I. Principi i utjecajni faktori glodanja usponom i konvencionalnog glodanja u CNC glodalicama
(A) Principi i povezani utjecaji usponnog glodanja
Tijekom procesa obrade CNC glodalice, uzlazno glodanje je specifična metoda glodanja. Kada je smjer rotacije dijela gdje glodalica dodiruje obratak isti kao i smjer pomaka obratka, to se naziva uzlazno glodanje. Ova metoda glodanja usko je povezana s mehaničkim karakteristikama strukture glodalice, posebno s razmakom između matice i vijka. U slučaju uzlaznog glodanja, budući da će se sila horizontalne komponente glodanja mijenjati i postoji razmak između vijka i matice, to će uzrokovati pomicanje radnog stola i vijka lijevo i desno. Ovo periodično kretanje važan je problem s kojim se suočava uzlazno glodanje, što čini kretanje radnog stola izuzetno nestabilnim. Oštećenje alata za rezanje uzrokovano ovim nestabilnim kretanjem je očito i lako je oštetiti zube alata za rezanje.
Tijekom procesa obrade CNC glodalice, uzlazno glodanje je specifična metoda glodanja. Kada je smjer rotacije dijela gdje glodalica dodiruje obratak isti kao i smjer pomaka obratka, to se naziva uzlazno glodanje. Ova metoda glodanja usko je povezana s mehaničkim karakteristikama strukture glodalice, posebno s razmakom između matice i vijka. U slučaju uzlaznog glodanja, budući da će se sila horizontalne komponente glodanja mijenjati i postoji razmak između vijka i matice, to će uzrokovati pomicanje radnog stola i vijka lijevo i desno. Ovo periodično kretanje važan je problem s kojim se suočava uzlazno glodanje, što čini kretanje radnog stola izuzetno nestabilnim. Oštećenje alata za rezanje uzrokovano ovim nestabilnim kretanjem je očito i lako je oštetiti zube alata za rezanje.
Međutim, uzlazno glodanje također ima svoje jedinstvene prednosti. Smjer sile vertikalne komponente glodanja tijekom uzlaznog glodanja je pritiskivanje obratka na radni stol. U ovom slučaju, fenomeni klizanja i trenja između zuba alata za rezanje i obrađene površine su relativno mali. To je od velikog značaja za proces obrade. Prvo, korisno je smanjiti trošenje zuba alata za rezanje. Smanjenje trošenja zuba alata za rezanje znači da se vijek trajanja alata za rezanje može produžiti, smanjujući troškove obrade. Drugo, ovo relativno malo trenje može smanjiti fenomen očvršćavanja. Očvršćavanje će povećati tvrdoću materijala obratka, što nije pogodno za naknadne procese obrade. Smanjenje očvršćavanja pomaže u osiguravanju kvalitete obrade obratka. Osim toga, uzlazno glodanje također može smanjiti hrapavost površine, čineći površinu obrađenog obratka glatkijom, što je vrlo povoljno za obradu obratka s visokim zahtjevima za kvalitetom površine.
Treba napomenuti da primjena uzlaznog glodanja ima određena uvjetna ograničenja. Kada se razmak između vijka i matice radnog stola može podesiti na manje od 0,03 mm, prednosti uzlaznog glodanja mogu se bolje iskoristiti jer se problem kretanja u ovom trenutku može učinkovito kontrolirati. Osim toga, pri glodanju tankih i dugih obratka, uzlazno glodanje je također bolji izbor. Tanki i dugi obratci zahtijevaju stabilnije uvjete obrade tijekom procesa obrade. Vertikalna komponenta sile uzlaznog glodanja pomaže u fiksiranju obratka i smanjenju problema poput deformacije tijekom procesa obrade.
(B) Principi i srodni utjecaji konvencionalnog glodanja
Konvencionalno glodanje je suprotno glodanju uzbrdo. Kada je smjer rotacije dijela gdje glodalo dodiruje obradak drugačiji od smjera pomaka obradka, to se naziva konvencionalno glodanje. Tijekom konvencionalnog glodanja, smjer sile vertikalne komponente glodanja je podizanje obradka, što će uzrokovati povećanje kliznog razmaka između zuba alata za rezanje i obrađene površine i povećanje trenja. Ovo relativno veliko trenje donijet će niz problema, kao što su povećanje trošenja alata za rezanje i pogoršanje fenomena očvršćavanja obrađene površine. Očvršćavanje obrađene površine povećat će tvrdoću površine, smanjiti žilavost materijala i može utjecati na točnost i kvalitetu površine sljedećih procesa obrade.
Konvencionalno glodanje je suprotno glodanju uzbrdo. Kada je smjer rotacije dijela gdje glodalo dodiruje obradak drugačiji od smjera pomaka obradka, to se naziva konvencionalno glodanje. Tijekom konvencionalnog glodanja, smjer sile vertikalne komponente glodanja je podizanje obradka, što će uzrokovati povećanje kliznog razmaka između zuba alata za rezanje i obrađene površine i povećanje trenja. Ovo relativno veliko trenje donijet će niz problema, kao što su povećanje trošenja alata za rezanje i pogoršanje fenomena očvršćavanja obrađene površine. Očvršćavanje obrađene površine povećat će tvrdoću površine, smanjiti žilavost materijala i može utjecati na točnost i kvalitetu površine sljedećih procesa obrade.
