Расчет режимов резания для фрезерования

Режимы резания при фрезеровании

Содержание: Скрыть Открыть

Выбор режима резания играет основную роль при любой металлорежущей операции, и особенно при фрезеровании. От этого зависит производительность работ, возможность максимального использования ресурсов станка, стойкость инструмента и качество конечного результата. Для выбора режима резания разработаны специальные таблицы, но есть ряд общих понятий, которые необходимо знать любому фрезеровщику.

Особенности фрезерования

Процесс фрезерования является одним их наиболее сложных из всех видов металлообработки. Основной фактор – это прерывистый характер работы, когда каждый из зубьев инструмента входит в кратковременный контакт с обрабатываемой поверхностью. При этом каждый контакт сопровождается ударной нагрузкой. Дополнительные факторы сложности – более одной режущей поверхности и образование прерывистой стружки переменной толщины, что может стать серьёзным препятствием для работы.

Поэтому очень важен правильный подбор режима резания, что позволяет добиться максимальной производительности оборудования. Сюда входит правильный выбор подачи, скорости и силы реза, а также глубины удаляемого слоя что позволяет получить необходимую точность при минимальных затратах и износе инструмента.

Параметры режима резания

Основными характеристиками, которые регулируются в процессе фрезерования и являющиеся составляющими режима резания являются:

• глубина реза – это толщина металла снимаемая за один проход. Выбирается с учетом припуска на обработку;
• ширина реза – показатель ширины снимаемого слоя металла по направлению перпендикулярному направлению подачи;
• подача инструмента – перемещение обрабатываемой поверхности относительно оси фрезы. В расчете режима используются такие показатели как подача на один зуб, в минуту и на один оборот. На величину подачи влияет прочность инструмента и характеристики оборудования.

Ширина и глубина

Данные параметры имеют важное значение для рационального выбора режима фрезерования. Глубина, как правило, устанавливается на максимально допустимое значение для уменьшения количества проходов. При повышенных требованиях к чистоте и точности обработки применяются черновой и чистовой проходы, соответственно, для съёма основной массы металла и калибровки поверхности. Количество черновых проходов может быть увеличено для повышения качества реза.

При выборе глубины также необходимо учесть припуск на обработку. Как правило, несколько проходов применяется при значении припуска более 5 мм. При последнем черновом проходе оставляют около 1 мм на чистовую обработку.

При подборе ширины необходимо учесть, что при одновременной обработке нескольких деталей учитывается общее значение. Выбирая данные значения необходимо учесть и состояние поверхности заготовки. При наличии следов литья, окалины или загрязнений необходимо увеличить глубину реза. В противном случае возможно скольжение зуба, дефекты поверхности, быстрый износ режущих кромок.

При выборе глубины реза существуют следующие типовые рекомендации:

• Чистовая обработка – до 1 мм.
• Черновая по чугуну и стали – от 5 до 7 мм.
• Черновая для разных марок стали – от 3 до 5 мм.

Подача и скорость фрезы

Величина подачи зависит, в первую очередь от типа обработки – черновая или чистовая. При чистовом резе подача определяется требованиями к качеству поверхности. При черновом необходимо учесть несколько факторов:

• жесткость заготовки, инструмента и станка;
• материал заготовки и фрезы;
• угол заточки фрез;
• мощность привода станка.

Скорость обработки определяется по нормативам, в которых учитывается тип инструмента и материал заготовки. Данный параметр выбирается по стандартной таблице.

Необходимо учесть, что значения в таблице приведены для стандартной стойкости инструмента. Если фреза не соответствует стандартным параметрам, то необходимо учесть поправочный коэффициент который зависит от ширины инструмента (для торцовых фрез), свойств заготовки, угла фрезы и наличия окалины.

Рекомендации при выборе режима

Идеально подобрать режим обработки практически невозможно, но есть ряд рекомендаций, которым желательно следовать:

• Диаметр инструмента должен соответствовать глубине обработки. Это позволяет провести обработку в один проход, но для слишком мягких материалов есть риск снятия стружки большей толщины, чем необходимо.
• По причине ударов и вибрации желательно начать с подачи порядка 0,15 мм на зуб и затем регулировать в большую или меньшую сторону.
• Не желательно использовать максимальное количество оборотов, это может привести к падению скорости реза. Повысить частоту можно при увеличении диаметра инструмента.

