Frezen Spaanbeheersing Wat is verspaning Snijmaterialen

Presentatie over: "Frezen Spaanbeheersing Wat is verspaning Snijmaterialen"— Transcript van de presentatie:

1 Frezen Spaanbeheersing Wat is verspaning Snijmaterialen
Thermische & mechanische belasting (altijd in onderbroken snede) Meelopendfrezen - Tegenlopendfrezen Freesdiameter / Werkstukbreedte & Inloophoek Normale, dichte & wijdvertande verdeling, Ongelijkmatige verdeling Aanvalshoek / Snijkrachten Freesgeometrieen Standtijd 30 29

2 Verspaning = Spaanstuik + Afschuiving

3 Draaien Frezen Draaiend werkstuk Stilstaand gereedschap
Constant in aansnijding Constante spaandikte Constante snijkracht Aanzetkracht in de richting van de spindellagering Stilstaand werkstuk Draaiend gereedschap Onderbroken aansnijding Varierende spaandikte Varierende snijkracht Aanzetkracht haaks op de spindellagering (radiaal) 2 2

4 Varierende snijkant-temperatuur
Onderbroken bij draaien in snede uit snede Frezen in snede uit snede 3 3

5 Freestypen

6 Vlakfrezen Ø D1 = Effektieve Diameter RR = Radiaalhoek
Ø D2 = Max. Diameter Ø D2 B Ø B = Opnamediameter Ø D1 Ø D1 = Effektieve Diameter K K = Meenemerspiebaanbreedte RR RR = Radiaalhoek H H = Freesbodyhoogte LA LA = Aanvalshoek AR AR = Axiaalhoek MD MD = Max. Snedediepte BC Ø BC = Bevestigingssteekcirkel 4 4

7 Schachtfrezen D1 = Snijdiameter D2 = Schachtdiameter L1 = Totaallengte
Wisselplaat Schachtfrees Ø D1 Ø D2 L 1 ap 3 D1 = Snijdiameter D2 = Schachtdiameter L1 = Totaallengte ap = Snedediepte L3 = Uitsteeklengte 5 5

8 Schijffrees K H1 ØB ØD2 ØD1 H2 Ø D1= Effektieve Diameter
H1 = Snedebreedte H1 Ø D2 = Flensdiameter ØD2 Ø B = Opnamediameter. ØB K K = Snedebreedte H2 = Breedte van de flensopname H2 7 7

9 Axiaal vs. Radiaalfrezen
Axiaalfrezen Spaanvorming Hm Fz Ae Fz Ae Bij axiaal frezen is de spaan- dikte Fz = Hm constant maar varieert de radiale snedebreedte Ae Bij radiaal frezen is de spaan- dikte Fz niet constant. De snedebreedte Ae is constant 18 18

10 Axiaal vs. Radiaalfrezen
Stabiliteit Axiaalfrezen Radiaalfrezen 18 18

11 Schroeflijnvormige beweging
Schroefdraadfrezen Rotatie in de x/y-as Translatie in de z-richting De rotatie bepaald de diameter De spoed bepaald de translatie v.d. schroefdraad. Voraussetzung zum Gewindefräsen ist eine Werkzeugmaschine mit einer Dreiachs-Bahnsteuerung (helicoidale Interpolation). Die helicoidale Interpolation ist eine CNC-Funktion für die Bewegung eines Punktes längs einer Schraubenline. Eine Helicoidalbewegung setzt sich aus einer Kreisbewegung in einer Ebene, und einer gleichzeitigen Verschiebung in einer dazu senkrechten Ebene zusammen. Die Bahn von Punkt A nach Punkt B (Abb. A) kombiniert eine kreisförmige Bewegung in X/Y-Ebene mit einer linearen Verschiebung in Z-Richtung. Der rotierende Fräser beschreibt eine Kreisbahn in xy-Ebene. Durch gleichzeitige Verschiebung in Z-Richtung entsteht eine Schraubenlinie. Durch Änderung des Kreisbahndurchmessers ändert sich der Gewindedurch-messer. Die Gewindesteigung wird durch die Verschiebung in Z-Richtung festgelegt. Im Gegensatz zum Gewindedrehen (mit einem Zahn)sind immer alle Zähne der Platte im Eingriff. Pro vollständigem Umlauf wird so ein Gewinde mit maximaler Tiefe = Schneidplattenlänge gefräst. Soll das Gewinde tiefer sein, so muß die Platte nach einem Umlauf versetzt werden ( Folie ) D = schroefdraad diameter P = spoed v.d.schroefdraad Schroeflijnvormige beweging

