Aantal tanden
Er is nog een belangrijke parameter op de frees, die ook voornamelijk tot uiting komt in het kopvlak: het aantal tanden van de frees.
Er zijn verschillende combinaties van het totale aantal tanden en het aantal tanden dat het midden van de frees kruist, zoals weergegeven in Afbeelding 3-14 van links naar rechts: enkelvoudige tandfrees, 2-tandfrees - 2 tand onder het midden, 2-tandfrees - 1 tand onder het midden, 3-tandfrees - 1 tand onder het midden, 4-tandfrees - 2 tand over het midden en multi-tandfrees - 0 tand onder het midden. Het aantal freestanden van de frees is gerelateerd aan de freesefficiëntie en de stijfheid van de frees is gerelateerd aan de diameter van de kern van de frees. Afbeelding 3-15 is een vereenvoudigd diagram van de relatie tussen het aantal vertandingstanden van de frees en de stijfheid en spaancapaciteit van de frees.
De 2-tand(sleuf)frees kenmerkt zich door een grote spaanafvoerruimte en onvoldoende stijfheid, waardoor deze geschikt is voor materialen met lange spanen.
De 3-tand(sleuf)frees wordt gekenmerkt door een grote spaanruimte, goede stijfheid, hoge snij-efficiëntie en goede veelzijdigheid.
De 4-tand(sleuf)frees kenmerkt zich door een klein gebrek aan spaanafvoerruimte, maar de frees heeft een goede stijfheid, wat geschikt is voor een efficiënte afwerking en een goede oppervlaktekwaliteit van het werkstuk.
De 6-tand (sleuf)frees wordt gekenmerkt door een zeer kleine spaanafvoerruimte, maar de frees heeft een uitstekende stijfheid, deze frees is zeer geschikt voor afwerking, efficiënte bewerking, bewerking met hoge hardheid en de kwaliteit van het bewerkingsoppervlak is zeer goed.
Natuurlijk is het mogelijk om de spaanruimte te vergroten met hetzelfde aantal tanden, maar dit zal resulteren in een afname van de stijfheid. Deze geometrie (zie afbeelding 3-16) is geschikt voor het bewerken van non-ferro materialen met een lage sterkte, zoals aluminium en koper. Enerzijds is de snijkracht van het gereedschap klein omdat de sterkte van dit soort metaal laag is, en de kracht die door het gereedschap nodig is ook klein is, en de lagere sterkte is nog steeds competent voor een dergelijke freestaak; Anderzijds heeft dit type materiaal een lage snijwarmte vanwege de lage snijkracht.
Het is echter juist omdat de snijkracht en snijwarmte van dit soort materiaal laag zijn, en de snijhoeveelheid kan worden verhoogd nadat de spaanopnamecapaciteit is verhoogd, maar de verhoogde snijhoeveelheid verhoogt de snijkracht, zodat de stijfheid van het gereedschap moet worden verbeterd, dus de frees met een dubbele kerndiameter zoals weergegeven in afbeelding 3-17 moet worden gebruikt. De hier getoonde frees is Jabro-Solid van Seco Tools in kleur, terwijl de Proto·max TM tG van Walter Tools in grijs wordt weergegeven. Het ontwerp van de dubbele kerndiameter biedt enige balans tussen spaanopnamecapaciteit en gereedschapstijfheid.
Figuur 3-18 is een schematisch diagram van de groefbodem van een speciaal aangepaste frees. In dit geval is de stijfheid van de aangepaste frees veel hoger dan die van de normale standaardgroefbodem, en de vervorming van de spanen tijdens het ontladen wordt geïntensiveerd, en de spanen zijn strakker.
Er is een andere structuur voor hetzelfde aantal tanden, dat wil zeggen ongelijke tanden. Afbeelding 3-19 is een schematisch diagram van twee typen ongelijke freesfrezen. De ongelijke freestanden kunnen afwisselende snijfrequenties produceren tijdens het snijden, wat niet gemakkelijk resoneert met de machinetool en de trillingen van het gereedschap tijdens het frezen onderdrukt.
Naast het aantal tanden hangt de spaancapaciteit van de frees ook samen met de geometrische parameters van de omtrektanden. Hieronder worden de omtrektanden van de frees besproken.
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
Circumferentiële tanden
De snijtanden op de buitenste cirkel van de frees worden circumferentiële tanden genoemd. De circumferentiële tand is het hoofdonderdeel van de frees dat wordt gebruikt bij het frezen van de zijwand.
