Las rebabas después del mecanizado son molestas, ¡pero no te preocupes! Aquí tienes una solución. El proceso de corte de metales suele ir acompañado de la formación de rebabas. La presencia de rebabas no sólo reduce la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo, afectando el rendimiento del producto, sino que en ocasiones incluso puede provocar accidentes. El problema de las rebabas suele solucionarse mediante el desbarbado. El desbarbado es un proceso no-productivo; no solo aumenta los costos del producto y extiende el ciclo de producción del producto, sino que la eliminación inadecuada de las rebabas también puede provocar el desguace de todo el producto, provocando pérdidas económicas.
Este artículo primero analiza sistemáticamente los principales factores que afectan la formación de rebabas en el fresado final y luego explora métodos y técnicas para reducir y controlar las rebabas de fresado desde la perspectiva del diseño estructural hasta la fabricación.
I. Principales formas de rebabas en el fresado de extremos De acuerdo con el sistema de clasificación de rebabas del filo de corte de la herramienta con movimiento de corte-, las rebabas generadas durante el fresado de extremos se dividen principalmente en cinco formas: rebabas en ambos lados del filo de corte principal, rebabas que cortan desde el borde lateral en la dirección de corte, rebabas que cortan desde el borde inferior en la dirección de corte y rebabas en las direcciones de avance (consulte la Figura 1).
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Figura 1. Rebabas formadas durante el fresado final
En términos generales, las rebabas en la dirección de corte del borde inferior-son más grandes y más difíciles de eliminar que otras rebabas. Por lo tanto, este artículo se centra en las rebabas de dirección de corte del borde inferior-como principal objeto de investigación.
Según los diferentes tamaños y formas de las rebabas de dirección de corte del borde inferior-en el fresado de extremos, se pueden dividir en tres tipos: rebabas de tipo I (tamaño más grande, difíciles de quitar y más caras de quitar), rebabas de tipo II (tamaño más pequeño, se pueden dejar sin quitar o quitar fácilmente) y rebabas de tipo III, es decir, rebabas negativas (como se muestra en la Figura 2).
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Figura 2. Tipos de rebabas en la dirección de corte del borde inferior-durante el fresado
II. Principales factores que afectan la formación de rebabas en el fresado final
La formación de rebabas es un proceso de deformación de materiales muy complejo. Muchos factores, como las propiedades del material de la pieza de trabajo, la geometría, el tratamiento de la superficie, la geometría de la herramienta, la trayectoria de corte de la herramienta, el desgaste de la herramienta, los parámetros de corte y el uso de refrigerante, afectan directamente la formación de rebabas. La Figura 3 muestra un diagrama de flujo de los factores que afectan las rebabas de fresado final. Bajo condiciones de fresado específicas, la morfología y el tamaño de las rebabas de fresado final-dependen del efecto combinado de varios factores que influyen, pero diferentes factores tienen diferentes efectos en la formación de rebabas.
Figura 3: Diagrama de control de causa-y-efecto de la formación de rebabas de fresado
1. Entrada/salida de herramienta
Generalmente, las rebabas generadas cuando la herramienta sale de la pieza de trabajo son más grandes que las generadas cuando la herramienta entra en la pieza de trabajo.
2. Ángulo de salida del plano
El ángulo de salida del plano tiene un impacto significativo en la formación de rebabas en la dirección de corte del borde inferior. El ángulo de salida del plano se define como el ángulo entre la dirección de la velocidad de corte (la combinación vectorial de velocidad de la herramienta y velocidad de avance) en un punto perpendicular al eje de la fresa en el filo cuando el filo sale de la cara del extremo de la pieza de trabajo, y la dirección de la cara del extremo de la pieza de trabajo. La dirección de la cara del extremo de la pieza de trabajo es desde el punto de entrada de la herramienta hasta el punto de salida de la herramienta. Como se muestra en la Figura 5, Ψ es el ángulo de salida del plano, con un rango de 0 grados < Ψ Menor o igual a 180 grados.
Los resultados experimentales muestran que la altura de la rebaba cambia de forma con la profundidad de corte, es decir, a medida que aumenta la profundidad de corte, la rebaba cambia de tipo I a tipo II. La profundidad de fresado mínima requerida para producir rebabas Tipo II generalmente se denomina profundidad de corte límite, denotada por dcr. La Figura 6 muestra el efecto del ángulo de corte plano y la profundidad de corte sobre la altura de las rebabas al mecanizar una aleación de aluminio.