Определение режима реза производится не только с помощью таблиц. Большую роль играет знание особенностей станка и личный опыт фрезеровщика.

Новости

Доставка – в штатном режиме

Адресная доставка и до транспортной компании

Поздравляем с 8 Марта!

Поздравляем с Международным женским днем!

Поздравляем с 23 февраля!

Поздравляем с Днем Защитника Отечества!

Статьи

Развертывание отверстий

Применение, порядок и используемый инструмент

Размеры и диаметры сверл по металлу

Подбор диаметра и длины сверла

Как пользоваться развертками

Применение и использование разверток по металлу

Скорость и режимы резания при фрезеровании: как посчитать по таблице

Фрезерный станок – универсальный аппарат для металлообработки, на нем можно сделать большинство операций в короткие сроки. Но для каждой отдельной процедуры, для каждого обрабатываемого материала необходимо подстраиваться. Мы расскажем, как произвести расчет режимов и скорости резания при фрезеровании по формулам и таблицам.

Суть процесса

Технологически это снятие верхнего слоя сырья с поверхности. В результате получается стружка, которая отводится в выбранном направлении. Смысл в том, что режущая кромка касается определенных точек – тех, где необходимо создать паз или другое отверстие.

Заготовка из металла, пластика или дерева, оргстекла помещается на прочную станину и надежно закрепляется несколькими зажимами. Далее выбирается подходящее оборудование. Он зажимается в станке на движущимся шпинделе.

Резец погружается в материал на определенную глубину. Когда включается электродвигатель, резак начинает движение – вокруг своей оси или вперед, как при дисковом инструменте. Одновременно с этим выбирается подача – это передвижение заготовки и/или режущей кромки.

Вместе с нажимом под воздействием механического давления происходит обработка – постепенно убирается верхний слой поверхности.

Цель фрезеровки – глубокая черновая или чистовая металлообработка, а также в зависимости от фрезы и задачи, это может быть:

• создание определенного профиля – вырезка канавок, пазов;
• нарезка зубцов на зубчатых колесах и прочих деталях;
• поддержание определенной формы элемента;
• сверление отверстий;
• нарезание внутренней и внешней резьбы;
• обрезка торцов;
• художественное вытачивание узоров и гравировка.

Весь процесс отличается прерывистым характером – фрезеровщик делает паузы, чтобы направить резец, задать скорость и направление движения. Основные подачи:

• вращательная;
• перемещение по горизонтали и вертикали.

Особенности выбора режима резания фрез при фрезеровании

Стоит отметить, что есть несколько этапов металлообработки:

• Обдирной – очень грубое снятие верхнего слоя, часто заключается в устранении явных дефектов, а также в том, что убирается ржавчина.
• Черновой – обработка первичного типа, когда нужно устранить поверхность и снять стружку. При этом класс точности и шероховатости довольно низкий. Припуск оставляется достаточно большой – до 7 мм.
• Получистовой. На этой стадии производится зачистка и подготовка к финальным этапам. Особенность в том, что выбирается более тонкий инструмент, стружка получается тоньше, а точность увеличивается до 4-6 класса.
• Чистовой – Часто это последний уровень обработки, достигается оптимальная шероховатость. Размеры подгоняются очень точно.
• Тонкий (финишный) – сверхточное фрезерование на высоких скоростях. Снимается минимальная металлическая пыль.
• Шлифование – применяются резцы с напылением из абразивных частиц.

В зависимости от этапа делается расчет режимов резания при фрезеровании – его можно произвести онлайн или воспользоваться формулами и таблицами. Соответственно, выбирается тип сверла.