Međutim, konvencionalno glodanje također ima svoje prednosti. Smjer sile horizontalne komponente glodanja tijekom konvencionalnog glodanja je suprotan smjeru kretanja obratka. Ova karakteristika pomaže vijku i matici da čvrsto prianjaju. U ovom slučaju, kretanje radnog stola je relativno stabilno. Prilikom glodanja obratka neravnomjerne tvrdoće poput odljevaka i otkivaka, gdje na površini mogu postojati tvrde korice i druge složene situacije, stabilnost konvencionalnog glodanja može smanjiti trošenje zuba alata za rezanje. Jer prilikom obrade takvih obratka alat za rezanje mora izdržati relativno velike sile rezanja i složene uvjete rezanja. Ako je kretanje radnog stola nestabilno, to će pogoršati oštećenje alata za rezanje, a konvencionalno glodanje može donekle ublažiti ovu situaciju.
II. Detaljna analiza karakteristika glodanja u usponu i konvencionalnog glodanja u CNC glodalicama
(A) Dubinska analiza karakteristika usponnog glodanja
- Promjene u debljini rezanja i procesu rezanja
Tijekom usponnog glodanja, debljina rezanja svakog zuba alata za rezanje pokazuje obrazac postupnog povećanja od malog do velikog. Kada zub alata za rezanje tek dodirne obradak, debljina rezanja je nula. To znači da zub alata za rezanje klizi po površini rezanja koju je ostavio prethodni zub alata za rezanje u početnoj fazi. Tek kada zub alata za rezanje poklizne određenu udaljenost po ovoj površini rezanja i debljina rezanja dosegne određenu vrijednost, zub alata za rezanje zaista počinje rezati. Ovaj način promjene debljine rezanja značajno se razlikuje od onog kod konvencionalnog glodanja. Pod istim uvjetima rezanja, ova jedinstvena metoda početka rezanja ima važan utjecaj na trošenje alata za rezanje. Budući da zub alata za rezanje ima proces klizanja prije početka rezanja, utjecaj na reznu oštricu alata za rezanje je relativno mali, što je korisno za zaštitu alata za rezanje. - Putanja rezanja i trošenje alata
U usporedbi s konvencionalnim glodanjem, put koji zubi alata za rezanje prelaze po obratku tijekom uzlaznog glodanja je kraći. To je zato što metoda rezanja uzlaznim glodanjem čini kontaktni put između alata za rezanje i obratka izravnijim. U takvim okolnostima, pod istim uvjetima rezanja, trošenje alata za rezanje pri korištenju uzlaznog glodanja je relativno malo. Međutim, treba napomenuti da uzlazno glodanje nije prikladno za sve obratke. Budući da zubi alata za rezanje svaki put počinju rezati s površine obratka, ako na površini obratka postoji tvrda opna, kao što su neki obratci nakon lijevanja ili kovanja bez obrade, uzlazno glodanje nije prikladno. Budući da je tvrda opna relativno visoka, imat će relativno velik utjecaj na zube alata za rezanje, ubrzati trošenje alata za rezanje, pa čak i oštetiti alat za rezanje. - Deformacija rezanja i potrošnja energije
Prosječna debljina rezanja tijekom uzlaznog glodanja je velika, što deformaciju rezanja čini relativno malom. Mala deformacija rezanja znači da je raspodjela naprezanja i deformacije materijala obratka tijekom procesa rezanja ravnomjernija, što smanjuje probleme obrade uzrokovane lokalnom koncentracijom naprezanja. Istovremeno, u usporedbi s konvencionalnim glodanjem, potrošnja energije uzlaznog glodanja je manja. To je zato što je raspodjela sile rezanja između alata za rezanje i obratka tijekom uzlaznog glodanja razumnija, smanjujući nepotrebne gubitke energije i poboljšavajući učinkovitost obrade. U velikoj proizvodnji ili okruženjima obrade sa zahtjevima za potrošnjom energije, ova karakteristika uzlaznog glodanja ima važno ekonomsko značenje.
