetivamente a rugosidade da superfície e melhorar a qualidade da superfície da peça de trabalho.
O formato e o tamanho da peça também são considerações importantes. Para peças finas e longas, o fresamento concordante ajuda a reduzir a deformação da peça durante o processo de usinagem, pois a força da componente vertical do fresamento concordante pode pressionar melhor a peça sobre a mesa de trabalho. Para algumas peças com formas complexas e tamanhos grandes, é necessário considerar de forma abrangente a estabilidade do movimento da mesa de trabalho e o desgaste da ferramenta de corte. Se a exigência de estabilidade do movimento da mesa de trabalho durante o processo de usinagem for relativamente alta, o fresamento convencional pode ser uma escolha mais apropriada; se mais atenção for dada à redução do desgaste da ferramenta de corte e à melhoria da eficiência da usinagem, e sob condições que atendam aos requisitos de usinagem, o fresamento concordante pode ser considerado.
Além disso, o desempenho mecânico da própria fresadora também afetará a escolha entre fresamento concordante e fresamento convencional. Se a folga entre o parafuso e a porca da fresadora puder ser ajustada com precisão para um valor relativamente pequeno, como menos de 0,03 mm, as vantagens do fresamento concordante podem ser melhor aproveitadas. No entanto, se a precisão mecânica da fresadora for limitada e o problema de folga não puder ser controlado de forma eficaz, o fresamento convencional pode ser uma opção mais segura para evitar problemas de qualidade da usinagem e danos à ferramenta causados pelo movimento da mesa de trabalho. Em conclusão, na usinagem com fresadora CNC, o método de fresamento concordante ou convencional deve ser selecionado de acordo com os requisitos específicos de usinagem e as condições do equipamento para obter o melhor efeito de usinagem.