◆ Helixhoek
De eerste parameter van de omtrektand die besproken moet worden is de spiraalhoek, dit is de hoek tussen de raaklijn van de spiraalvormige snijkant van de frees en de as van de frees, zoals weergegeven in figuur 3-20.
In de snijtheorie is de spiraalhoek ook de axiale spaanhoek aan de buitenste cirkel van het gereedschap (zie Afbeelding 1-33 voor de axiale spaanhoek en bijbehorende tekst).
De belangrijkste effecten van verschillende helixhoeken van freeskoppen op de snijprestaties worden weergegeven in Afbeelding 3-21. Zoals u in de afbeelding kunt zien, heeft de rechte freeskop (helixhoek 8-0 graden) aan de rechterkant nul axiale snijkracht vanwege de nul axiale spaanhoek, en alle snijkracht is in de radiale richting met de zwakste stijfheid, dus is deze gevoelig voor trillingen. Aan de andere kant zijn de linker en middelste spiraalfreeskoppen verdeeld in axiale richtingen vanwege een deel van de snijkracht (de axiale richting is de richting met de beste stijfheid van de frees), en de radiale belasting wordt verminderd, en trillingen treden niet gemakkelijk op.
Aan de andere kant is de spaanstroom van de rechte groeffrees dwars, wat gemakkelijk verstoord kan worden door het snijgebied van het werkstuk en een secundaire snede kan vormen, en de spaanafvoerprestaties zijn slecht. De spaan van de spiraalgroeffrees worden afgevoerd uit de snijzone loodrecht op de snijkant, en de spaanafvoerprestaties zijn sterk verbeterd.
Figuur 3-22 toont het effect van het aantal freestanden en de helixhoek op de axiale component van de totale snijlengte. Voor de snijtaak van een frees met een diameter van 10 mm met een snijbreedte (ook bekend als "radiale snijdiepte") van 10 mm en een snijdiepte (ook bekend als "axiale snijdiepte") van 15 mm, is de axiale projectie van de totale contactrandlengte van de frees met 2 sleuven en een helixhoek van 30 graden ongeveer 17 mm; Bij gebruik van een 3-groeffrees met een helix van 30 graden, neemt de axiale projectie van de totale contactrandlengte toe tot ongeveer 25 mm. Wanneer een 4-groeffrees met een helixhoek van 30 graden wordt gebruikt, wordt de axiale projectie van de totale contactrandlengte vergroot tot ongeveer 30 mm en wanneer ten slotte een 6-groeffrees met een helixhoek van 60 graden wordt gebruikt, kan de axiale projectie van de totale contactrandlengte worden vergroot tot ongeveer 47 mm. Deze gegevens tonen aan dat met de toename van het aantal freestanden, het aantal snijkanten in contact met het werkstuk ook toeneemt, de axiale projectie van de totale contactrandlengte toeneemt en het effect van het vergroten van de helixhoek vergelijkbaar is. Met de toename van de axiale projectie van de totale contactrandlengte wordt de belasting per eenheid tandlengte verminderd en kan de snij-efficiëntie worden verbeterd onder de veronderstelling dat de tandbelasting hetzelfde blijft.
Figuur 3-23 toont vier combinaties van verschillende snijrichtingen en rotatierichtingen van de spiraalgroef. De meest voorkomende is de snijrichting met de rechter spiraaltand. Over het algemeen wordt de snijrichting van de frees voornamelijk bepaald door de spindelrotatierichting van de freesmachine. Nadat de snijrichting is bepaald, bepaalt de spiraal de richting van de axiale snijkracht.
Afbeelding 3-24 toont een JS840 frees met een dubbele helixrichting. Deze frees wordt gebruikt om de zijkanten van koolstofvezelcomposietpanelen te bewerken. Omdat koolstofvezelcomposietpanelen uit verschillende materialen bestaan, is het moeilijk om delaminatie te voorkomen met conventionele freesmachines. De voordelen van de JS840 frees zijn: de snijkracht in de tegenovergestelde richting wordt verdeeld in neerwaartse druk en centrale kracht: de spaanruimte is groot, wat bevorderlijk is voor spaanafvoer: het snijcontactoppervlak is klein, wat minder snijwarmte en snijkracht produceert: alleen de schuifkracht wordt op de vezel gegenereerd en er is geen torsie naar het midden.
Afbeelding 3-25 toont de anti-vibratie frees van het type GSXVL van Sumitomo Electric. Deze frees gebruikt niet alleen ongelijke tanden zoals die in afbeelding 3-19, maar verbetert ook de trillingsbescherming bij het bewerken aan de zijkant met ongelijke helixhoeken.
3-20
3-21
3-22
3.23
3-24
3-25
