Перекриття і шорсткість

Як користуватися калькулятором перекриття

Калькулятор працює у двох режимах. У режимі Ra по кроку вкажіть радіус сферичної фрези (R), крок перекриття (ae), коефіцієнт k і тип фрези - отримайте висоту гребеня (scallop h) і прогнозну шорсткість Ra. У режимі "Крок по Ra" вкажіть цільову Ra - калькулятор розрахує максимально допустимий крок ae. SVG-діаграма та індикатор показують співвідношення ae/R та рівень ризику видимих ​​проходів.

Чому крок перекриття визначає якість 3D-поверхні

При фінішній обробці 3D поверхонь сферичною фрезою (ball nose) між проходами залишаються мікрогребні - scallops. Їхня висота h залежить від двох параметрів: радіуса фрези R і кроку перекриття ae. Формула: h = R − √(R² − (ae/2)²). Це чиста геометрія – працює для будь-якого матеріалу та будь-якої швидкості.

Чим більший крок — тим вищі гребені, тим грубіша поверхня. Чим менший крок — тим чистіший, але довший цикл. Завдання технолога знайти баланс: мінімальний крок, при якому Ra укладається в допуск, але час обробки залишається розумним. Калькулятор допомагає знайти цей баланс протягом секунд.

Що впливає на висоту гребеня та шорсткість

Радіус фрези (R). Великий радіус дає більш плоскі гребені при тому ж кроці. Фреза Ø 12 мм (R = 6) при ae = 0.5 мм дає scallop h ≈ 5.2 мкм. Фреза Ø 6 мм (R = 3) при тому ж ae вже h ≈ 10.4 мкм, вдвічі грубіше. Висновок: для чистової 3D обробки вибирайте максимально великий радіус, який дозволяє геометрія деталі.

Крок перекриття (ae). Висота гребеня приблизно пропорційна квадрату кроку: зменшення ae вдвічі знижує scallop приблизно чотири рази. Типовий діапазон для чистової обробки: ae = 0.1-0.5 мм для Ra 0.8-3.2 мкм. Для чорнової 3D (залишаючи припуск) допустимо ae до 1-2 мм.

Коефіцієнт k.Переводить висоту гребеня Ra: Ra ≈ k × h. Типове значення 0.25-0.35 для добрих умов (новий інструмент, жорстка система, мінімальні вібрації). При вібраціях чи зносі k зростає до 0.4–0.5, і реальна Ra виявляється гіршою за геометричний прогноз.

Форма точна для сферичної фрези (ball nose). Для тороїдальної (bull nose) – наближення: scallop залежить від радіусу заокруглення, а не від повного радіусу. Для плоскої кінцевої фрези на горизонтальних поверхнях scallop розраховується інакше (через подачу та кут нахилу) калькулятор дає оцінку тільки для похилих стінок.

Кут нахилу поверхні. На вертикальних стінках scallop від сферичної фрези мінімальний (проходи майже перекриваються). На горизонтальних – максимальний. Калькулятор дає оцінку для "найгіршого випадку" - горизонтальної поверхні. Реальний Ra на похилих ділянках буде кращим.

Часті питання

Який крок ae потрібен для Ra 1.6 мкм сферичною фрезою Ø 10 мм? Калькулятор розрахує ae ≈ 0.32 мм. Це типовий крок для чистової 3D обробки прес-форм.

Чому реальна шорсткість гірша за розрахункову? Формула враховує тільки геометрію гребенів. Реальну поверхню погіршують: вібрації (залишають сліди між проходами), биття інструменту (гребні різної висоти), зношування кромки (замість чистого зрізу – «розмазування»), та BUE при обробці липких матеріалів. Усі ці фактори збільшують коефіцієнт k.

Як вибрати між зменшенням кроку і збільшенням радіуса фрези? Зменшення ae вдвічі теж знижує scallop приблизно чотири рази, але подвоює час циклу. Якщо геометрія деталі дозволяє використовувати фрезу більшого діаметру. Якщо ні (вузькі пази, малі радіуси сполучення) зменшуйте ae.

Чи працює формула для тороїдальної фрези? Для тороїдальної фрези (bull nose) замість повного радіусу R використовуйте радіус заокруглення (corner radius). Наприклад, фреза Ø 10 мм із радіусом заокруглення 2 мм — підставте R = 2 мм. Scallop буде більшим, ніж у повноцінної сферичної фрези того ж діаметра.

Яке співвідношення ae/R вважається оптимальним? Для чистової обробки: ae/R = 0.1–0.25 (scallop < 3 мкм при типових R). Для напівчистової: ae/R = 0.25-0.35. Вище 0.35 - видимі проходи. Вище 0.6 – груба поверхня, підходить тільки для чорнової 3D. Калькулятор показує ae/R і попереджає перевищення.

Потрібна допомога з вибором фрези та кроку для 3D-обробки чи прес-форм? Зверніться до наших фахівців - підберемо стратегію та параметри під ваш допуск.