Fiecare programator CNC se confruntă în cele din urmă cu o întrebare simplă cu consecințe complexe. Când proiectați sau prelucrați un buzunar, o cavitate sau o caracteristică în trepte, colțul interior în care se întâlnesc doi pereți trebuie să tranzițieze cumva. Există două soluții comune: o teșitură, care este o față plată în unghi care leagă pereții, sau un filet, care este o rază curbă. Alegerea afectează nu doar aspectul pieselor sau distribuția tensiunii, ci are un impact direct asupra duratei de supraviețuire a sculelor de tăiere. Înțelegerea ce tranziție internă prelungește durata de viață a sculei poate economisi mii de dolari în carbură și poate reduce schimbările neplanificate ale sculei.
Pentru a răspunde la această întrebare, luați în considerare ce se întâmplă atunci când o freză de capăt intră într-un colț interior. Un colț ascuțit de nouăzeci de grade forțează unealta să schimbe brusc direcția. Unghiul de angrenare a sculei de tăiere crește brusc, deseori înfășurând mai mult de nouăzeci de grade în jurul frezei. Această cuplare bruscă creează o sarcină de șoc. Instrumentul trece de la o tăietură constantă la o tăietură grea, înfășurată într-o fracțiune de secundă. Așchierea și microfracturarea apar cel mai adesea la aceste intrări de colț. Un colț teșit sau filetat extinde această angrenare pe un arc mai lung, reducând forța de vârf.
Cu toate acestea, teșiturile și fileurile se comportă diferit în aceleași condiții. Un filet, sau o rază, creează o tranziție curbă lină. Când o freză finală urmează un traseu programat al sculei în jurul unui colț intern filetat, unghiul de contact se modifică treptat. Instrumentul nu experimentează niciodată o creștere bruscă a angajării radiale. Sistemele CAM moderne pot aplica chiar și rotunjirea colțurilor pe traseul sculei în sine, încetinind vitezele de avans în colț pentru a se potrivi cu contactul crescut al frezei. Această cuplare previzibilă și lină face ca fileurile să fie foarte prietenoase cu durata de viață a sculei. Testele au arătat că un filet intern de 0,030 inci poate dubla durata de viață a sculei în comparație cu un colț ascuțit din același material, în special în oțelurile întărite și titan.
O teșitură, pe de altă parte, este o suprafață plană la un unghi tipic de patruzeci și cinci de grade. Din perspectiva prelucrării, un colț interior teșit introduce o provocare diferită. Fața teșirii nu este o curbă netedă continuă, ci un plan plat care întâlnește doi pereți. O freză care se deplasează de-a lungul peretelui va întâlni teșirea ca o schimbare bruscă a direcției de tăiere. Este posibil ca unealta să fie nevoită să urce pe fața teșirii, ceea ce modifică angajarea axială. Pentru freze cu cap cu bile sau freze de teșit concepute special pentru această geometrie, tranziția poate fi gestionată. Dar pentru o freză standard pătrată care prelucrează un buzunar cu colțuri teșite, unealta încă vede o schimbare bruscă a zonei de contact. Sarcina de cip crește pentru scurt timp înainte de a se stabili.
Teșiturile excelează în capacitatea lor de a fi produse cu aceeași unealtă care prelucrează pereții. Un programator poate folosi o freză standard pentru a tăia un colț teșit prin simpla programare a unei mișcări în linie dreaptă peste colț în loc de un arc circular. Acest lucru elimină necesitatea unei treceri de finisare separată cu o unealtă mai mică. În schimb, un colț interior filetat necesită adesea o freză cu diametru mai mic pentru a curăța materialul rămas după degroșare cu o unealtă mai mare. Această schimbare suplimentară a sculei și timpul suplimentar de prelucrare pot compensa beneficiile duratei de viață a sculei.
Deci, care tranziție internă prelungește cu adevărat durata de viață a sculei? Răspunsul depinde de strategia de prelucrare și de tipul de sculă utilizată. Pentru o anumită piesă prelucrată cu o singură freză cu capăt de același diametru, un filet oferă o durată de viață mai mare a sculei decât o teșitură. Curba de angrenare lină reduce forțele de tăiere maxime și elimină încărcarea cu șoc. Datele din prelucrarea aerospațială și medicală arată că fileturile cu raze de cel puțin douăzeci la sută din diametrul frezei reduc uzura sculei cu treizeci până la patruzeci la sută în comparație cu colțurile ascuțite. Teșiturile încă se îmbunătățesc în cazul colțurilor ascuțite, dar îmbunătățirea este mai puțin dramatică, deoarece angajarea încă se schimbă brusc la marginile teșiturii.
Cu toate acestea, viața reală a sculei trebuie să țină cont de întregul proces. Dacă adăugarea unui filet necesită trecerea la o unealtă mai mică pentru a termina colțul, unealta mai mică va avea o durată de viață mai scurtă datorită rigidității sale mai mici. În acest scenariu, o teșitură care poate fi prelucrată cu aceeași unealtă mai mare poate avea ca rezultat o durată de viață generală mai mare a sculei și un cost mai mic. Punctul de rentabilitate apare atunci când raza fileului depășește douăzeci și cinci la sută din diametrul frezei de degroșare. La această dimensiune, un filet forțează o reducere a diametrului sculei. Teșiturile nu au o astfel de limitare deoarece sunt definite de un unghi, nu de o rază.
Tipul de material influențează și decizia. În materialele moi, cum ar fi aluminiul, șocul de la un colț ascuțit sau teșit este mai puțin dăunător. Fileurile încă ajută, dar diferența este mică. În materiale dure peste 45 HRC și în aliaje rezistente la căldură precum Inconel, diferența de încărcare a șocurilor este enormă. Un colț interior filetat poate preveni ciobirea marginii care altfel ar strica o unealtă la fiecare câteva părți. Atelierele care prelucrează oțeluri călite raportează că conversia colțurilor interioare ascuțite în file a redus consumul de freză la jumătate.
Un alt factor este prelucrarea cu mai multe axe. Pe mașinile cu cinci axe, programatorii pot înclina unealta pentru a menține angajarea constantă chiar și în jurul unui colț teșit. Asta schimbă ecuația. Dar pentru lucrul standard cu trei axe, filetul rămâne alegerea mai sigură pentru durata de viață a sculei.
O regulă practică a apărut din experiența magazinului. Pentru colțurile interioare în care unealta va trece în mod repetat, specificați o rază de filet nu mai mică de treizeci la sută din diametrul frezei de degroșare. Acest lucru permite utilizarea aceluiași instrument pentru degroșare și finisare, protejând în același timp marginile de tăiere. Dacă designul piesei nu permite un filet, o teșitură este o a doua alegere rezonabilă, mult mai bună decât un colț ascuțit. Evitați colțurile interioare ascuțite ori de câte ori este posibil. Ele sunt cea mai rapidă modalitate de a transforma o freză nouă într-un candidat pentru gunoi de deșeuri. Cele câteva secunde economisite în programare sau simplitatea minoră a designului nu merită niciodată costul defectării premature a sculei. Alegeți fileuri pentru durata de viață a sculei, teșituri pentru simplitate și colțuri ascuțite numai atunci când sunteți absolut forțați.
