Почему на обработанных поверхностях остаются следы при обработке на 5-осевом обрабатывающем центре?

Следы на детали, обработанной на 5-осевом обрабатывающем центре, не всегда указывают на неисправность станка. Одни из них являются нормальными следами траектории резания; другие могут свидетельствовать о вибрации, повреждении инструмента, повторном резании стружки или проблеме с перемещением станка при смене ориентации инструмента. Рисунок и расположение следа обычно дают более надежную отправную точку, чем случайное изменение параметров резания.

Прежде чем корректировать программу, определите, является ли след косметическим дефектом или он выходит за пределы требований чертежа. Видимый рисунок может соответствовать заданной шероховатости поверхности, тогда как гладкая на вид поверхность может иметь проблемы с размерами или текстурой, требующие измерений.

Начните с рисунка следов на детали

Очистите поверхность и осмотрите ее при равномерном освещении. Отметьте, повторяет ли след траекторию инструмента, появляется ли в одном и том же месте на каждой детали или возникает только при изменении угла головки или стола. Сравните его с запрограммированной траекторией инструмента и, если это возможно, с ранее изготовленной годной деталью.

• Равномерные близко расположенные линии: Часто связаны с нормальным контактом инструмента с заготовкой или шагом бокового смещения. Если выступы слишком заметны, возможно, потребуется проверить чистовую траекторию, геометрию инструмента или его ориентацию.
• Волнистые или повторяющиеся рябые следы: Могут указывать на вибрацию или другую причину колебаний. Прислушайтесь, не изменился ли звук резания, и проверьте, появляется ли рисунок только в определенном направлении или при определенном вылете инструмента.
• Случайные царапины или размазанный материал: Могут возникать из-за повторного резания стружки, налипания материала на режущую кромку, поврежденной пластины или мусора, попавшего между инструментом и заготовкой.
• Линия в месте соединения проходов: Может быть следом сопряжения или перехода, вызванным перекрытием траекторий, прогибом инструмента или изменением его ориентации. Важной подсказкой служит расположение следа относительно запрограммированных проходов.
• Следы у точки входа, выхода или изменения направления: Могут быть вызваны выдержкой на месте, резким перемещением, изменением нагрузки резания, отводом инструмента и его повторным вводом.

Эти рисунки помогают сузить круг причин, но не доказывают наличие какой-либо одной конкретной неисправности. Рябые следы могут быть вызваны инструментом, оправкой, приспособлением, заготовкой или станком; возможно и одновременное влияние нескольких факторов.

Проверьте режущую кромку и отвод стружки

Изношенная или выкрашенная режущая кромка может оставлять отчетливую линию на каждом проходе. Безопасно остановите станок и проверьте режущую кромку, посадку пластины, оправку и вылет инструмента. Инструмент, пригодный для черновой обработки, может уже не обеспечивать требуемое качество на критичной поверхности. Замените подозрительную пластину или инструмент, а затем выполните небольшой чистовой проход при тех же условиях и проверьте, изменился ли след.

Еще одна возможная причина — налипание материала на режущую кромку, особенно при обработке материалов, склонных к налипанию. Это может изменить эффективную геометрию резания и рвать поверхность вместо чистого срезания. Проверьте, подходят ли марка инструмента, режимы резания и подача СОЖ или воздуха для материала и операции.

Также проверьте, куда попадает стружка после выхода из зоны резания. В кармане или вдоль крутой стенки стружка может скапливаться и царапать уже обработанную поверхность. При необходимости скорректируйте направление подачи СОЖ или воздуха и оцените, поможет ли другое направление резания или ориентация инструмента удалять стружку. Не тянитесь внутрь ограждения и не удаляйте стружку вручную при движущемся станке.

Отличайте текстуру траектории от вибрации

При обработке криволинейной поверхности сферическая концевая фреза оставляет небольшие гребешки между соседними проходами. Чем больше шаг бокового смещения, тем заметнее обычно эти гребешки. Уменьшение шага может улучшить качество поверхности, но увеличивает время обработки. Прежде чем чрезмерно уплотнять траекторию, проверьте требования чертежа.