Выбор инструмента

В качестве оснастки фрезерных станков используются различные фрезы. Это приспособления для резки, изготовленные из инструментальной стали высокой прочности. Есть множество признаков, согласно которым происходит классификация:

• по материалу их режущих элементов;
• по расположению режущих частей зубьев;
• по виду заточки зубьев;
• по направлению зубьев (винтовые, наклонные и т.д.);
• по конструкции изделия (составное, цельное, сборное);
• по виду крепления режущих элементов.
• по назначению – название резца созвучно с задачей фрезеровщика. Рассмотрим некоторые из разновидностей.

Для плоских поверхностей

В основном при обработке плоскостей применяются цилиндрические и торцевые фрезы, а также дисковые – для распиловки. Если инструмент в виде цилиндра, то он может быть нескольких типов – с цельными или сменными режущими краями. Крупные монолитные обычно применяются на первых стадиях металлообработки, при черновых работах, в то время как небольшие и разборные – для чистовой.

Торцевой резец больше подходит для протяженных заготовок. Тогда ее зубья могут быть по бокам – с торца. Если это большой складной инструмент, то его используют, соответственно, для широких поверхностей.

Использование твердосплавных резцов обязательно, если вы имеете удовольствие работать с плохо обрабатываемыми тугоплавкими материалами. Но стоит учесть, что понадобится защитная ширина и протяженность режущей кромки, тогда будет отходить хорошая стружка.

Для художественного фрезерования

Декоративные металлические вставки пользуются особенной популярностью в интерьере жилья или офисного помещения, но также такие элементы можно добавлять при проектировании автомобилей, при гравировке любых изделий, например, наручных часов, и в прочих случаях.

В основном для этих целей применяются концевые или дисковые насадки. Более современный, производительный и точный способ – использование лазерных станков с ЧПУ, они быстро и идеально верно повторяют заданные контуры, наносят углубления и узоры. Их можно приобрести в интернет-магазине https://stanokcnc.ru/.

Режимы резания при фрезеровании концевыми или пазовыми фрезами идеально подходят для создания паза, канавки. Они могут иметь от 1 до 4 и более заходов, различную ширину и длину зубцов, сменные насадки или монолитные. Изготавливаются они из любого пригодного материала. Большое многообразие позволяет выбрать инструмент в зависимости от назначения. К слову, они подходят как для ручного управления станком, так и для числового.

Дисковые прекрасно справляются со множеством задач – начиная от грубой и быстрой распиловки, заканчивая тонкой, практически ювелирной работой по декоративному металлическому элементу.

Для обработки кромок

К сожалению, не каждый срез обладает идеальными характеристиками: гладкий, без зацепок и заусенцев, с правильным классом шероховатости и точности. То же касается всех углов – к ним сложно подобраться, по крайней мере не так легко, как к прямой поверхности. Для этого используют следующие насадки:

• Отрезная и шлицевая могут быть применимы для отделения одной части материала от основного массива.
• С помощью угловой можно обрабатывать углы и край. При этом есть две разновидности данного инструмента – с одной и двумя режущими кромками.
• Фасонная применяется для деталей с нестандартным и сложным изгибом – для круглых, вогнутых поверхностей. Очень часто используется для нарезания некоторого крепежного инструментария.

Обычно все из представленных видов имеют варианты с монолитным изготовлением из твердоплавкого сырья, а также складные – со съемными насадками. Первый вариант больше подходит для черновой металлообработки, а второй – для чистовой и тонкой.

Как посчитать режимы и скорость резания по параметрам

При выборе количества оборотов необходимо смотреть на множество факторов, каждый из которых имеет значение. Есть специальные таблицы для расчета, их мы приведем ниже. А пока познакомимся с важными особенностями.

Ширина фрезерования

Это то, как много будет в единый момент времени сниматься стружки с заготовки. Конечно, чем больше, тем выше продуктивность. Но это может повлиять на качество, особенно если лезвие не одинаково заточено по всей длине режущей кромки, а также если в обрабатываемом материале есть прочные включения, которые могут повредить саму инструментальную сталь. Особенности:

• Ширина среза зависит напрямую от того, какой диаметр у инструмента. Таким образом, параметр не регулируется во время выбора режима резания на фрезерном станке, но имеется в виду фрезеровщиком, когда он устанавливает определенную оснастку.
• Использование таких резаков приводит к изменению других параметров, все они взаимосвязаны. В частности, снижается срок эксплуатации насадки, если есть неблагоприятные условия на 75%. Таким образом, мы рекомендуем увеличивать ширину среза только в случае, если вы точно уверены в высоком качестве стали, а также в остальных факторах.

