Square End Mills: انتخاب، پارامترها و کاربردها

آسیاب های انتهای مربعی پرکاربردترین فرزهای فرز در ماشینکاری هستند. آنها جیب های کف تخت، شکاف ها و گوشه های تیز 90 درجه تولید می کنند - ویژگی هایی که دیگر پروفایل های آسیاب انتهایی به سادگی نمی توانند تکرار شوند. اگر یک آسیاب انتهایی تک را برای کارهای همه منظوره انتخاب می کنید، آسیاب انتهایی مربعی تقریباً همیشه نقطه شروع مناسب است.

این راهنما همه چیزهایی را که یک ماشین‌کار یا مهندس باید بداند را پوشش می‌دهد: هندسه، مواد، پوشش‌ها، انتخاب تعداد فلوت مناسب، و پارامترهای عملی برش - با اعداد واقعی برگرفته از تجربه صنعت.

چه چیزی یک آسیاب انتهای مربعی را متفاوت می کند

ویژگی تعیین کننده هندسه برش در نوک است: کاملاً مسطح، با گوشه‌های تیز 90 درجه که در آن صفحه انتهایی با لبه‌های فلوت ملاقات می‌کند . این به طور مستقیم با آسیاب انتهای دماغه توپ (نوک گرد) و آسیاب انتهایی شعاع گوشه (گوشه های کمی پخ) در تضاد است.

این هندسه مسطح، آسیاب انتهای مربعی را به ابزاری مناسب برای موارد زیر تبدیل می کند:

• عملیات شکاف دهی و جیب بری که به کف مسطح نیاز دارد
• فرز شانه ای با دیوارهای واضح و با زاویه راست
• فرز پروفیل و فرز جانبی وجوه عمودی
• برش غوطه ور برای ایجاد نقاط ورودی جیب
• فرز عمومی و پله ای

معامله، شکنندگی گوشه است. آن لبه های تیز 90 درجه بیشترین فشار ابزار را به خود اختصاص می دهد. در مواد سخت یا ساینده، تراشه گوشه ابتدا اتفاق می افتد - به همین دلیل است که آسیاب های انتهایی شعاع گوشه اغلب در فولاد با سختی بالا (بالاتر از HRC 45) ترجیح داده می شوند، در حالی که آسیاب های انتهایی مربعی در آلومینیوم، فولاد نرم و پلاستیک برتری دارند.

هندسه هسته: فلوت، زاویه مارپیچ و ریچ

شمارش فلوت و تأثیر آن بر عملکرد

شمارش فلوت یکی از مهم ترین انتخاب هایی است که می توانید انجام دهید. فلوت های بیشتر به طور خودکار به معنای عملکرد بهتر نیست - آنها تخلیه تراشه، قابلیت سرعت برش و انواع برش هایی که می توانید انجام دهید را تغییر می دهند.

زاویه مارپیچ

آسیاب های استاندارد انتهای مربعی از الف استفاده می کنند زاویه مارپیچ 30 درجه یا 45 درجه . مارپیچ بالاتر (45 درجه) نیروهای برش را کاهش می دهد و سطح بهتری را ایجاد می کند - ایده آل برای آلومینیوم. مارپیچ پایین تر (30 درجه) سفت تر است و برش های منقطع را در فولاد بهتر انجام می دهد. طرح های مارپیچ متغیر رزونانس هارمونیک را در طول برش مختل می کنند و به طور فزاینده ای در تنظیمات حساس به لرزش رایج هستند.

طول کلی در مقابل طول برش

یک اشتباه رایج خرید طولانی ترین ابزار موجود "برای انعطاف پذیری" است. هر میلی متر اضافی چسبندگی سفتی را به طور تصاعدی کاهش می دهد. به عنوان یک قانون عملی، طول برش (LOC) را بیش از 3× قطر ابزار برای برش های تمام شیار و حداکثر تا 5× برای فرزهای جانبی سبک نگه دارید. برای جیب‌های عمیق، ابزارهایی با گردن به پایین یا طول خرد را برای حفظ استحکام هسته در نظر بگیرید.