Figura 6 Tipo de rebaba, ángulo de corte plano y profundidad de corte
Como puede verse en la Figura 6, cuanto mayor sea el ángulo de corte plano, mayor será la profundidad límite de corte. Cuando el ángulo de corte plano es superior a 120 grados, el tamaño de la fresa Tipo I es mayor y la profundidad de corte límite para la transición a las fresas Tipo II también es mayor. Por lo tanto, un ángulo de corte plano más pequeño favorece la formación de rebabas de Tipo II porque cuanto más pequeño es Ψ, relativamente mayor es la rigidez del soporte de la cara del extremo-y es menos probable que se formen rebabas.
La magnitud y dirección de la velocidad de avance tienen cierta influencia en la magnitud y dirección de la velocidad combinada v, que a su vez afecta el ángulo de corte plano y la formación de rebabas. Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad de avance y el ángulo de desplazamiento del borde de salida, menor será Ψ, lo que favorece más la supresión de la formación de rebabas más grandes (como se muestra en la Figura 7). Imagen
Figura 7. Influencia de la dirección de alimentación en la formación de rebabas
3. Secuencia de retracción de la punta de la herramienta (EOS)
Durante el fresado frontal, el tamaño de la rebaba depende en gran medida de la secuencia de retracción de la punta de la herramienta. Como se muestra en la Figura 8: el punto A está en el filo secundario, el punto C está en el filo principal y el punto B es el vértice de la punta de la herramienta. Suponga que la punta de la herramienta es afilada, es decir, ignore el radio de la punta de la herramienta. Si el borde B-C se retrae primero de la pieza de trabajo, seguido por el borde A-B, el chip está articulado en la superficie mecanizada. A medida que avanza el fresado, la viruta es expulsada de la pieza de trabajo, formando una rebaba más grande en el borde inferior en la dirección de corte. Si el borde A-B se retrae primero de la pieza de trabajo, seguido por el borde B-C, la viruta se articula en la superficie de transición y se corta de la pieza de trabajo, formando una rebaba más pequeña en el borde inferior en la dirección de corte.
Los experimentos muestran que:
① La secuencia de retracción de la punta de la herramienta que aumenta el tamaño de la rebaba secuencialmente es ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA.
② Los resultados producidos por EOS son los mismos, excepto que bajo la misma secuencia de retracción, los materiales dúctiles producen rebabas más grandes que los materiales frágiles. La secuencia de salida de la punta de la herramienta está relacionada no sólo con la geometría de la herramienta sino también con factores como la velocidad de avance, la profundidad de corte, la geometría de la pieza de trabajo y las condiciones de corte. Es una combinación de factores que influyen en la formación de rebabas.
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Figura 8: Secuencia de salida de la punta de la herramienta y formación de rebabas
4. Influencia de otros factores
① Los parámetros de fresado, la temperatura de fresado y el entorno de corte también tienen cierto impacto en la formación de rebabas. La influencia de algunos factores clave, como la velocidad de avance y la profundidad de corte, se refleja a través de la teoría del ángulo de salida del plano y la teoría EOS de la secuencia de salida de la punta de la herramienta, que no se detallarán aquí;
② Cuanto mejor sea la plasticidad del material de la pieza de trabajo, más fácil será formar rebabas de tipo I. En el fresado final de materiales frágiles, una velocidad de avance elevada o un ángulo de salida del plano promueve la formación de rebabas (defectos) de tipo III.
③ Cuando el ángulo entre la cara del extremo de la pieza de trabajo y el plano mecanizado es mayor que un ángulo recto, la mayor rigidez del soporte de la cara del extremo inhibe la formación de rebabas.
④ El uso de fluido de fresado prolonga la vida útil de la herramienta, reduce el desgaste de la herramienta, lubrica el proceso de fresado y, por tanto, reduce el tamaño de las rebabas.
⑤ El desgaste de la herramienta afecta significativamente la formación de rebabas. Cuando la herramienta se desgasta hasta cierto punto, el radio de la punta de la herramienta aumenta, lo que genera rebabas más grandes no sólo en la dirección de retirada de la herramienta sino también en la dirección de entrada de la herramienta. El mecanismo requiere más investigación.
⑥ Otros factores, como el material de la herramienta, también influyen en la formación de rebabas. En las mismas condiciones de corte, las herramientas de diamante son más efectivas que otras herramientas para suprimir la formación de rebabas.
III. Enfoques básicos para controlar la formación de rebabas de fresado La formación de rebabas de fresado frontal está influenciada por varios factores, incluido el proceso de fresado específico, la estructura de la pieza de trabajo y la geometría de la herramienta. Para reducir las rebabas del fresado final-, la formación de rebabas debe controlarse y minimizarse desde múltiples aspectos.