Положительно сказываются фрезы большого диаметра на количество проходов. Обычно требуется много раз пройтись по одному месту, но, например, при создании неглубоких канавок можно ограничиться одним разом.

Глубина резания

Это расстояние, которое определяется от поверхности обрабатываемой детали до предполагаемой линии среза. То есть то, какой будет убран слой. Особенности:

• Зависимость от материала: не каждая сталь позволит делать глубокие канавки, хрупкие сплавы могут переломиться.
• Черновая обработка позволяет задавать большую глубину резки, даже припуска на нее определяются сразу до 8 мм, в то время как чистовая – нет. Чем выше предполагаемая точность, тем меньше глубина.
• Естественное ограничение – длина режущей кромки инструмента.

Параметр определяет производительность оборудования, потому что при небольшом расстоянии за один проход приходится тратить в два-три раза больше времени.

Скорость

Это период, за который материал проходит полное изменение на нужную глубину при заданных прочих параметрах. От него напрямую зависит производительность, а также аккуратность среза и длительность эксплуатации рабочего инструмента.

Дадим приблизительные рекомендации, которые ориентированы на сырье:

Расчет режимов резания для фрезерования

Основными параметрами задающими режимы резания являются:

-Частота вращения вала шпинделя (n)
-Скорость подачи (S)
-Глубина фрезерования за один проход

Требуемая частота вращения зависит от:

-Типа и характеристик используемого шпинделя
-Режущего инструмента
-Обрабатываемого материала

Частота вращения шпинделя вычисляется по следующей формуле:

D – Диаметр режущей части рабочего инструмента, мм
π – число Пи, 3.14
V – скорость резания (м/мин) – путь пройденный точкой (краем) режущей кромки фрезы в минуту.

Скорость резания (V) берется из справочных таблиц (См ниже).

Обращаем ваше внимание на то, что скорость подачи (S) и скорость резания (V) это не одно и то же.

При расчетах, для фрез малого диаметра значение частоты вращения шпинделя может получиться больше, чем количество оборотов, которое в состоянии обеспечить шпиндель. В данном случае за основу дальнейших расчетов величины (n) берется фактическая максимальная частота вращения шпинделя.

Скорость подачи (S) – скорость перемещения режущего инструмента (оси X/Y), вычисляется по формуле:

fz – подача на один зуб фрезы (мм)
z – количество зубьев фрезы
n – частота вращения шпинделя (об/мин)
Подача на зуб берется из справочных таблиц по обработке тех или иных материалов.

Таблица для расчета режимов резания:

После теоретических расчетов по формулам требуется подкорректировать значение скорости подачи. Необходимо учитывать жесткость станка. Для станков с высокой жесткостью и качеством механики значения скорости подачи выбираются ближе к максимальным расчетным. Для станков с низкой жесткостью следует выбрать меньшие значения скорости подачи.

Глубина фрезерования за один проход (ось Z) зависит от жесткости фрезы, длины режущей кромки и жесткости станка. Подбирается опытным путем, в ходе наблюдения за работой станка, постепенным увеличением глубины резания. Если при работе возникают посторонние вибрации, получаемый рез низкого качества – следует уменьшить глубину за проход и произвести коррекцию скорости подачи.

Скорость врезания по высоте (ось Z) следует выбирать примерно 1/3 – 1/5 от скорости подачи (S).

Краткие рекомендации по выбору фрез:

При выборе фрез нужно учитывать следующие их характеристики:
-Диаметр и рабочая длина. Геометрия фрезы.
-Угол заточки
-Количество режущих кромок
-Материал и качество изготовления фрезы.
Лучше всего отдавать предпочтение фрезам имеющих максимальный диаметр и минимальную длину для выполнении конкретного вида работ.

