Mkro-frezowanie i problem z pękaniem powierzchni

0
18

Mikro frezowanie jest jedną z trzech powszechnych technik mikro cięcia stosowanych w mikroobróbce.

W mikro-frezowaniu, narzędzie o średnicy tak małej jak 0,1 mm jest utrzymywane w wrzecionie o dużej prędkości obracającym się z prędkością 20 000 do 150 000 obr / min i jest używane do frezowania stali, mosiądzu i aluminium z głębokością skrawania około 30 mikronów i szybkością posuwu 120 mm / m do 240 mm / m, aby zapewnić jakość wykończenia powierzchni nawet 0,2 mikrona.

Podczas gdy mikro frezowanie zostało z powodzeniem zastosowane w produkcji komponentów biomedycznych, matryc do wytłaczania i mikro koderów, złamanie narzędzia zostało zidentyfikowane przez wielu użytkowników jako problem ząbkowania.

Dlaczego wiertło łamie się tak łatwo podczas mikro frezowania w porównaniu do frezowania konwencjonalnego?

Są 3 główne powody:

Po pierwsze, po usunięciu metalu przez obróbkę skrawaniem następuje znaczny wzrost wymaganej energii właściwej wraz ze spadkiem grubości wiórów. Oznacza to, że w przypadku mikroobróbki, w miarę jak wiór staje się cieńszy przy mniejszych głębokościach skrawania, końcówka do mikro narzędzi będzie narażona na większy opór w porównaniu z obróbką konwencjonalną. To tak, jakby materiał obrabianego materiału twardniał podczas mikroobróbki. Ta siła oporu jest wystarczająco silna, aby przekroczyć granicę wytrzymałości na zginanie końcówki narzędzia, zanim narzędzie ulegnie znacznemu zużyciu i prowadzi do pęknięcia końcówki narzędzia. Jednym ze sposobów, aby temu zapobiec, jest zmniejszenie grubości wióra niż promień krawędzi wiertła.

Po drugie, gwałtowny wzrost sił skrawania i naprężeń spowodowanych zatykaniem się wiórów podczas procesu mikro-frezowania spowodowałoby pęknięcie narzędzia. W większości operacji mikro-frezowania przy użyciu miniaturowego wiertła z dwoma ostrzami, każda krawędź usuwa wióry z obszaru obróbki tylko w połowie obrotu. Jeśli jednak dojdzie do zatkania wiórów, siły skrawania i naprężenia wzrosną poza granicę wytrzymałości na zginanie końcówki narzędzia w ciągu kilku obrotów narzędzia, a końcówka narzędzia pęknie. Niektórzy użytkownicy wolą bity narzędziowe ze stali szybkotnącej, ponieważ są one znacznie bardziej elastyczne i lepiej tolerują zapychanie się niż bity węglikowe.

Po trzecie, narzędzie ma tendencję do utraty ostrza z powodu narostu i nie może wydajnie obrabiać. Gdy przedmiot obrabiany zaczyna naciskać na końcówkę wiertła, wiertło lekko się odchyli. Wzrost ugięcia narzędzia i naprężenia generowane przez frezowanie przy każdym obrocie ostatecznie spowodują złamanie końcówki narzędzia. Proces ten nazywany jest również rozległym pękaniem związanym ze stresem.

Biorąc pod uwagę powyższe zjawiska występujące w mikro-frezowaniu, większość mikro-frezarek jest sprzedawana z czujnikami do pomiaru sił działających na bit narzędzia i zaawansowanym oprogramowaniem CAM do przewidywania obciążenia wiórów w całym procesie mikro-obróbki. W ten sposób producenci precyzyjni poszukujący niszy w mikro-frezowaniu mogą starać się, aby ich maszyny pracowały płynnie przy minimalnym przestoju.