1. Diseño estructural razonable: la formación de rebabas está influenciada en gran medida por la estructura de la pieza de trabajo. Las diferentes estructuras de la pieza provocan diferencias significativas en la forma y el tamaño de las rebabas en los bordes después del mecanizado. Si el material de la pieza y el tratamiento de la superficie están predeterminados, entonces la geometría y los bordes de la pieza son factores decisivos que determinan la formación de rebabas.
2. Secuencia de mecanizado adecuada: la secuencia de mecanizado también afecta la forma y el tamaño de las rebabas de fresado final. Las diferentes formas y tamaños de rebabas dan lugar a diferentes cargas de trabajo de desbarbado y costes relacionados. Por lo tanto, seleccionar una secuencia de mecanizado adecuada es una forma eficaz de reducir los costes de desbarbado.
Figura 9: Método de control de selección de secuencia de mecanizado
En la Figura 10a, si se realiza la perforación antes de fresar el plano, se generan fácilmente rebabas de corte más grandes en la circunferencia del agujero; Si primero se fresa el plano y luego se perfora, en el perímetro del agujero sólo se generan rebabas de entrada de perforación más pequeñas. De manera similar, en la Figura 10b, las rebabas formadas fresando primero la superficie superior y luego el contorno cóncavo son más pequeñas que las formadas fresando primero el contorno cóncavo y luego fresando el plano.. 3. Evite la retracción de la herramienta
Evitar la retracción de la herramienta es una forma eficaz de prevenir la formación de rebabas, ya que es un factor importante en la formación de rebabas en la dirección de corte. Generalmente las rebabas que se producen cuando la fresa sale de la pieza son de mayor tamaño, mientras que las que se producen cuando entra son más pequeñas. Por lo tanto, se debe evitar en la medida de lo posible la salida de la fresa durante el mecanizado. Como se muestra en la Figura 4, las rebabas producidas usando la Figura 4b son más pequeñas que las producidas en la Figura 4a.
4. Seleccione una ruta de herramienta adecuada
Como muestra el análisis anterior, cuando el ángulo de corte-planar es menor que un cierto valor, el tamaño de rebaba resultante es menor. El ángulo de corte-planar se puede cambiar alterando el ancho de fresado, la velocidad de avance (magnitud y dirección) y la velocidad de rotación (magnitud y dirección). Por lo tanto, se puede evitar la formación de rebabas Tipo I seleccionando una trayectoria de herramienta adecuada (consulte la Figura 11).
Figura 10: Método de trayectoria de herramienta controlada
La Figura 10a muestra una trayectoria de herramienta en zigzag tradicional. Las áreas sombreadas en la figura indican lugares donde se pueden generar rebabas más grandes en la dirección de corte. La Figura 10b utiliza una trayectoria de herramienta mejorada que puede evitar la formación de rebabas de corte. Aunque la trayectoria de la Figura 11b es un poco más larga y requiere un poco más de tiempo de fresado que la de la Figura 10a, elimina la necesidad de un proceso de desbarbado adicional. Por el contrario, la Figura 10a requiere un tiempo de desbarbado significativo (aunque las áreas sombreadas que representan la formación de rebabas no son numerosas, todos los bordes que contienen rebabas deben atravesarse durante el desbarbado real). Por lo tanto, en general, la trayectoria de la Figura 10b es superior a la de la Figura 10a en términos de control de rebabas.
5. Seleccionar los parámetros de fresado apropiados
Los parámetros de fresado (como avance por diente, ancho de fresado, profundidad de fresado y geometría de la herramienta) tienen cierta influencia en la formación de rebabas.
La formación de rebabas en el fresado final está influenciada por varios factores, siendo los principales: entrada/salida de la herramienta, ángulo de salida del plano, secuencia de salida de la punta de la herramienta y parámetros de fresado. La forma y el tamaño finales de la rebaba son el resultado del efecto combinado de estos factores.
Este artículo analiza los principales factores que influyen en la generación de rebabas de fresado durante todo el proceso, incluido el diseño estructural de la pieza de trabajo, la disposición del proceso de mecanizado, los parámetros de fresado y la selección de herramientas. Propone técnicas, procesos y métodos para suprimir o reducir las rebabas de fresado, como controlar la trayectoria de la fresa, seleccionar una secuencia de mecanizado adecuada y mejorar el diseño estructural. Estos métodos proporcionan soluciones técnicas viables para controlar activamente el tamaño de las rebabas, mejorar la calidad del producto, reducir costos y acortar los ciclos de producción en el fresado.