Важна и ориентация инструмента. При резании вблизи вершины сферической концевой фрезы качество поверхности может быть низким из-за малой скорости резания в центре. Наклон инструмента может сместить точку контакта с этой зоны при условии достаточного зазора и отсутствия новых проблем, таких как чрезмерный вылет инструмента или сложное перемещение поворотной оси.

Вибрация отличается от равномерного рисунка гребешков. Она часто сопровождается характерными колебаниями или звуком и может меняться при изменении режимов резания или вылета инструмента. Если следы становятся заметнее в глубокой полости, например, возможно, изгибается длинный инструментальный узел или сама деталь.

Сначала проверьте самые простые способы повысить жесткость: используйте самый короткий подходящий инструментальный узел, убедитесь, что оправка правильно установлена, и закрепите заготовку без деформации. Затем меняйте режимы резания небольшими контролируемыми шагами. Снижение частоты вращения шпинделя не всегда решает проблему: вибрация может зависеть от взаимодействия частоты вращения, нагрузки и жесткости всей системы. Записывайте настройки и результат каждой проверки.

Внимательно проверьте переходы траектории и поворотных осей

При пятиосевой обработке полезно выяснить: возникает ли дефект при непрерывном резании с поворотным движением или при смене ориентации между отдельными проходами? След, ограниченный определенным углом или переходом, может иметь иную причину, чем дефект поверхности, присутствующий по всей детали.

Проверьте запрограммированную траекторию в области дефекта. Обратите внимание на резкие изменения ориентации, отводы инструмента, изменения подачи или переход между стратегиями чистовой обработки. На сопряженной поверхности недостаточное перекрытие или разные направления резания на соседних проходах могут сделать границу заметной, даже если каждый отдельный проход выглядит приемлемо.

Смещения рабочих систем координат, данные о длине инструмента и калибровка поворотных осей также влияют на точность следования инструмента заданной поверхности. Если одна и та же граница или несоответствие повторяется после смены инструмента или новой установки, проверьте соответствующие смещения и процедуру наладки. Следуйте процедурам проверки и калибровки производителя станка; не пытайтесь компенсировать необъяснимую геометрическую ошибку многократным смещением программы.

Не для каждой фрезерной операции требуется одновременное движение по пяти осям. Для более простой обработки доступных поверхностей можно рассмотреть фрезерный станок с револьверной головкой, например фрезерный станок с револьверной головкой X6325. Его не следует считать заменой запрограммированного пятиосевого процесса, если для обработки детали требуется согласованное вращение осей или сложный доступ инструмента.

Практический порядок поиска неисправности

1. Определите, где начинается дефект. Отметьте его положение на детали и соотнесите его с инструментом, операцией, направлением прохода и ориентацией поворотных осей.
2. Проверьте простейшие физические причины. Безопасно остановив станок, осмотрите режущую кромку, оправку, отвод стружки, крепление заготовки и ее опору.
3. Сравните дефект с траекторией. Определите, соответствует ли расстояние между следами шагу бокового смещения, следует ли дефект за переходом или имеет неровный вид, характерный для вибрации или повреждения стружкой.
4. Изменяйте за раз только один относящийся к проблеме параметр. Например, сначала проверьте результат с новым инструментом, прежде чем менять одновременно частоту вращения шпинделя и подачу. Если деталь и процесс это позволяют, используйте контрольный участок.
5. Измерьте результат. Сравните шероховатость поверхности и геометрию детали с чертежом. Изменение, улучшающее внешний вид поверхности, не должно вызывать отклонение размеров или повреждать другой элемент.

Если тот же дефект сохраняется при использовании разных инструментов и надлежащим образом закрепленных заготовок или постоянно возникает в определенном положении станка либо под конкретным углом поворотной оси, не следует считать его обычной проблемой чистовой обработки. Зафиксируйте операцию, расположение дефекта, настройки и результаты контроля для службы технического обслуживания или поставщика станка. Эти данные помогут отличить проблему процесса от состояния станка, не рискуя испортить дополнительные детали.