مواد و پوشش: تطبیق ابزار با کار

کاربید جامد در مقابل HSS

آسیاب های مربعی با سرعت بالا (HSS) برای کارهای کم حجم و ماشین های دستی محبوب هستند. آنها در تنظیمات کمتر سفت و سخت بخشنده هستند و هزینه بسیار کمتری دارند. با این حال، آسیاب های مربعی کاربید جامد با سرعت های سطحی 3-5× بالاتر کار می کنند ، سختی را در دماهای بالا حفظ می کند و در محیط های تولید به طور چشمگیری ماندگاری بیشتری دارد. برای مراکز ماشینکاری CNC که بالای 8000 RPM کار می کنند، کاربید جامد انتخاب پیش فرض است.

کبالت HSS (M42) تفاوت را تقسیم می کند - مقاومت در برابر گرما بهتر از M2 HSS استاندارد، با تحمل ضربه که آن را برای برش های منقطع در فولادهای سخت تر که ممکن است کاربید تراشه کند، مناسب می کند.

پوشش های رایج و آنچه که در واقع انجام می دهند

انتخاب های پوشش مستقیماً بر عمر ابزار و موادی که می توانید به طور مؤثر برش دهید تأثیر می گذارد:

• TiN (نیترید تیتانیوم): پوشش همه منظوره. سختی سطح را تا 2300 HV افزایش می دهد. روی فولاد و چدن به خوبی کار می کند. به دلیل مسائل مربوط به میل ترکیبی برای آلومینیوم ایده آل نیست.
• TiAlN (نیترید آلومینیوم تیتانیوم): دمای تا 900 درجه سانتی گراد را تحمل می کند. بهترین برای برش خشک فولاد سخت شده و ضد زنگ. یکی از رایج ترین پوشش های صنعتی.
• AlTiN (آلومینیوم تیتانیوم نیترید): محتوای آلومینیوم بیشتر باعث مقاومت در برابر اکسیداسیون بهتر می شود. مورد علاقه برای ماشینکاری فولاد با سرعت بالا و آلیاژهای هوافضا.
• ZrN (نیترید زیرکونیوم) / DLC (کربن الماس مانند): پوشش های اصطکاک کم برای مواد غیر آهنی بهینه شده اند. برای آلومینیوم، مس و پلاستیک توصیه می شود - از تشکیل لبه های ساخته شده جلوگیری می کند.
• بدون پوشش (روکش روشن): در بسیاری از کاربردها برای آلومینیوم ترجیح داده می شود زیرا کاربید صاف بدون پوششی که بتواند مواد را انتقال دهد، چسبندگی را کاهش می دهد.

پارامترهای برش: سرعت، تغذیه و عمق برش

دریافت درست پارامترها تفاوت بین ابزاری است که 50 قطعه دوام دارد و ابزاری که 500 قطعه کار می کند. اینها توصیه های نقطه شروعی هستند - همیشه بر اساس تنظیمات خاص، سفتی ماشین و شرایط خنک کننده خود تنظیم دقیق کنید.

صعود در مقابل فرز معمولی

فرز صعودی رویکرد استاندارد در ماشین های CNC با جبران واکنش مناسب است. سطح بهتری را تولید می کند، تجمع گرما را کاهش می دهد و عمر ابزار را افزایش می دهد. آسیاب معمولی هنوز برای مواد سخت شده استفاده می شود که در آن عمل برش ورودی از فرز صعودی می تواند باعث خرد شدن شود، و برای عبور زبر در آسیاب های دستی قدیمی با واکنش شدید قابل توجه استفاده می شود.

کاربردهای رایج و زمان استفاده از آسیاب انتهای مربعی

شکاف زدن

شکاف با عرض کامل (جایی که درگیری شعاعی برابر با قطر ابزار است) سخت ترین عملیات برای آسیاب انتهای مربعی است. هر دو طرف فلوت به طور همزمان برش می دهند، تخلیه تراشه به چالش کشیده می شود و گرما به سرعت ایجاد می شود. عمق برش محوری را به قطر 0.25-0.5× کاهش دهید و نرخ تغذیه را 30-40٪ کاهش دهید. در مقایسه با پارامترهای فرز جانبی. استفاده از ابزار 2 فلوت را برای تخلیه بهتر تراشه در شکاف های عمیق در نظر بگیرید.

