I. CNC ֆրեզային մեքենաներում բարձրացող ֆրեզման և ավանդական ֆրեզման սկզբունքներն ու ազդող գործոնները
(Ա) Բարձրացման ֆրեզավորման սկզբունքները և դրանց հետ կապված ազդեցությունները
CNC ֆրեզերային մեքենայի մշակման գործընթացում բարձրանալով ֆրեզը ֆրեզման հատուկ մեթոդ է: Երբ այն մասի պտտման ուղղությունը, որտեղ ֆրեզը շփվում է աշխատանքային մասի հետ, նույնն է, ինչ աշխատանքային մասի սնուցման ուղղությունը, դա կոչվում է բարձրանալով ֆրեզում: Այս ֆրեզման մեթոդը սերտորեն կապված է ֆրեզման մեքենայի մեխանիկական կառուցվածքի բնութագրերի հետ, մասնավորապես՝ ընկույզի և պտուտակի միջև եղած բացվածքի հետ: Բարձրանալով ֆրեզման դեպքում, քանի որ հորիզոնական ֆրեզման բաղադրիչի ուժը կփոխվի, և պտուտակի ու ընկույզի միջև կա բացվածք, դա կհանգեցնի աշխատանքային սեղանի և պտուտակի ձախ և աջ շարժմանը: Այս պարբերական շարժումը բարձրանալով ֆրեզման կարևոր խնդիր է, որը աշխատանքային սեղանի շարժումը դարձնում է չափազանց անկայուն: Այս անկայուն շարժումից կտրող գործիքի վնասը ակնհայտ է, և հեշտ է վնասել կտրող գործիքի ատամները:
CNC ֆրեզերային մեքենայի մշակման գործընթացում բարձրանալով ֆրեզը ֆրեզման հատուկ մեթոդ է: Երբ այն մասի պտտման ուղղությունը, որտեղ ֆրեզը շփվում է աշխատանքային մասի հետ, նույնն է, ինչ աշխատանքային մասի սնուցման ուղղությունը, դա կոչվում է բարձրանալով ֆրեզում: Այս ֆրեզման մեթոդը սերտորեն կապված է ֆրեզման մեքենայի մեխանիկական կառուցվածքի բնութագրերի հետ, մասնավորապես՝ ընկույզի և պտուտակի միջև եղած բացվածքի հետ: Բարձրանալով ֆրեզման դեպքում, քանի որ հորիզոնական ֆրեզման բաղադրիչի ուժը կփոխվի, և պտուտակի ու ընկույզի միջև կա բացվածք, դա կհանգեցնի աշխատանքային սեղանի և պտուտակի ձախ և աջ շարժմանը: Այս պարբերական շարժումը բարձրանալով ֆրեզման կարևոր խնդիր է, որը աշխատանքային սեղանի շարժումը դարձնում է չափազանց անկայուն: Այս անկայուն շարժումից կտրող գործիքի վնասը ակնհայտ է, և հեշտ է վնասել կտրող գործիքի ատամները:
Սակայն, բարձրանալով ֆրեզը ունի նաև իր եզակի առավելությունները: Բարձրանալով ֆրեզի ժամանակ ուղղահայաց ֆրեզի բաղադրիչի ուժի ուղղությունը աշխատանքային մասը աշխատանքային սեղանին սեղմելն է: Այս դեպքում կտրող գործիքի ատամների և մշակված մակերեսի միջև սահքի և շփման երևույթները համեմատաբար փոքր են: Սա մեծ նշանակություն ունի մեքենայացման գործընթացի համար: Նախ, դա օգտակար է կտրող գործիքի ատամների մաշվածությունը նվազեցնելու համար: Կտրող գործիքի ատամների մաշվածության նվազեցումը նշանակում է, որ կտրող գործիքի ծառայության ժամկետը կարող է երկարացվել, ինչը նվազեցնում է մեքենայացման արժեքը: Երկրորդ, այս համեմատաբար փոքր շփումը կարող է նվազեցնել աշխատանքային կարծրացման երևույթը: Աշխատանքային կարծրացումը կբարձրացնի աշխատանքային մասի նյութի կարծրությունը, ինչը