(B) Dubinska analiza karakteristika konvencionalnog glodanja
- Stabilnost kretanja radnog stola
Tijekom konvencionalnog glodanja, budući da je smjer horizontalne sile rezanja koju glodalica vrši na obratak suprotan smjeru kretanja obratka, vijak i matica radnog stola mogu uvijek držati jednu stranu navoja u bliskom kontaktu. Ova karakteristika osigurava relativnu stabilnost kretanja radnog stola. Tijekom procesa obrade, stabilno kretanje radnog stola jedan je od ključnih čimbenika koji osiguravaju točnost obrade. U usporedbi s uzlaznim glodanjem, tijekom uzlaznog glodanja, budući da je smjer horizontalne sile glodanja isti kao i smjer kretanja obratka, kada je sila koju zubi alata za rezanje vrše na obratak relativno velika, zbog postojanja razmaka između vijka i matice radnog stola, radni stol će se pomicati gore-dolje. Ovo kretanje ne samo da narušava stabilnost procesa rezanja i utječe na kvalitetu obrade obratka, već može i ozbiljno oštetiti alat za rezanje. Stoga, u nekim scenarijima obrade s visokim zahtjevima za točnošću obrade i strogim zahtjevima za zaštitu alata, prednost stabilnosti konvencionalnog glodanja čini ga prikladnijim izborom. - Kvaliteta obrađene površine
Tijekom konvencionalnog glodanja, trenje između zuba alata za rezanje i obratka je relativno veliko, što je istaknuta karakteristika konvencionalnog glodanja. Relativno veliko trenje uzrokovat će ozbiljniji fenomen očvršćavanja obrađene površine. Očvršćavanje obrađene površine povećat će tvrdoću površine, smanjiti žilavost materijala i može utjecati na točnost i kvalitetu površine u sljedećim procesima obrade. Na primjer, kod nekih obrada obratka koje zahtijevaju naknadno brušenje ili visokopreciznu montažu, hladno tvrda površina nakon konvencionalnog glodanja može zahtijevati dodatne procese obrade kako bi se uklonio hladno tvrdi sloj i zadovoljili zahtjevi obrade. Međutim, u nekim specifičnim slučajevima, kao što je slučaj kada postoji određeni zahtjev za tvrdoću površine obratka ili naknadni proces obrade nije osjetljiv na površinski hladno tvrdi sloj, ova karakteristika konvencionalnog glodanja također se može iskoristiti.
III. Strategije odabira glodanja u usponu i konvencionalnog glodanja u stvarnoj obradi
U stvarnoj CNC glodalici, odabir glodanja uzbrdo ili konvencionalnog glodanja mora sveobuhvatno uzeti u obzir više čimbenika. Prvo, potrebno je uzeti u obzir karakteristike materijala obratka. Ako je tvrdoća materijala obratka relativno visoka i postoji tvrda korica na površini, kao što su neki odljevci i otkivci, konvencionalno glodanje može biti bolji izbor jer konvencionalno glodanje može do određene mjere smanjiti trošenje alata za rezanje i osigurati stabilnost procesa obrade. Međutim, ako je tvrdoća materijala obratka ujednačena i postoje visoki zahtjevi za kvalitetom površine, kao što je kod obrade nekih preciznih mehaničkih dijelova, glodanje uzbrdo ima više prednosti. Može učinkovito smanjiti hrapavost površine i poboljšati kvalitetu površine obratka.
U stvarnoj CNC glodalici, odabir glodanja uzbrdo ili konvencionalnog glodanja mora sveobuhvatno uzeti u obzir više čimbenika. Prvo, potrebno je uzeti u obzir karakteristike materijala obratka. Ako je tvrdoća materijala obratka relativno visoka i postoji tvrda korica na površini, kao što su neki odljevci i otkivci, konvencionalno glodanje može biti bolji izbor jer konvencionalno glodanje može do određene mjere smanjiti trošenje alata za rezanje i osigurati stabilnost procesa obrade. Međutim, ako je tvrdoća materijala obratka ujednačena i postoje visoki zahtjevi za kvalitetom površine, kao što je kod obrade nekih preciznih mehaničkih dijelova, glodanje uzbrdo ima više prednosti. Može učinkovito smanjiti hrapavost površine i poboljšati kvalitetu površine obratka.
Oblik i veličina obratka također su važni faktori. Za tanke i duge obratke, uzlazno glodanje pomaže u smanjenju deformacije obratka tijekom procesa obrade jer vertikalna komponenta sile uzlaznog glodanja može bolje pritisnuti obratak na radni stol. Za neke obratke složenih oblika i velikih dimenzija potrebno je sveobuhvatno razmotriti stabilnost kretanja radnog stola i trošenje alata za rezanje. Ako je zahtjev za stabilnošću kretanja radnog stola tijekom procesa obrade relativno visok, konvencionalno glodanje može biti prikladniji izbor; ako se više pažnje posveti smanjenju trošenja alata za rezanje i poboljšanju učinkovitosti obrade, te pod uvjetima koji zadovoljavaju zahtjeve obrade, može se razmotriti uzlazno glodanje.
Osim toga, mehaničke performanse same glodalice također će utjecati na odabir penjanja glodanjem i konvencionalnog glodanja. Ako se razmak između vijka i matice glodalice može precizno podesiti na relativno malu vrijednost, kao što je manje od 0,03 mm, tada se prednosti penjanja glodanjem mogu bolje iskoristiti. Međutim, ako je mehanička preciznost glodalice ograničena i problem razmaka se ne može učinkovito kontrolirati, konvencionalno glodanje može biti sigurniji izbor kako bi se izbjegli problemi s kvalitetom obrade i oštećenje alata uzrokovano pomicanjem radnog stola. Zaključno, kod obrade CNC glodalicom, odgovarajuća metoda glodanja penjanja glodanjem ili konvencionalnim glodanjem treba biti razumno odabrana prema specifičnim zahtjevima obrade i uvjetima opreme kako bi se postigao najbolji učinak obrade.