12 Schroefdraadfrezen Radiale Zustellung
Uitwendige schroefdraad Inwendige schroefdraad slecht radiale Voeding bij voorkeur Voeding langs een tangentiale boog invoeren. Voeding tangent aan de omtrek invoeren Radiale Zustellung Das Werkzeug wird in einer Geraden an das Werkstück herangeführt. Dies ist die einfachste, aber ungünstigste Methode, da der Umschlingungswinkel beim Einfahren zu groß ist. Sie sollte deshalb nur in Ausnahmefällen verwendet werden . Dann muß beachtet werden: • Am Ein- sowie Austrittspunkt bleibt eine vertikale Verweilmarke sichtbar. • Bei sehr harten Werkstoffen kann es zu Beginn des Fräsens zu Schwingungen kommen. • Der Vorschub beim Eintritt auf die volle Gewindetiefe sollte nur 1/3 des Vorschubs der Kreisbewegung betragen. Zustellung über einen tangierenden Bogen Das Werkzeug wird im Eilgang vom Zentrum bis auf ca. 0,5mm an das Werkstück herange-fahren. Von dort wird es auf einem Kreisbogen mit gleichzeitiger Z-Achszustellung auf volle Profiltiefe gefahren. Nach einem ganzen Umlauf wird der Fäser ebenso wieder zurückbe-wegt. Bei dieser Methode taucht das Werkzeug sanft in das Werkstück ein und wird gleicher-maßen wieder herausgeführt. Selbst bei härteren Materialien entstehen keine Vibrationen und Verweilmarken. Diese Methode verlangt zwar eine etwas aufwendigere Programmierung als die radiale Zustellung, ist jedoch beim Fräsen von Gewinden mit hoher Qualität besonders zu empfehlen. Zustelllung über eine tangierende Gerade Diese sehr einfache Methode kann nur bei Außengewinden angewendet werden, besitzt aber alle Vorteile der Zustellung über einen tangierenden Bogen. Invoermethode

13 Freesmethoden voor inwendige rechtse draad
Schroefdraadfrezen Meelopend Tegenlopend De resulterende snijkracht is in de richting van het werkstuk gericht minimale spaandikte bij uittreding van de snijkant rustiger en gelijkmatiger snijkarakter betere oppervlakte kwaliteit De resulterende snijkracht is uit de richting van het werkstuk gericht maximale spaandikte bij uittrede van de snijkant grotere wisselplaatslijtage Verschiedene Gewinde werden durch unterschiedliche Kombination der einzelnen Vorschubrichtungen hergestellt. Prinzipiell muß hierbei zwischen Fräsen im Gegen- und Gleichlauf unterschieden werden. Meist ist Gleichlauffräsen vorteilhafter, da die Schnittkraftresultierende das Werkstück gegen die Aufspannung drückt, Schwingungen vermindert werden können. Sind in der Umgebung des Gewindes nur geringe Wandstärken vorhanden, so kann Fräsen im Gegenlauf besser sein, da das umliegende Material nicht, durch in die Wand gerichtete Schnittkräfte beeinflußt wird. Freesmethoden voor inwendige rechtse draad

14 Schroefdraadfrezen Gleichlauffräsen im Detail.....
Spindeldraairichting rechtsom. Voedingsrichting tegen de klok in. Maximale spaandoorsnede bij het inlopen van de snijkant Snijkrachten zijn naar het werk- stuk toegericht. Gleichlauffräsen im Detail..... Meelopendfrezen

15 Helicoidaalfrezen(Graaffrezen)

16 Begrippen

17 Snedebreedte en snedediepte
Vlakfrees Ap = Snedediepte Ae = Snedebreedte Radiaal ae Axiaal ap Schachtfrees Schijffrees Radiaal ae Radiaal ap Axiaal ae Axiaal ap 9 9

18 Freespositionering

19 Intrede/Uittredehoek
^ ^ As Meelopend D Ae Tegenlopend ^ D = 1,25 x Ae Intredehoek ^ As = 0,05 xD 12 12

20 Freesdiameterkeuze Werkstuk Goed Slecht 10 10

21 Meelopendfrezen Tegenlopendfrezen (aanbevolen) Frees- draarichting
draairichting Aanzetrichting 18 18

22 Negatieve intredehoek Positieve intredehoek
tegenlopend meelopend meelopend Negatieve intredehoek Positieve intredehoek 11 11