Короткая фреза большого диаметра обладает повышенной жесткостью, создает значительно меньше вибраций при интенсивной работе, позволяет добиться лучшего качества съема материала. Выбирая фрезу большого диаметра следует учитывать механические характеристики станка и мощность шпинделя, чтобы иметь возможность получить максимальную производительность при обработке.

Для обработки мягких материалов лучше использовать фрезы с острым углом заточки режущей кромки, для твердых – более тупой угол в диапазоне до 70-90 градусов.

Пластики и мягкие материалы лучше всего обрабатывать однозаходными фрезами. Древесину и фанеру – двухзаходными. Черные металлы – 3х/4х заходными.
Материал и качество фрезы определяют срок службы, качество реза и режимы. С фрезами низкого качества сложно добиться расчетных значений скорости подачи на практике.

Примерные режимы резания используемые на практике.

Данная таблица имеет ознакомительный характер. Более точные режимы обработки определяются исходя из качества фрез, вида станка, и др. Подбираются опытным путем.

Полезные ссылки:

Новинки:

Планшетные плоттеры (флюгерный, биговочный, осциллирующий, тангенциальный нож)

Расчет режимов резания для фрезерования

Методика расчета режимов резания при фрезерных работах

Материал инструмента для обработки сталей назначать Т15К6; для обработки чугуна – ВК6; для обработки медных и алюминиевых сплавов – Р6М5.

При расчетах следует задаваться подачей инструмента, глубиной резания и шириной фрезерования. Подачи выбирать согласно

таблицам 1, 2 и 3.

Торцовые и дисковые фрезы

Цилиндрические фрезы из быстрорежущей стали, при диаметре фрезы

Чугун, медные и алюминиевые сплавы

Диаметр фрезы, мм

Подача на зуб при фрезеровании концевыми фрезами, при глубине фрезерования, мм

Диаметр фрезы, мм

Фрезерование на шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей при глубине фрезерования на один двойной ход, составляющий часть глубины шпоночного паза

Фрезерование на вертикально-фрезерных станках за один проход

Осевое врезание на глубину шпоночного паза

Продольное движение при фрезеровании шпоночного паза

Подача на зуб, мм

Скорость резания при фрезеровании рассчитывается по формуле для всех видов обработки:

Т- стойкость фрезы (см таблицу 4)

B – ширина фрезерования

s _z – подача на зуб

t – глубина фрезерования

D – диаметр фрезы

С v , x , y , q , m , u – коэффициенты, зависящие от условий обработки (см таблицу 5)

Диаметр фрезы, мм

Стойкость фрезы, мин

Тип фрезы, материал

Концевые напайные Т15К6

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Обработка алюминиевых сплавов

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Kv – поправочный коэффициент

К φ v – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 6)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 7)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 8)

К_{мат V} – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

Главный угол в плане φ

литье под давлением

(медные и алюмин. сплавы)

Алюминиевые и медные сплавы

при обработке резцами из быстрореж.стали

при обработке резцами из тверд.сплава

Методика применима к использованию в системе ТехноПро для расчетов режимов резания. Коэффициенты из таблицы 5 необходимо внести в информационную базу режущего инструмента и использовать в условии расчета при фрезеровании. Величину подачи необходимо вводить вручную.

Зубофрезерование

При зубофрезеровании скорость резания (при аналитическом методе) зависит от стойкости инструмента, подачи и, в меньшей мере, от модуля. Номенклатура червячных колес имеет максимум по модулю 8, поэтому согласно расчетным таблицам, имеет смысл назначать режимы одинаковые для всего ряда (в таблицах режимы незначительно отличаются, по мере изменения параметров детали).

Подача при зубофрезеровании назначается:

-при черновой обработке, в зависимости от жесткости СПИД

-при чистовой, в зависимости от требуемой шероховатости

Рекомендуется сразу применять чистовую радиальную подачу, чтобы избежать перегрузки системы СПИД. Рекомендованные величины подач в таблице 9.