չի նպաստում հետագա մեքենայացման գործընթացներին: Աշխատանքային կարծրացման նվազեցումը նպաստում է աշխատանքային մասի մեքենայացման որակի ապահովմանը: Բացի այդ, բարձրանալով ֆրեզը կարող է նաև նվազեցնել մակերեսի կոպտությունը, դարձնելով մշակված աշխատանքային մասի մակերեսը ավելի հարթ, ինչը շատ առավելություն է մակերեսի որակի բարձր պահանջներ ունեցող աշխատանքային մասերի մեքենայացման համար:
Պետք է նշել, որ բարձրանալով ֆրեզավորման կիրառումը որոշակի պայմանական սահմանափակումներ ունի: Երբ աշխատանքային սեղանի պտուտակի և ընկույզի միջև եղած բացը կարող է կարգավորվել 0.03 մմ-ից պակաս, բարձրանալով ֆրեզավորման առավելությունները կարող են ավելի լավ օգտագործվել, քանի որ շարժման խնդիրը կարող է արդյունավետորեն վերահսկվել այս պահին: Բացի այդ, բարակ և երկար աշխատանքային մասերը ֆրեզելիս, բարձրանալով ֆրեզավորումը նույնպես ավելի լավ ընտրություն է: Բարակ և երկար աշխատանքային մասերը պահանջում են ավելի կայուն մշակման պայմաններ մշակման գործընթացի ընթացքում: Բարձրանալով ֆրեզավորման ուղղահայաց բաղադրիչ ուժը օգնում է ամրացնել աշխատանքային մասը և նվազեցնել այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են դեֆորմացիան մշակման գործընթացի ընթացքում:
(Բ) Սովորական ֆրեզավորման սկզբունքները և դրանց հետ կապված ազդեցությունները
Ավանդական ֆրեզը բարձրանալով ֆրեզի հակառակն է։ Երբ այն մասի պտտման ուղղությունը, որտեղ ֆրեզը շփվում է աշխատանքային մասի հետ, տարբերվում է աշխատանքային մասի սնուցման ուղղությունից, դա կոչվում է ավանդական ֆրեզ։ Ավանդական ֆրեզի ժամանակ ուղղահայաց ֆրեզի բաղադրիչի ուժի ուղղությունը աշխատանքային մասը բարձրացնելն է, ինչը կհանգեցնի կտրող գործիքի ատամների և մշակված մակերեսի միջև սահքի հեռավորության մեծացմանը և շփման ավելացմանը։ Այս համեմատաբար մեծ շփումը կբերի մի շարք խնդիրների, ինչպիսիք են կտրող գործիքի մաշվածության ավելացումը և մշակված մակերեսի կարծրացման երևույթի սրումը։ Մշակված մակերեսի կարծրացումը կբարձրացնի մակերեսի կարծրությունը, կնվազեցնի նյութի ամրությունը և կարող է ազդել հետագա մեքենայական գործընթացների ճշգրտության և մակերեսի որակի վրա։
Ավանդական ֆրեզը բարձրանալով ֆրեզի հակառակն է։ Երբ այն մասի պտտման ուղղությունը, որտեղ ֆրեզը շփվում է աշխատանքային մասի հետ, տարբերվում է աշխատանքային մասի սնուցման ուղղությունից, դա կոչվում է ավանդական ֆրեզ։ Ավանդական ֆրեզի ժամանակ ուղղահայաց ֆրեզի բաղադրիչի ուժի ուղղությունը աշխատանքային մասը բարձրացնելն է, ինչը կհանգեցնի կտրող գործիքի ատամների և մշակված մակերեսի միջև սահքի հեռավորության մեծացմանը և շփման ավելացմանը։ Այս համեմատաբար մեծ շփումը կբերի մի շարք խնդիրների, ինչպիսիք են կտրող գործիքի մաշվածության ավելացումը և մշակված մակերեսի կարծրացման երևույթի սրումը։ Մշակված մակերեսի կարծրացումը կբարձրացնի մակերեսի կարծրությունը, կնվազեցնի նյութի ամրությունը և կարող է ազդել հետագա մեքենայական գործընթացների ճշգրտության և մակերեսի որակի վրա։