23 Freesuitvoeringen

24 Freestandverdeling Normaal Dichtvertand
Hoek-,vlak-,schacht-,schijffrezen Normaal – Hogere aanzet – Grotere spaankamer – Grotere snedediepten – Geringere vermogensopname – Geringer tandenaantal Dichtvertand – Meer tanden in aansnijding – Hogere tafelvoeding Vc (mm/min) – Kleinere snedediepten – Kleinere spaankamer – Meer vermogensopname 13 13

25 Uitwerking op de tafelvoeding
Uitwerking op de tafelvoeding 500 n-1 0,12 mm/t Normaal vertand Dicht vertand 7 tanden 12 tanden x 0,12 mm/t 500 n-1 x 0,12 mm/t 500 n-1 = 420 mm/min = 720 mm/min 14 14

26 Ongelijkmatige verdeling
68° 75° 70° 73° 74° 15 15

27 Spaandikte

28 Aanvalshoek/Spaandikte
45º aanvalshoek Aanvalsl- hoekl Aanzet/ tand (mm) f F Spaandikte (h) h 90° f h 75° f 0,96 x h 60° f 0,86 x h 45° f 0,71 x h Voorbeeld: F = h sin aanv.hoek 90° 0,254 0,254 75° 0,254 0,244 45° 0,254 0,180 F = h x √d √ap 50% 70% 100% Spaanvorming Bij ronde wisselplaten varieert spaanvorming en aanvalshoek met de snedediepte 17 17

29 Spaandikte afwikkelend frezen
Snijsnelheid en aanzet : Vc en Fz toepassen vlgs. uw catalogus spaandikte controleren Fz hm hm = Fz x ae/d1 voor æ = 90° hm = Fz x ae/d1 x 1/sin æ voor æ = ° 11 11

30 Freeskrachten op het werkstuk

31 Snijkracht Aanzet Werkstuk Aanzet Werkstuk Frees- Frees- draairichting
19 19 19

32 Aanvalshoek/Snijkracht
Radiaal Axiaal Radiaal Axiaal Resultante Resultante Aanzetrichting Aanzetrichting 90°aanvalshoek Krachtrichting Aanzetrichting 16 16

33 Spaanhoek/Snijkracht
Vervorming Aanzet Snij- kracht Vervorming Aanzet Positieve spaanhoek (+) Negatieve spaanhoek (-) 21 20

34 Freesgeometrie

35 Neutrale freesgeometrie
Axiaal neutraal Radiaal neutraal Freesgeometrie

36 Dubbel positieve frees
Axiaal positief Radiaal positief Freesgeometrie

37 Dubbel positieve frees
(+) (+) Positieve radiale hoek Positive axiale hoek (+) (+) 22 21

38 Dubbel positieve frees
(+) Nadeel Minder snijkanten als dubbelnegatief Snijkanten zijn kwetsbaar Trekkrachten op het werkstuk Niet geschikt voor geharde materialen & materialen met een hoog uitzettingscoef. Voordeel Goede spaanlossing Geringe vermogensopname Toepasbaar bij instabiliteit Voorkomt zelfversteviging & geschikt voor thermoplastische materialen 23 22

39 Dubbel negatieve frezen
Axiaal negatief Radiaal negatief Freesgeometrie

40 Dubbel negatieve frezen
(-) (-) Negatieve radiale hoek Negatieve axiale hoek (-) (-) 24 23

41 Dubbel negatieve frezen
(-) Voordelen Sterkste plaatvorm Veel snijkanten Hoge aanzet Keramiek uitvoeringen Gietijzer Geharde materialen Nadelen Hoge snijkrachten Verlangd grote stabiliteit Toenemende hitte Kortere standtijden Nabewerking noodzakelijk Niet voor zachte materialen of materialen die zelfverstevigen 25 24

42 Axiaal negatieve & Radiaal positieve frees
Toepassingen: Staal GG, GGG, GGV 25 24

43 Axiaal negatieve & Radiaal positieve frees
Axiaal negatief & Radiaal positief Positieve radiale hoek & negatieve axiale hoek Staande wisselplaat geeft de snijkant meer stabiliteit De frees loopt in over de snijkant i.p.v. over de punt v.d. wisselplaat De negatieve axiale hoek drukt de snijkracht in axiale richting v.d. spindel waarin de freesmachine het stabielste is 25 24

