CC BY
22
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ПЛИТНЫХ ДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ХВОСТОВЫМИ ФРЕЗАМИ
B. В. АБРАЗУМОВ, доц. каф. материаловедения и ТКММГУЛ, канд техн. наук,
C. П. РАЗУВАЕВ, ВНИИинструмент,
А. ТОЛЧЕЕВ, асп. каф. материаловедения и ТКМ МГУЛ
Обработка плитных древесных композиционных материалов (ПКДМ) концевыми фрезами (в основном на обрабатывающих центрах) в последнее время получила достаточно широкое распространение, главным образом в производстве деталей корпусной мебели. Применение концевого фрезерования обуславливается универсальностью и гибкостью метода, возможностью за один установ получать детали сложных криволинейных форм и широкого диапазона размеров. Однако существует ряд особенностей, ограничивающих применение данного вида обработки, которые связаны с его спецификой.
Трудность отвода стружки из зоны резания
Припуск на обработку при концевом фрезеровании очень часто оказывается равным диаметру фрезы (закрытое пазовое фрезерование, рис. 1). В этом случае стружка остается в стружечной канавке, образованной поверхностью фрезы и заготовкой, и может удаляться только в направлении оси вращения фрезы до тех пор, пока зуб не выйдет из контакта с обрабатываемой поверхностью.
Рис. 1. Схема закрытого пазового фрезерования
Кроме того, стружка (в основном пылевидная и с высокой концентрацией твердых абразивных частиц), вторично попадая в зону
резания, дополнительно изнашивает резец и ухудшает качество обработанной поверхности. Для уменьшения негативных последствий этого явления следует применять фрезы с направленным отводом стружки, в которых используются винтовые стружечные канавки, работающие по принципу шнека (рис. 2).
Рис. 2. Фреза с винтовой стружечной канавкой
Высокая частота вращения шпинделя
Поскольку диаметр концевой фрезы невелик (как правило не более 25 мм), а частота вращения шпинделя рассчитывается исходя из скорости резания, то для обеспечения оптимального ее значения необходимо назначать высокую частоту вращения шпинделя. В связи с этим приходится предъявлять более высокие требования к точности изготовления шпинделя и его балансировке. Высокие требования по балансировке предъявляются также и к самой фрезе, а точнее паре - фреза-оправка. Необходимость выполнения динамической балансировки объясняется тем, что диаметр фрезы в несколько раз меньше ее длины и при вращении инструмента возможно появление значительного по величине неуравновешенного момента, который нельзя устранить при статической балансировке. Динамическая балансировка фрезы и оправки по отдельности невозможна, так как каждая из них по конструктивным соображениям имеет только одну балансировочную плоскость, а для динамической балансировки их требуется две. Балансировка производится перед установкой на станок на специальном балансировочном станке. При этом одна плоскость балансировки находится на фрезе, а другая на оправке (рис. 3).
118
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 3. Местоположение балансировочных плоскостей фрезы и оправки
Возможность появления сколов на кромке плиты
При работе фрез с винтовым режущим лезвием (рис. 4) возникает осевая составляющая силы резания, направленная вдоль оси фрезы.
Рис. 4. Фреза с винтовой канавкой
При обработке кромки плиты под действием этой силы в поверхностном слое пласти возникают напряжения растяжения, которые создают условия для отрыва частиц и образования сколов. Для исключения подобных явлений режущие лезвия хвостовой фрезы необходимо ориентировать в плоскости резания таким образом, чтобы они создавали в нижней и верхней пластях плиты напряжения сжатия и исключали разрушение поверхностного слоя. Схема расположения режущих элементов такой фрезы представлена на рис. 5.
L
h
Рис. 5. Схема расположения режущих пластин для уменьшения сколов на пласти плиты
Малый ресурс фрезы между переточками
Концевые фрезы, предназначенные для обработки ПКДМ, имеют малое число зубьев (как правило, 2-3 зуба, реже - четыре) и, следовательно, их фактический путь резания и ресурс инструмента между переточками будут также невелики. Трудности удаления стружки из зоны резания в совокупности с невозможностью использования СОЖ еще более осложняют работу хвостового инструмента.
Чтобы увеличить показатели износостойкости, применяют сверхтвердые инструментальные материалы. Однако их применение создает определенные трудности, основными из которых являются высокая стоимость инструмента и невозможность его обслуживания (заточки и балансировки) непосредственно у потребителя, так как для этого необходимо специальное дорогостоящее оборудование.
Для снижения стоимости инструмента, оснащенного СТМ, изготовители выпускают фрезы с упрощенной формой корпуса - без единой винтовой стружечной канавки. В этом случае применяют индивидуальные стружечные канавки под каждый режущий элемент (рис.6). Такая форма стружечной канавки, хотя и несколько ухудшает отвод стружки по сравнению с винтовой, уменьшает затраты на проектирование и изготовление инструмента.
Недостаточная жесткость системы станок-приспособление-инструмент-деталь
Деформация технологической системы в процессе обработки приводит к изменению положения режущих кромок инструмента относительно обрабатываемой заготовки, что является одной из главных причин возникновения вибраций и погрешностей обработки. Жесткость технологической системы при резании хвостовыми фрезами зависит, главным образом, от упругих деформаций инструмента, возникающих под действием радиальной составляющей силы резания, величина которой зависит от режимов резания.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007
119
