Vortex milling – Trochoidal milling

New CAM function in ConstruCAM-3D!


What’s vortex milling (trochoidal milling) and which advantages are there?


High chip volume with vortex milling

So how does the vortex milling work? In conventional full cut groove milling , the wrap angle is 180 degrees. During vortex milling, the angle can be limited to below 90 degrees depending on the spiral feed. This is made possible by a milling cutter with a smaller diameter and driven in spirals at high speed.

Lower machine load

The horizontal infeed takes place in loops along a center path. The chip cross-section at the cutting edge is relatively constant during the routary milling and is independent of horizontal milling direction changes. This results in a lower load on the machine and the tool, which allows higher cutting values to be achieved.Other terms for vortex milling are rotation milling, wave milling, circular grooving, trochoidal milling.

Lower heat generation

Significantly higher cutting depths during trochoidal milling are possible. For conventional milling, a max. Milling depth of 1..1.5 * FrD (tool tip diameter) is customary. Unlike the vortex milling. By circumventing the cut-to-size section, cutting depths of> 2 x D can be achieved even without specially designed cutters.

Shorter processing times

During vortex milling, machining can be carried out with a high cutting depth and a high cutting speed, and the roughing can be accelerated. For the user, this means shorter machining times, better tool utilization and a noticeably lower tool wear during the milling process. Since different groove widths or pocket sizes can be produced with only one tool, the tool has to be exchanged less frequently.

Tool life is extended by up to 10 times!

Scientific analyzes have also shown that the service life has a positive effect on expensive milling tools. This is also clear and easy to explain. If you were only able to deliver 10mm depth in conventional milling and the cutter was thus extremely loaded in this lower 10mm range and was also worn there, the entire wear process is now partially shifted to the entire cutting depth of the milling cutter.

Lower cutting edge load on the tool

This has the consequence that the cutting load, which now extends to a much larger cutting edge length during trochoidal milling, is significantly reduced. In addition, there are also no unsightly bursts on the cutter at the most frequently used “depth edge” of the cutting edges, which result in unsightly longitudinal ridges as a result of the milled surface.

All these advantages are particularly noticeable in smaller CNC machines such as the High-Z CNC milling machine as well as many other models of competitors and in the present time almost an “MUST” for every CNC milling machine owner who is more efficient, and desires a tool-friendly operation.


Conventional machine movement

Konventionelles Nutenfräsen

Machine movement during vortex milling

Trochoidales fräsen - Wirbelfraesen-cnc

Further screenshots / screenshots on trochoidal milling

Vortex milling and its cost and profitability benefits

•The cutting edge is engaged with its entire length. This enables higher cutting values as well as a higher chip rate during infeed;
• the tool life is increased;
less vibrations; the machine and the workpiece are protected;
• the processing time is shortened

ConstruCAM-3D now also equipped with vortex milling functions

In the CAM area of ConstruCAM-3D, the ‘vortex cycles’ complex functions for milling with the vortex method are offered.

Available are :

    • Vortex base movement ( ‘vortex section’)
    • Contour processing (‘vortex break’)
    • Contour (vortex milling)
    • Contour (‘vortex pocket’)

Vortex milling is only useful for full cut (grooves)

When vortex milling, the tool moves with spirals laterally into the material. The advantages of the process are described above. The only disadvantage is the relatively large idle distance of about 50% on the backward spiral movement. For the clearing of surfaces (in pockets) it is only useful to create the first groove with vortex milling. An island which has already been milled can be processed economically with the previous clearing methods (for example contour-parallel).

Highly efficient pocket processing during rotary milling

The functions ‘vortex fracture’, ‘vortex incision’ and ‘vertebral pocket’ take this into account and only perform the first full section in the vortex procedure. The contour can then be freed and sized. In order to start the vortex milling movement in the material, a vertical starting spiral can be selected for this purpose. A difference makes the ‘spiral pocket’.

This is a highly efficient pocket processing with a starting spiral, clearing spiral and finishing path. Because of the special motion, this function is only for
simple, regular geometries.