جیب زنی

برای جیب های بسته، به یک راهبرد غوطه ور یا رمپینگ نیاز دارید. اکثر آسیاب های انتهای مربعی می توانند با خوراک کاهش یافته (معمولا 30 تا 50 درصد از نرخ تغذیه جانبی) غوطه ور شوند، اما آسیاب های غوطه ور اختصاصی برای خشن کردن جیب های بزرگ کارآمدتر هستند. یک ورودی مارپیچ - مارپیچی کردن ابزار به سمت پایین در زاویه رمپ 1-3 درجه - کارایی را با بار ابزار متعادل می کند. برای بهترین نتایج، جیب را با پارامترهای تهاجمی خشن کنید و سپس با یک پاس پایانی اختصاصی با برداشتن استوک شعاعی 0.05-0.1 میلی‌متر دنبال کنید.

شانه فرز و پروفیل کار

فرز شانه ای با آسیاب انتهایی مربعی جایی است که واقعاً برتر است. با درگیری شعاعی 10 تا 30 درصد قطر ابزار و عمق محوری کامل، نرخ حذف مواد بالاست و عمر ابزار افزایش می‌یابد. وضوح گوشه در اینجا بسیار مهم است - ابزار را برای سایش گوشه ها قبل از اتمام بررسی کنید، زیرا حتی گرد کردن جزئی (0.01-0.02 میلی متر) بر کیفیت ویژگی 90 درجه تأثیر می گذارد.

فرز تروکوئیدال (ماشینکاری با راندمان بالا)

نرم افزار CAM مدرن معمولاً از مسیرهای ابزار فرز تروکوئیدی یا پویا استفاده می کند که درگیری شعاعی را بسیار پایین نگه می دارد (5 تا 15٪ قطر) و در عین حال عمق محوری کامل را حفظ می کند. این رویکرد است به ویژه در آسیاب های انتهای مربعی در فولاد و ضد زنگ موثر است - از افزایش حرارت جلوگیری می کند که در غیر این صورت عمر ابزار را در آسیاب شکافی کوتاه می کند و نرخ تغذیه بسیار بالاتری را امکان پذیر می کند. آسیاب انتهایی مربعی کاربید 4 فلوت 1/2 اینچی در 316 ضد زنگ می تواند در عمق محوری 0.5 اینچ با درگیری شعاعی 0.060 اینچ با استفاده از مسیرهای تروکوئیدی در مقابل محوری 0.125 اینچ در شکاف معمولی کار کند.

میلز انتهای مربعی در مقابل آسیاب انتهایی شعاع گوشه: انتخاب صحیح

متداول‌ترین تصمیمی که ماشین‌کاران برای ارتقاء با آن روبرو می‌شوند این است که آیا باید از آسیاب انتهایی مربعی به شعاع گوشه‌ای (که «بینی گاو نر» نیز نامیده می‌شود) حرکت کنند. در اینجا یک تفکیک واضح است:

• از آسیاب های انتهای مربعی استفاده کنید هنگامی که گوشه های داخلی تیز یک نیاز طراحی هستند، هنگام کار با مواد نرم (آلومینیوم، برنج، پلاستیک)، یا برای ویژگی هایی که تغییرات تیز 90 درجه را تحمل می کنند.
• به آسیاب های انتهایی شعاع گوشه ای بروید هنگام ماشینکاری فولاد بالاتر از HRC 40، زمانی که عمر ابزار در گوشه ها به یک گلوگاه تولید تبدیل می شود، یا زمانی که کیفیت پرداخت کف و دیوارها بسیار مهم است. حتی شعاع گوشه 0.5 میلی متری به طور چشمگیری استحکام گوشه را افزایش می دهد.
• در فولاد قالبی سخت شده (HRC 48-62)، آسیاب های انتهای مربعی به ندرت زنده می مانند. آسیاب های انتهایی شعاع گوشه با شعاع 0.5 تا 2 میلی متر در کاربردهای فرز سخت استاندارد هستند .

مبادله مهندسی ساده است: گوشه های تیز استرس را متمرکز می کنند. توزیع آن تنش حتی در یک شعاع کوچک عمر ابزار را به طور قابل توجهی چند برابر می کند. اگر طراحی شما گوشه های تیز را الزامی نمی کند، شعاع کوچکی را برای فعال کردن انتخاب ابزار کارآمدتر مشخص کنید.

علائم فرسودگی و زمان تعویض

دانستن زمان کشیدن یک ابزار به همان اندازه مهم است که بدانید چگونه آن را اجرا کنید. کارکردن آسیاب‌های فرسوده مربع انتهایی سطح را تخریب می‌کند، باعث رانش ابعادی می‌شود و خطر شکستگی فاجعه‌بار را به همراه دارد.

در یک محیط تولید، عمر ابزار بهتر با کاهش زمان یا تعداد قطعات به جای انتظار برای سایش قابل مشاهده مدیریت می شود . ایجاد یک خط پایه (به عنوان مثال، جایگزینی پس از 45 دقیقه برش در 304 ضد زنگ با مجموعه ای از پارامترهای خاص) از خرابی های غیرقابل پیش بینی جلوگیری می کند و کیفیت قطعه ثابت را حفظ می کند.

استراتژی خنک کننده برای آسیاب های انتهای مربعی

استراتژی خنک کننده به طور قابل توجهی بر اساس مواد متفاوت است:

• آلومینیوم: خنک کننده سیل یا خنک کننده مه به خوبی کار می کند. انفجار هوا به تنهایی می تواند در برش های سبک کافی باشد. از شوک حرارتی در جیب‌های عمیق اجتناب کنید - خنک‌سازی مداوم از جوش‌کاری مجدد براده‌ها به قطعه کار جلوگیری می‌کند.
• فولاد و ضد زنگ: خنک کننده سیل در فشار بالا تخلیه تراشه و پایان سطح را بهبود می بخشد. غلظت روغن محلول 8-10٪ برای ضد زنگ استاندارد است. خنک کننده از طریق اسپیندل مزایای قابل توجهی در پاکت کردن عمیق دارد.
• تیتانیوم: خنک کننده سیل فشار بالا ضروری است - هدایت حرارتی ضعیف تیتانیوم گرما را در لبه برش متمرکز می کند و خنک کننده ناکافی دلیل اصلی خرابی زودرس ابزار است.
• چدن: برش خشک اغلب ترجیح داده می شود - خنک کننده می تواند باعث ترک خوردگی حرارتی در قطعه کار شود و ذرات گرافیت ساینده را به دوغاب آسیب رسان تبدیل کند. هوای فشرده برای ترخیص تراشه رویکرد استاندارد است.

انتخاب آسیاب انتهای مربعی مناسب: چارچوب تصمیم گیری عملی

هنگام انتخاب یک آسیاب انتهایی مربعی، این عوامل را به ترتیب زیر بررسی کنید:

1. مواد در حال برش - تعیین بستر (کاربید در مقابل HSS) و انتخاب پوشش
2. نوع ویژگی - تعداد و طول برش فلوت درایوهای شیار کردن، پاکت کردن یا پروفیل کردن
3. قابلیت ماشین - محدوده سرعت اسپیندل، سفتی و تحویل مایع خنک کننده پارامترهای شما را محدود می کند
4. الزامات تحمل - تحمل‌های سخت در کف یا دیوارها ممکن است یک آسیاب پایانی اختصاصی جدا از خشن‌تر را توجیه کند.
5. حجم - حجم تولید بالاتر پوشش های برتر و بهینه سازی عمر ابزار را توجیه می کند. ممکن است نمونه اولیه کار نکند

برای اکثر مغازه‌هایی که کارهای مختلفی را انجام می‌دهند، یک آسیاب مربعی کاربید جامد 4 فلوت با پوشش TiAlN در قطرهای 1/4"، 3/8" و 1/2" اکثر کاربردهای فولاد و آلومینیوم را پوشش می دهد. . برای کارهای اختصاصی آلومینیومی، ابزارهای 2 فلوت بدون پوشش یا پوشش ZrN را تکمیل کنید، و شما یک جعبه ابزار توانمند و مقرون به صرفه دارید.