Ce este o freza CNC
A doua cea mai intalnita masina unealta in atelierele de prelucrari este masina de frezat. Prin definitie, o masina de frezat este destinata prelucrarii suprafetelor plane, a suprafetelor de revolutie sau a suprafetelor spatiale complexe.
Asemeni strungurilor, in general, masinile de frezat se clasifica in functie de pozitia arborelui principal, in masini de frezat verticale si masini de frezat orizontale.
Principalul avantaj al unui centru de prelucrare orizontal este acela al degajarii facile a aschiilor, lucru care insemna o prelungire a durabilitatii sculei. Este o varianta excelenta in cazul prelucrarii suprafetelor de tip canal sau a pocket-utilor intalnite de obicei in matriterie. Dezavantajul in schimb este pretul unei astfel de masini, care de obicei este aproape dublu fata de varianta verticala. Prin urmare, achizitia unei masini de frezat orizontale trebuie facuta doar in cazul prelucrarii unei serii mari de piese care prezinta suprafete de unde evacuarea aschiilor este complicata sau in cazul prelucrarii unor piese unicat, dar al caror pret sa permita amortizarea investitiei.
In continuare vom discuta doar despre masinile de frezat verticale, intrucat acestea sunt cele mai des intalnite.
In imaginea de mai sus se regaseste modelul 3D al unei freze CNC in 3 axe, fara aparatori si fara interfata HMI (Human-Machine Interface). Astfel, principalele componente ale unei freze CNC sunt numerotate de la 1 la 11.
1. Arbore principal
2. Duze pentru emulsie
3. Ghidaje axa Z
4. Masa masinii
5. Ghidaje axa X
6. Ghidaje axa Y
7. Batiu
8. Conveior aschii
9. Bazin de emulsie
10. Magazie de scule
11. Brat schimbare scula
Piesa de prelucrat se prinde pe masa masinii 4, care se deplaseaza doar in plan orizontal pe ghidajele 5 si 6 care corespund axelor X si Y. Scula se prinde in arborele principal 1 cu ajutorul unei portscule, iar aceasta se deplaseaza in plan vertical pe axa Z, pe ghidajele 3. In timpul prelucrarii, datorita temperaturilor ridicate din zona de aschiere, este nevoie de o substanta de racire, asa numita emulsie, depozitata in bazinul 9 si care este dispersata cu ajutorul duzelor 2. Masinile de frezat permit folosirea mai multor scule de aschiere, depozitate in magazia de scule 10. In timpul prelucrarii, acestea pot fi schimbate in functie de suprafetele care se doresc a fi prelucrate cu ajutorul bratului 11. Aschiile rezultate in urma procesului de aschiere sunt transportate in afara masinii cu ajutorul conveiorului 8.
Cinematica procesului de frezare este prezentata intr-un mod simplificat in figura de mai jos. Miscarea principala de aschiere (rotatia) este executata in acest caz de catre freza cilindro-frontala, iar piesa efectueaza miscarea de avans. Daca una sau ambele parti active ale frezei sunt introduse pe o anumita adancime in piesa si vom executa deplasari pe anumite directii, din piesa se va desprinde material sub forma de aschii, generandu-se o noua suprafata, cea de culoare verde. In imaginea de mai jos, atat partea frontala cat si cea cilindrica a sculei sunt introduse simultan in materialul piesei.
Directia de deplasare a frezei poate fi pe axa X, axa Y sau axa Z sau o combinatie simultana a celor trei.
Un aspect destul de important in operatia de frezare, este sensul frezarii, care poate fi de 2 tipuri:
• Contra avansului (Conventional milling)
• In sensul avansului (Climb milling)
Diferenta dintre cele doua strategii sta in modul de formarea a aschiei. In cazul frezarii in sensul avansului, la inceputul angajarii dintelui frezei in material, se produce o aschie groasa (grosimea aschiei variaza cu avansul/ dinte ales) urmand ca apoi, gradual, aschia sa se subtieze. In cazul frezarii contra avansului la inceputul angajarii dintelui frezei in material, se produce o aschie subtire, urmand ca apoi, gradual, aschia sa se ingroase pana cand dintele frezei iese din material.
Modul de formare a aschiei este foarte important pentru ca ne ofera foarte multe informatii legate de distributia fortelor in timpul procesului aschietor, a calitatii suprafetei obtinute cat si despre durabilitatea sculei.
Astfel, in cazul frezarii contra avansului, fortele generate de scula si de avansul piesei, se opun, lucru care anuleaza eventualele jocuri din masa masinii. Din aceasta cauza, este un procedeu care se foloseste mai ales in cazul masinilor vechi, la care uzura in surubul conducator este pronuntata, iar aceste uzuri nu vor afecta precizia piesei prelucrate. Insa, datorita modului in care dintele frezei angajeaza materialul (de la subtire la gros), in prima faza, muchia aschietoare nu taie, ci deformeaza, formeaza un strat ecruisat, si de abia dupa aceea incepe aschierea. Datorita acestei deformari-taieri suprafata obtinuta nu are un aspect foarte bun. Totodata, frecarea initiala a sculei de materialul piesei, duce la temperaturi ridicate la nivelul muchiei aschietoare, si din acest motiv durabilitatea sculei este mai scazuta.
La frezarea in sensul avansului, fortele de aschiere sunt orientate in aceeasi directie, lucru care exacerbeaza jocurile din surubul conducator. Insa, la masinile CNC sau conventionale noi sau relativ noi si tinand cont si de pretentiile care se pot emite procesului de frezare, abaterile care pot aparea sunt neglijabile. Suprafetele generate prin aceasta metoda au un aspect foarte bun din cauza ca nu mai apare fenomenul de deformare, iar durabilitatea sculei este net superioara procesului de frezare contra avansului pentru ca majoritatea caldurii generate in timpul procesului, este transferata aschiei.
Tipuri generale de operatii care pot fi efectuate pe o freza CNC
• Frezare plana – una dintre cele mai des intalnite operatii pe masinile de frezat.
Presupune utilizarea unei freze de diametru cat mai mare pentru obtinerea unei suprafete cu o abatere de la planeitate cat mai mica.
• Frezare de contur – operatie care presupune desemnarea unei traiectorii curbilinii sau
rectilinii a sculei de frezat in vederea obtinerii unui contur de piesa.
• Frezare de canale – operatie utilizata in special la canalele de pana ale pieselor tip
arbore. Operatia se efectueaza cu o freza cilindro-frontala, iar traiectoria este un rectilinie.
• Gaurire (Burghiere) – operatie de gaurire executata cu ajutorul unui burghiu.
• Alezare – operatiede imbunatatire a calitatii suprafetei si a preciziei gaurilor, executata cu ajutorul unei scule denumite alezor.
• Filetare (tarodare) – operatie care presupune executarea unei suprafete elicoidale cu ajutorul unei scule denumite tarod, similara cu partea filetata a unui surub.
In concluzie, se poate deduce ca procesul de frezare este unul foarte intalnit in industria de prelucrare a metalului, permitand obtinerea unei multitudini de suprafete la precizii ridicate.
Firma AMCATEC va ofera o gama variata de servicii: programare CNC, simulari CAE, proiectarea si dezvoltarea unui nou produs, inginerie inversa (reverse engineering), etc.