Wirbel Fräszyklen – Vergrößerung des Spanvolumens mit Wirbelfräsen !


Mit diesen Fräszyklen kann das hochproduktive Wirbelfräsen auf allen Portalfräsmaschinen für Wirbelfräsen Spiralfraesen Fräszyklen
die wirtschaftliche Bearbeitung mit großen Zustellungstiefen und in schwer zu bearbeitendes Material eingesetzt werden.

Die Fräsweg – Berechnungen für das effektive Zerspanen erfolgen immer nur für eine Strecke oder eine
Kontur. Die Fräswege werden hier beim Trochoidalfräsen zusammen mit einer Eintauchspirale und den Werkzeugdaten in den
angegebenen Ziellayer gespeichert.


Mehrere Funktionen beim Trochoidalfräsen

Die Funktionen ‘Wirbel Ausbruch’, ‘Wirbel Umfräsung’, ‘Wirbel Tasche’ und ‘Spiral Tasche’Wirbel Trochoidalfräsen Startspirale
sind für einfache Konturen ohne Verschachtelungen oder Überlappungen ausgelegt.

Komplexe Konturen müssen manuell eingegeben oder konventionell bearbeitet werden.

Die Funktionen verwenden mehrere Einzelverfahren, die zu komplexen Fräszyklen zusammengefasst sind.

Alle Bewegungen werden beim Trochoidalfräsen mit dem gleichen Werkzeug ausgeführt.


Vortex milling cycles in detail

Starting spiral (starting movement, dipping spiral)

Startspirale Anfahrbewegung
For easier immersion in the solid material a 3D starting spiral can be selected.

Vortex spiral (Vortex milling)
Wirbelspirale Wirbelfräsen

For the first groove, the vortex milling method is used

Clearing

Abräumen Wirbel Tasche

Vortex pocket with parallel clearance
Pockets are cleared by conventional methods (exception: ‘spiral pocket’).

Clearing

Abräumen Wirbel Tasche

Spiral pocket with an optimal clearing spiral

Finishing the contour

Schlichten der Kontur

The workpiece is sized to the final dimension


Alle Fräswege werden mit einem Werkzeug gefahren in den angegebenen Ziellayer gespeichert


Werkzeug Ziellayerwerkzeugauswahl-trochoidalfraesen

Die Werkzeugeingabe (vgl. ‘Allgemeine Anleitung . Die Werkzeugeingabe’).
Eingabe der Werkzeuge und Technologiedaten für die Berechnungen. Die komplette Fräsbewegung wird mit diesemWerkzeug ausgeführt. Die Wirbel Fräszyklen werden mit Ausnahme der Startspirale in 2D mit einem zylindrischen Werkzeug ausgeführt.

Jedes Werkzeug benötigt eine Geometrie (Schneidenradius, Spitzenradius) und gültige Technologiedaten (Eintauchtiefe, Flughöhe, Arbeitsvorschub XY, Eintauchvorschub Z, Spindeldrehzahl und Wechselstation). Sind die Werkzeugdaten unvollständig oder fehlerhaft, dann können falsche Fräsdaten entstehen.


Layerauswahllayer-auswahl-trochoidalfraesen

Fräsobjekte in einen Fräslayer (Ziellayer) speichern (vgl. ‘Allgemeine Anleitung . Die Werkzeugeingabe’). Die berechneten Fräswege werden in den angegebenen Ziellayer gespeichert. Dabei sollte die Fräsreihenfolge beachtet werden. Die Fräsobjekte im Ziellayer können mit ‘CAM . CAM – Edit’ nachträglich verändert werden.

Diese Technologie ist ideal für umfangreiche, komplexe Fräsarbeiten und Kombination aller Fräsverfahren. Die Fräsarbeit wird am Programmierplatz komplett vorbereitet. Mit Hilfe der Funktionen ‘CAM . Norm/Zoom Projektion’ und ‘Volumen Ansicht’ kann die gesamte Arbeit kontrolliert werden.