Սակայն, ավանդական ֆրեզավորումն ունի նաև իր առավելությունները: Սովորական ֆրեզավորման ժամանակ հորիզոնական ֆրեզավորման բաղադրիչի ուժի ուղղությունը հակառակ է աշխատանքային մասի սնուցման շարժման ուղղությանը: Այս բնութագիրը նպաստում է պտուտակի և ընկույզի ամուր տեղավորվելուն: Այս դեպքում աշխատանքային սեղանի շարժումը համեմատաբար կայուն է: Անհավասար կարծրություն ունեցող աշխատանքային մասերը, ինչպիսիք են ձուլածոները և կռածոները, ֆրեզելիս, որտեղ մակերեսին կարող են լինել կոշտ կեղևներ և այլ բարդ իրավիճակներ, ավանդական ֆրեզավորման կայունությունը կարող է նվազեցնել կտրող գործիքի ատամների մաշվածությունը: Քանի որ նման աշխատանքային մասերը մշակելիս կտրող գործիքը պետք է դիմակայի համեմատաբար մեծ կտրող ուժերին և բարդ կտրման պայմաններին: Եթե աշխատանքային սեղանի շարժումը անկայուն է, դա կխորացնի կտրող գործիքի վնասը, և ավանդական ֆրեզավորումը կարող է որոշակիորեն մեղմել այս իրավիճակը:
II. CNC ֆրեզային մեքենաներում բարձրացող ֆրեզման և ավանդական ֆրեզման բնութագրերի մանրամասն վերլուծություն
(Ա) Բարձրանալով ֆրեզավորման բնութագրերի խորը վերլուծություն
- Կտրման հաստության և կտրման գործընթացի փոփոխություններ
Բարձրացող ֆրեզավորման ժամանակ կտրող գործիքի յուրաքանչյուր ատամի կտրման հաստությունը աստիճանաբար աճում է փոքրից մինչև մեծ։ Երբ կտրող գործիքի ատամը հազիվ է շփվում աշխատանքային մասի հետ, կտրման հաստությունը զրո է։ Սա նշանակում է, որ կտրող գործիքի ատամը սահում է կտրող գործիքի նախորդ ատամի կողմից սկզբնական փուլում թողնված կտրող մակերեսի վրա։ Միայն այն ժամանակ, երբ կտրող գործիքի ատամը որոշակի հեռավորություն է սահում այս կտրող մակերեսի վրա, և կտրման հաստությունը հասնում է որոշակի արժեքի, կտրող գործիքի ատամը իսկապես սկսում է կտրել։ Կտրման հաստության փոփոխման այս եղանակը զգալիորեն տարբերվում է սովորական ֆրեզավորումից։ Նույն կտրման պայմաններում կտրման այս յուրահատուկ մեկնարկային մեթոդը կարևոր ազդեցություն ունի կտրող գործիքի մաշվածության վրա։ Քանի որ կտրող գործիքի ատամը սահում է կտրումը սկսելուց առաջ, կտրող գործիքի կտրող եզրի վրա ազդեցությունը համեմատաբար փոքր է, ինչը օգտակար է կտրող գործիքը պաշտպանելու համար։ - Կտրման ուղի և գործիքի մաշվածություն