44 Frezen met positieve snijgeometrie
Axiaal positief Radiaal neutraal Freesgeometrie

45 Frezen met positieve snijgeometrie
(-) (+) Negatieve radiale hoek (+) Positieve axiale hoek (-) 26 25

46 (+) (-) Nadelen Voordelen Goede spaanlossing
(-) (+) Voordelen Goede spaanlossing Minder vermogensopname als bij dubbel negatieve frezen De snijkant is stabieler als bij dubbel positieve frezen Goede algemene toepassing Geschikt voor gereedschapstaal- austenitisch en martensitisch r.v.s. Nadelen Gewoonlijk alleen voor zwaarverspaning Gewoonlijk met grote wisselplaten Zware freesbody Meer krachten als bij dubbel positieve of hoogpositieve frezen 27 26

47 Negatieve radiale hoek
Hoogpositieve frezen (+) (-) Negatieve radiale hoek (+) Hoogpositieve axiale hoek (-) 28 27

48 Hoogpositieve vlakfrees
Hoogpositieve vlakfrees (-) (+) Voordelen Uitstekende spaanlossing Beste alg. toepasbaarheid Aanbevolen voor de meeste gereedschapsstalen Lagere vermogensopname als dubbel positieve frezen Gelijkmatiger snijkrachten Lichte tot middelzware bewerking Nadeel Geringere snedediepte door positieve hoek Niet voor geharde materialen geschikt (>400BHN) 29 28

49 Vergelijk v.d. krachtenverdeling: 30° vs. 60° VHM-Schachtfrezen
VHM - Frezen basisprincipen Vergelijk v.d. krachtenverdeling: 30° vs. 60° VHM-Schachtfrezen Spiraalhoek 30° Spiraalhoek 60° F2AH…DL30 F3AJ…DL60

50 Begrippen & dimensies

51 Snijcondities Snijsnelheid : Vc = π x D x n = (m/min) 1000
Toerental : n = Vc x 1000 = (omw/min) π x D Tafelvoeding : Vf = z x Fz x n = (mm/min) D = Freesdiameter(mm) z = aantal freestanden Fz = aanzet/tand (mm) 13 13

52 Aandrijfvermogen (kW) (N) (Nm) Pe = Ae x Ap x Vf 1000 x Q
(Bij benadering) (kW) Pe = Ae x Ap x Vf 1000 x Q Spilvermogen Fs = Ps x 60 x 103 Ae x Ap x Vf (N) Snijkracht (Nm) M = Fs x 0,5(Freesdiam.) Spildraaimoment

53

54 Standtijden

55 Snijkantstemperatuur

56 Standtijd 0,5 x D a Snijhoek a Sin = a(b) S 0,5xD D b b 0,5 x D
360º x( standtijd/snijkant) = totale standtijd/snijkant Snijhoek 19 19

57 Invloed van de snijcondities op de snijkantstemperatuur
Temperatuur °C 900 vc (m/min) 850 fz (mm/t) ap (mm) 800 750 700 650 45 60 75 90 105 120 135 150 Snijsnelheid (m/min) 0,13 0,25 0,38 0,5 0,64 0,76 0,90 1,0 1,15 Aanzet (mm/t) Snedediepte (mm) 1,3 2,5 3,8 5,0 6,25 7,5 30 29

58 Snijkantuitvoering Geronde snijkant Scherpe snijkant
Snijkracht Snijkracht Gefaast en geronde Gefaast Snijkracht Snijkracht 15 15

59 Effectieve spaanhoek / snijkracht
Invloed v.d. spaanhoek op de snijkracht Invloed v.e. “gebroken” snijkant op de snijkracht

60 Invloedsfactoren op de snijsnelheid
Werkstuk Oppervlakte Hardheid Insluitingen Stabiliteit Machine Vermogen Opspanningsgereedschap Hardmetaalsoort 30 29

61 Faktoren, die de aanzet/tand (mm/t) beinvloeden
Machinevermogen Machinestabiliteit Opspanning Positieve resp. negatieve geometrie Freestandverdeling Te bereiken opp. kwaliteit (Ra) 30 29

62 Faktoren, die de Snedediepte ap beeinvloeden
Machinevermogen Machinestabiliteit Opspanning Te bewerken materiaal 30 29

63 EINDE