Համեմատած ավանդական ֆրեզավորման հետ, կտրող գործիքի ատամների անցած ճանապարհը աշխատանքային մասի վրա բարձրանալով ֆրեզավորման ժամանակ ավելի կարճ է։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ բարձրանալով ֆրեզավորման կտրման մեթոդը կտրող գործիքի և աշխատանքային մասի միջև շփման ուղին դարձնում է ավելի ուղիղ։ Նման պայմաններում, նույն կտրման պայմաններում, բարձրանալով ֆրեզավորման ժամանակ կտրող գործիքի մաշվածությունը համեմատաբար փոքր է։ Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ բարձրանալով ֆրեզավորումը հարմար չէ բոլոր աշխատանքային մասերի համար։ Քանի որ կտրող գործիքի ատամները ամեն անգամ սկսում են կտրել աշխատանքային մասի մակերեսից, եթե աշխատանքային մասի մակերեսին կա կոշտ մաշկ, օրինակ՝ որոշ աշխատանքային մասեր առանց մշակման ձուլելուց կամ կռելուց հետո, բարձրանալով ֆրեզավորումը նպատակահարմար չէ։ Քանի որ կոշտ մաշկի կարծրությունը համեմատաբար բարձր է, այն համեմատաբար մեծ ազդեցություն կունենա կտրող գործիքի ատամների վրա, կարագացնի կտրող գործիքի մաշվածությունը և նույնիսկ կարող է վնասել կտրող գործիքը։ - Կտրման դեֆորմացիա և էներգիայի սպառում
Բարձրացող ֆրեզավորման ժամանակ կտրման միջին հաստությունը մեծ է, ինչը կտրման դեֆորմացիան դարձնում է համեմատաբար փոքր: Փոքր կտրման դեֆորմացիան նշանակում է, որ կտրման գործընթացում մշակվող նյութի լարվածության և լարվածության բաշխումն ավելի միատարր է, ինչը նվազեցնում է տեղային լարվածության կոնցենտրացիայից առաջացած մեխանիկական խնդիրները: Միևնույն ժամանակ, համեմատած ավանդական ֆրեզավորման հետ, բարձրացող ֆրեզավորման ժամանակ էներգիայի սպառումը ավելի քիչ է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բարձրացող ֆրեզավորման ժամանակ կտրող գործիքի և մշակվող մասի միջև կտրման ուժի բաշխումն ավելի ողջամիտ է, ինչը նվազեցնում է ավելորդ էներգիայի կորուստները և բարելավում է մեխանիկական մշակման արդյունավետությունը: Մեծածավալ արտադրության կամ էներգիայի սպառման պահանջներով մեքենայական միջավայրերում բարձրացող ֆրեզավորման այս բնութագիրը կարևոր տնտեսական նշանակություն ունի:
(Բ) Սովորական ֆրեզավորման բնութագրերի խորը վերլուծություն
- Աշխատանքային սեղանի շարժման կայունությունը
Ավանդական ֆրեզման ժամանակ, քանի որ ֆրեզի կողմից աշխատանքային մասի վրա ազդող հորիզոնական կտրող ուժի ուղղությունը հակառակ է աշխատանքային մասի սնուցման շարժման ուղղությանը, աշխատանքային սեղանի պտուտակն ու гайկան միշտ կարող են թելի մեկ կողմը պահել սերտ շփման մեջ։ Այս բնութագիրը ապահովում է աշխատանքային սեղանի շարժման հարաբերական կայունությունը։ Մեքենայացման գործընթացում աշխատանքային սեղանի կայուն շարժումը մշակման ճշգրտությունն ապահովող հիմնական գործոններից մեկն է։ Բարձրացող ֆրեզման համեմատ, բարձրացող ֆրեզման ժամանակ, քանի որ հորիզոնական ֆրեզման ուժի ուղղությունը նույնն է, ինչ աշխատանքային մասի սնուցման շարժման ուղղությունը, երբ կտրող գործիքի ատամների կողմից աշխատանքային մասի վրա ազդող ուժը համեմատաբար մեծ է, աշխատանքային սեղանի պտուտակի և гайկանի միջև եղած բացվածքի պատճառով աշխատանքային սեղանը կշարժվի վերև և ներքև։ Այս շարժումը ոչ միայն խաթարում է կտրման գործընթացի կայունությունը, ազդում է աշխատանքային մասի մշակման որակի վրա, այլև կարող է լուրջ վնաս հասցնել կտրող գործիքին։ Հետևաբար, որոշ մեքենայական սցենարներում, որտեղ մեքենայական ճշգրտության նկատմամբ բարձր պահանջներ և գործիքի պաշտպանության խիստ պահանջներ կան, ավանդական ֆրեզման կայունության առավելությունը այն դարձնում է ավելի նպատակահարմար ընտրություն։ - Մեքենայացված մակերեսի որակը
Ավանդական ֆրեզման ժամանակ կտրող գործիքի ատամների և մշակվող մասի միջև շփումը համեմատաբար մեծ է, ինչը ավանդական ֆրեզման ակնառու բնութագիր է: Համեմատաբար մեծ շփումը կհանգեցնի մշակված մակերեսի կարծրացման երևույթի ավելի լուրջացմանը: Մշակված մակերեսի կարծրացումը կբարձրացնի մակերեսի կարծրությունը, կնվազեցնի նյութի կարծրությունը և կարող է ազդել հետագա մեքենայական գործընթացների ճշգրտության և մակերեսի որակի վրա: Օրինակ, որոշ մշակվող մասի մեքենայական մշակման դեպքում, որը պահանջում է հետագա հղկում կամ բարձր ճշգրտությամբ հավաքում, սովորական ֆրեզումից հետո սառը-կարծր մակերեսը կարող է պահանջել լրացուցիչ մշակման գործընթացներ՝ սառը-կարծր շերտը վերացնելու և մեքենայական պահանջները բավարարելու համար: Այնուամենայնիվ, որոշ հատուկ դեպքերում, օրինակ՝ երբ կա որոշակի պահանջ մշակվող մասի մակերեսի կարծրության համար կամ հետագա մեքենայական մշակման գործընթացը զգայուն չէ մակերեսի սառը-կարծր շերտի նկատմամբ, կարելի է նաև օգտագործել ավանդական ֆրեզման այս բնութագիրը:
III. Իրական մեքենայացման մեջ բարձրացող ֆրեզավորման և ավանդական ֆրեզավորման ընտրության ռազմավարություններ
Իրական CNC ֆրեզերային մեքենայով մշակման ժամանակ, բարձրանալով ֆրեզի կամ սովորական ֆրեզի ընտրությունը պետք է համապարփակ կերպով հաշվի առնի մի քանի գործոններ: Նախ, պետք է հաշվի առնել պատրաստի մասի նյութական բնութագրերը: Եթե պատրաստի մասի նյութի կարծրությունը համեմատաբար բարձր է, և մակերեսին կա կոշտ մաշկ, ինչպես օրինակ՝ որոշ ձուլվածքների և կռածոների դեպքում, սովորական ֆրեզը կարող է ավելի լավ ընտրություն լինել, քանի որ սովորական ֆրեզը կարող է որոշակիորեն նվազեցնել կտրող գործիքի մաշվածությունը և ապահովել մշակման գործընթացի կայունությունը: Այնուամենայնիվ, եթե պատրաստի մասի նյութի կարծրությունը միատարր է, և մակերեսի որակի նկատմամբ բարձր պահանջներ կան, ինչպես օրինակ՝ որոշ ճշգրիտ մեխանիկական մասերի մշակման դեպքում, բարձրանալով ֆրեզն ավելի շատ առավելություններ ունի: Այն կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել մակերեսի կոպտությունը և բարելավել պատրաստի մասի մակերեսի որակը:
Իրական CNC ֆրեզերային մեքենայով մշակման ժամանակ, բարձրանալով ֆրեզի կամ սովորական ֆրեզի ընտրությունը պետք է համապարփակ կերպով հաշվի առնի մի քանի գործոններ: Նախ, պետք է հաշվի առնել պատրաստի մասի նյութական բնութագրերը: Եթե պատրաստի մասի նյութի կարծրությունը համեմատաբար բարձր է, և մակերեսին կա կոշտ մաշկ, ինչպես օրինակ՝ որոշ ձուլվածքների և կռածոների դեպքում, սովորական ֆրեզը կարող է ավելի լավ ընտրություն լինել, քանի որ սովորական ֆրեզը կարող է որոշակիորեն նվազեցնել կտրող գործիքի մաշվածությունը և ապահովել մշակման գործընթացի կայունությունը: Այնուամենայնիվ, եթե պատրաստի մասի նյութի կարծրությունը միատարր է, և մակերեսի որակի նկատմամբ բարձր պահանջներ կան, ինչպես օրինակ՝ որոշ ճշգրիտ մեխանիկական մասերի մշակման դեպքում, բարձրանալով ֆրեզն ավելի շատ առավելություններ ունի: Այն կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել մակերեսի կոպտությունը և բարելավել պատրաստի մասի մակերեսի որակը:
Աշխատանքային մասի ձևը և չափը նույնպես կարևոր նկատառումներ են: Բարակ և երկար աշխատանքային մասերի համար բարձրանալով ֆրեզը օգնում է նվազեցնել աշխատանքային մասի դեֆորմացիան մեքենայացման գործընթացի ընթացքում, քանի որ բարձրանալով ֆրեզի ուղղահայաց բաղադրիչ ուժը կարող է ավելի լավ սեղմել աշխատանքային մասը աշխատանքային սեղանին: Բարդ ձևերի և մեծ չափերի որոշ աշխատանքային մասերի համար անհրաժեշտ է համապարփակորեն հաշվի առնել աշխատանքային սեղանի շարժման կայունությունը և կտրող գործիքի մաշվածությունը: Եթե մեքենայացման գործընթացի ընթացքում աշխատանքային սեղանի շարժման կայունության պահանջը համեմատաբար բարձր է, ապա ավանդական ֆրեզը կարող է ավելի համապատասխան ընտրություն լինել. եթե ավելի շատ ուշադրություն է դարձվում կտրող գործիքի մաշվածության նվազեցմանը և մեքենայացման արդյունավետության բարելավմանը, և մեքենայացման պահանջներին համապատասխանող պայմաններում, կարելի է դիտարկել բարձրանալով ֆրեզը:
Բացի այդ, ֆրեզերային մեքենայի մեխանիկական կատարողականությունը նույնպես կազդի բարձրացող ֆրեզի և ավանդական ֆրեզի ընտրության վրա: Եթե ֆրեզերային մեքենայի պտուտակի և ընկույզի միջև եղած բացվածքը կարող է ճշգրտորեն կարգավորվել համեմատաբար փոքր արժեքի, օրինակ՝ 0.03 մմ-ից պակաս, ապա բարձրացող ֆրեզի առավելությունները կարող են ավելի լավ օգտագործվել: Այնուամենայնիվ, եթե ֆրեզային մեքենայի մեխանիկական ճշգրտությունը սահմանափակ է, և բացվածքի խնդիրը չի կարող արդյունավետորեն վերահսկվել, ավանդական ֆրեզը կարող է ավելի անվտանգ ընտրություն լինել՝ մեքենայական մշակման որակի հետ կապված խնդիրներից և աշխատանքային սեղանի շարժման հետևանքով գործիքի վնասումից խուսափելու համար: Եզրափակելով՝ CNC ֆրեզային մեքենայի մեքենայական մշակման դեպքում բարձրացող ֆրեզի կամ ավանդական ֆրեզի համապատասխան ֆրեզի մեթոդը պետք է ողջամտորեն ընտրվի՝ համաձայն մեքենայական մշակման կոնկրետ պահանջների և սարքավորումների պայմանների՝ լավագույն մեքենայական արդյունքի հասնելու համար: