Режимы резания при фрезеровании на станках

Виды токарных станков

Под каждую конкретную деталь используется тот или иной агрегат:

• винторезно-токарные: группа станков, пользующихся наибольшей востребованностью при изготовлении цилиндрических деталей из черных и цветных металлов;
• карусельно-токарные: виды агрегатов, применяемых для вытачивания деталей. Особенно больших диаметров из металлических заготовок;
• лоботокарный станок: позволяет вытачивать детали цилиндрической и конической форм при нестандартных габаритах заготовки;
• револьверно-токарная группа: изготовление детали, заготовка которой представлена в виде калиброванного прудка;
• ЧПУ – числовое программное управление: новый вид оборудования, позволяющий с максимальной точностью обрабатывать различные материалы. Достичь подобного специалисты могут с помощью компьютерной регулировки технических параметров. Точение происходит с точностью до микронных долей миллиметра, что невозможно увидеть или проверить невооруженным глазом.

Режимы резания при фрезеровании на станках

Поверхностная обработка заготовок методом фрезерования может проводиться исключительно после разработки технологической карты, в которой указываются основные режимы обработки. Подобной работой, как правило, занимается специалист, прошедший специальную подготовку. Режимы резания при фрезеровании могут зависеть от самых различных показателей, к примеру, типа материала и используемого инструмента. Основные показатели на фрезерном станке могут устанавливаться вручную, также проводится указание показателей на блоке числового программного управления

Особое внимание заслуживает резьбофрезерование, так как получаемые изделия характеризуются довольно большим количеством различных параметров. Рассмотрим особенности выбора режимов резания при фрезеровании подробно

Таблицы: скорость подачи

Материал	Скорость для 3-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту)	Скорость для 6-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту)
Мягкие сорта дерева	от 1 до 1,5 тысячи	от 2 до 3 тысяч
Твердое дерево	от 0,5 до 1 тысяч	от 1,5 до 2,5 тысячи
Двухслойный пластик	2 тысячи	отсутствует
Акрил и разные виды полистирола	от 0,8 до 1 тысячи	от 1 до 1,3 тысячи
ПВХ	от 1,5 до 2 тысяч	от 1,5 до 2 тысяч
Алюминиевые сплавы	от 0,5 до 0,8 тысячи	от 0,8 до 1 тысячи

Значения в таблице указывают минимальный и максимальный показатели, на которых фрезерные станки могут исправно резать без риска возникновения сбоев.

Основные параметры

Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:

• глубина резания;
• подача и обороты шпинделя;
• скорость резания.

Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:

• производительность оборудования;
• качественные показатели производства;
• стоимость выпускаемых изделий;
• износ оборудования;
• стойкость инструмента;
• безопасность труда.

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.

При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.

Глубина

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот параметр обозначают буквой t.

При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:

t = (D-d)/2,

где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – заданный диаметр детали.

При операциях подрезки — это размер слоя металла, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.

Глубина резания

В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.

Подача

Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

S=(0,05…0,25) ×t,

При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.

Скорость

Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:

• вычисляется величина t;
• по справочнику выбирается значение S;
• определяется табличное значение vт;
• рассчитывается уточненное значение vут (умножением на корректирующие коэффициенты);
• с учетом скорости вращения шпинделя выбирается фактическое значение vф.

Скорость резания

Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.

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 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.

Читать также: Что является количественной характеристикой металличности

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.

Фрезы по закалённой стали: особенности

Стали, которые прошли термическую обработку до очень высокой твёрдости, называют закалёнными. Они настолько прочны, что для работы с таким материалом нужен особый инструмент.

Твёрдость закалённой стали измеряется в единицах по шкале Роквелла – HRC. Нетвёрдые стали отлично поддаются обработке универсальным твёрдосплавным инструментом. Сложности во время фрезерования возникают при работе со сталями, твёрдость которых превышает 45 HRC.

Нужны по-настоящему износостойкие фрезы

Другие – просто не выдержат работы с таким прочным материалом.

Фрезы должны быть изготовлены из твёрдых сплавов. Это позволит обработать даже очень твёрдые материалы – до 70 HRC.

Чем больше режущих зубьев будет у фрезы, тем прочнее она окажется. Это даст возможность увеличить подачу.

Материал, из которого изготовлены фрезы по закалённым сталям, должен иметь хорошую стойкость к пластической деформации (красностойкость), химическую стабильность при высоких температурах, возникающих в зоне обработки, а также механическую прочность и стойкость к абразивному износу.

Многочисленные исследования показали, что стойкость инструмента существенно возрастает, если во время фрезеровки не использовать охлаждающие жидкости.

Во время фрезерной обработки в месте резания возникают экстремально высокие температуры. А стремительное охлаждение СОЖ приведет к резкому перепаду температур, что часто оборачивается микротрещинами на режущей кромке фрезы.

Среднее охлаждение инструмента и удаление стружки потоком воздуха с маслом стабилизирует температуру инструмента. Поэтому «сухое» фрезерование так популярно при обработке закалённых сталей.

Южнокорейские твёрдосплавные фрезы Zamus Star предназначены для работы с очень твёрдыми материалами до 70 HRc (такими, как закаленные стали). Подробные технические характеристики, которые отвечают всем вышеназванным качествам, вы можете найти в каталоге компании ТИГРОТЕХ .

Компания ТИГРОТЕХ открыто показывает цены и сроки поставки на приводной инструмент SMW-Autoblok.

С ними вы можете ознакомиться в в нашем каталоге нашем каталоге.

Источник

Глубина резания

Это то, на какой слой резец входит в материал. Особенности:

• Зависимость от плотности и других характеристик заготовки.
• При черновой металлообработке врезка большая, а при чистовой и финишной снимается минимальный слой.
• Естественное ограничение – размер режущей кромки.

Правильно выбранный параметр определяет:

• производительность процедуры, скорость обработки;
• внешний вид и качество полученной поверхности.

Не всегда быстро – это максимально глубоко за один раз. Во многих случаях продуктивнее будет сделать 2-3 прохода на меньшее заглубление. Это позволит улучшить срез, а также сохранить целостность резца на более долгий период.

4 Выбор диаметра инструмента

Показатель срезаемого слоя, а также ширина обработки обуславливают выбор диаметра рабочего приспособления. Подбор сечения фрезы для резания производится по трем таблицам для разных видов инструмента:

• дискового;
• торцового;
• цилиндрического.

Производительность фрезерной обработки зависит от грамотного подбора сечения фрезы, так как диаметр инструмента влияет на величину среза. Она будет при идентичной глубине фрезерования и подаче приспособления тем меньше, чем большее сечение имеет фреза

Производя расчет режимов обработки, это всегда нужно принимать во внимание

Отметим, что оператору станка проще работать со срезами большой толщины (чем меньше глубина резания, тем выше удельное давление, а значит, необходимо затрачивать больше силы для обработки). По этой причине при любой возможности он должен подбирать фрезу с минимальным диаметром. Сечение рабочего инструмента также влияет на расстояние, которое преодолевает фреза при одном проходе. Данный показатель называют величиной пути. Формула для его расчета учитывает величины перебега и врезания инструмента, а также непосредственно длину обрабатываемой детали.

Показатель перебега чаще всего равняется 2–5 миллиметрам. С целью снижения холостого хода фрезерного агрегата (по сути – для уменьшения величины перебега) нужно брать фрезы малого сечения. Расчет показателя врезания осуществляется по формуле, учитывающей глубину обработки детали на конкретном станке определенной мощности. Для большинства фрез любых типов готовые значения пути врезания даются в таблицах. Найти в них эти элементы несложно.

Еще одной величиной, на которую влияет сечение инструмента, является крутящий момент определенной силы. Шпинделю агрегата следует сообщать меньший момент при малом диаметре фрезы, увеличивая его при повышении сечения приспособления для резания.

Учитывая все сказанное, может показаться, что целесообразнее всего производить выбор фрезы с малым сечением. Но это не так. Проблема заключается в следующем: со снижением диаметра инструмента для него необходимо подбирать оправку с малой жесткостью (так как фреза будет тонкой). А это ведет к потребности снижать величину срезаемой стружки с детали, то есть к необходимости уменьшать силы давления на оправку. Эффективность режима фрезерования при этом, как вы сами понимаете, снижается.

§ 4. Элементы режимов резания при фрезеровании

Скорость резания v — длина пути (в метрах), которую проходит за одну минуту наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.

За один оборот фрезы точка режущей кромки, расположенная на окружности фрезы диаметром D пройдет путь, равный длине окружности, т. е. πD.

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой в минуту, надо умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту, т. е. nDn мм/мин. Если скорость резания выражается в метрах в минуту, то формула для скорости резания при фрезеровании будет

Если необходимо определить число оборотов фрезы в минуту, то формула примет вид

При фрезеровании различают следующие виды подач (рис. 12): подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную подачу. По направлению различают продольйую, поперечную и вертикальную подачи.

Рис. 12. Виды подач

Подачей на зуб (S_z, мм/зуб) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за время ее поворота на один зуб.

Подачей на один оборот фрезы (S_o, мм/об) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы.

Подача на один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы:

S_o = S_z • Z.

Минутной подачей (S_м, мм/мин) называется величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту.

Минутная подача равна произведению подачи на один оборот фрезы на число оборотов фрезы в минуту:

S_м = S_o • n = S_z • z • n мм/мин.

Как видно на рис. 12, каждый зуб фрезы снимает одинаковую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубьев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиусу фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Из рис. 12 видно, что толщина среза изменяется от нуля до максимального значения.

На обрабатываемой заготовке при фрезеровании различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания (рис. 13).

Рис. 13. Поверхности при фрезеровании

Для всех видов фрезерования различают глубину резания и ширину фрезерования. Глубина фрезерования — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями (см. рис. 13). Ширина фрезерования — ширина обработанной за один проход поверхности. Обычно глубину фрезерования принято обозначать буквой t, а ширину фрезерования — В. Это справедливо в том случае, когда указанные параметры рассматриваются как технологические. Параметр (глубина или ширина фрезерования), который оказывает влияние на длину контакта главных режущих кромок фрезы с обрабатываемой заготовкой, будем обозначать буквой В, второй, не влияющий на указанную длину, — буквой t. На рис. 14 видно, что параметром, влияющим на длину контакта главных режущих кромок с обрабатываемой заготовкой и обозначенным буквой В, будет ширина фрезерования при фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой (рис. 14, а), паза или уступа дисковой фрезой (рис. 14, б и в), или глубина фрезерования при фрезеровании паза или уступа концевой фрезой (рис. 14, г и д) уступа торцовой фрезой (рис. 14, е), торцовой фрезой с угловым лезвием (рис. 14, ж), симметричное фрезерование торцовой фрезой (рис. 14, з) и несимметричное фрезерование торцовой фрезой (рис. 14, и).

Рис. 14. Глубина резания и ширина фрезерования

Поэтому в дальнейшем буквой В будем обозначать ширину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или глубину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами. Буквой t — глубину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или ширину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами.

Слой материала, который необходимо удалить при фрезеровании, называется припуском на обработку. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов. Различают черновое и чистовое фрезерование. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми по условиям обработки глубинами резания и подачами на зуб. Чистовым фрезерованием получают детали с окончательными размерами и поверхностью высокого класса шероховатости.

Классификация фрез зависит от назначения режимов резания при фрезеровании

Существует более 1000 различных видов резцов, которые можно разделить по многочисленным параметрам и типоразмерам. Его выбор напрямую зависит от правил движения (скорость вращения, направление, наличие встречной подачи и ее мощности) инструмента. Также они напрямую определяются типом металлообработки – черновая или чистовая. Итак, рассмотрим, какие классификации проводятся:

• по материалу заготовки – есть отдельные фрезы по металлу (разные для различных сплавов), по дереву, по пластику и другим синтетическим веществам;
• по направлению вращения – праворежущие и леворежущие, к слову, от этого зависит простота снятия стружки;
• по конструкционным особенностям – сплавные, монолитные, складные с возможностью заменить режущие части и пр.;
• по форме – здесь большое разнообразие, поэтому перечислять их все практически бессмысленно, отметим, что есть круглые, цилиндрические, дисковые конические фрезы;
• по материалу изготовления – это может быть инструментальная или быстрорежущая сталь, твердосплавный металл, углеродистые или иные сплавы;
• по назначению – самое крупное подразделение, в котором следует отметить торцевые, концевые, отрезные, фасонные и так далее.

При выборе рекомендованного режима резания следует особенно обращать внимание на то, из какого материала сделана режущая кромка, а также от того, для чего резец предназначен

Выбор режима на практике

Таблица: скорость резания материалов

Материал	Скорость (метров в минуту)
Алюминий	от 200 до 400
Латунь	от 150 до 300
Бронза	от 100 до 150
Бакелит	от 50 до 100
ПВХ	от 100 до 200
Термопласты	от 300 до 500
Различные сорта дерева	от 300 до 500
Нержавеющая сталь	от 50 до 90

В таблицу внесены общие значения для большинства станочных приборов, но они могут выходить за указанные рамки в зависимости от модификации фрезерных станков и особенностей материала. Например, для фанеры характерен более низкий показатель жесткости, чем имеет древесина, поэтому стандартные значения скорости не подойдут.

Частота вращения фрезы

Простейшая формула выглядит так:

 n (число оборотов) = 1000 Vc (желаемая скорость реза) / π D (диаметр фрезы). 

Рекомендация

Гонять шпиндель на максимальных оборотах с точки зрения безопасности не следует. Значит, только за счет этого скорость резания уменьшится примерно на 10 – 15%. Частично компенсировать эту «потерю» можно установкой фрезы большего диаметра. Этим скорость несколько повышается. Если подходящей под рукой нет, придется решать – тратить деньги на новый инструмент или довольствоваться теми возможностями, которые имеются у фрезерного станка. Опять-таки, все это проверяется лишь практикой работы на конкретном оборудовании, но общий смысл рекомендации понятен.

Полезные советы

• Превышение значения оптимальной подачи чревато повышением температуры в рабочей области, образованием толстой стружки и быстрой поломкой фрезы. Для инструмента диаметром свыше 3 мм начинать следует с 0,15, не более
• Если скорость фрезерования детали повысить за счет оптимального использования возможностей оборудования не получается, можно попробовать установить фрезу двухзаходную.
• При выборе инструмента нужно учитывать, что увеличение длины режущей части приводит к снижению подачи и увеличению вибраций.
• Не следует стремиться повысить скорость обработки за счет замены фрезы на аналогичную, но с большим количеством зубьев. Стружка от такого инструмента отводится хуже, поэтому часто приводит к тому, что качество фрезерования резко снижается. В некоторых случаях, при полной забивке канавок, фреза начинает работать «вхолостую». Толку от такой замены никакого.

Скорость резания

Суть процесса

Фрезеровка – это процедура, осуществляемая на специальном станочном оборудовании. В ходе нее происходит снятие слоя (поверхностного или глубинного, внутренней части) с заготовки. В ходе нее может выступать различный материал, наиболее популярные из них – дерево или металл, поэтому в большей степени мы говорим про металлообработку.

Как происходит процесс. На станине закрепляется обрабатываемая деталь. Выбирается подходящая фреза или абразивный материал, например, шлифовальный круг. Оснастка производит вращательные движения вокруг своей оси, а также действия перемещения по двум плоскостям. Одновременно с этим возможно продольное продвижение заготовки навстречу резцу.

Отличие от токарного станка в том, что фрезеровочный подразумевает вращение детали, то есть круглую обработку. А в данном случае можно обтачивать изделия практически любой формы, в том числе – стачивать гладкую поверхность, делать пазы и другие отверстия, в том числе фигурные. Металлообработка может быть двух типов – черновая и чистовая. Конечно, стадий намного больше, но, как правило совершают 2 или 3 прохода. Это позволяет создавать необходимый профиль поверхности, например, канавки или зубцы.

Движение рабочего инструмента имеет прерывистый характер. Интересная особенность, которая отличает фрезеровку от сверления или точения, – это положение каждого зубца в процессе обработки. Они работают, соприкасаются с поверхностью по одиночке, а не все вместе. Это увеличивает нагрузку на каждую из граней резца. И только оптимизация режимов резания при фрезеровании поможет минимизировать воздействие.

Основные понятия о работе фрезерных станков

Оборудование бывает совершенно разное, основная классификация зависит от того, в какой плоскости расположена рабочая зона. В связи с этим различают вертикальные и более распространенные горизонтальные станины. Соответственно, расположение шпинделя и крепежных элементов будет различным. По своей спецификации различают станки универсальные (многофункциональные), а также специализированные, например:

• для формирования ровных плоскостей;
• для проточки фигурных пазов;
• зуборезное оборудование (создание зубчатых соединений) и так далее.

Это были перечислены примеры при работе по металлу. А по дереву – ручные, стационарные, шпиндельные и барабанные (они очень опасные, поэтому сейчас используются редко, зато очень эффективное).

Отдельно стоит сказать о тех станках, которые оснащены числовым пультом управлением (ЧПУ). Они отличаются следующими достоинствами:

• Простотой эксплуатации: оператору не понадобится совершать многих движений, можно только наблюдать за действиями и контролировать их.
• Программа самостоятельно рассчитывает оптимальную схему движения и режим резания при фрезеровании. Это будет наиболее короткий маршрут передвижения резца с максимальной эффективностью.
• Повышенной точностью резания. Здесь минимальные допустимые погрешности, которые нельзя сравнить с теми, которые проявляются при механической, ручной обработке.

Возвращаясь к более простым станкам, посмотрим, какие есть у него основные узлы:

• Станина. Она крепкая, должна выдержать практически любые нагрузки. Она включает встроенную коробку переключения скоростей. Этот блок предназначен для регулирования вращения вертикально стоящего шпинделя, а также фрезы, которая закреплена на нем.
• Стол с поперечными полозьями. На него крепятся заготовки, которые подлежат продольному движению. Также внизу стоит объект, отвечающий за подачу. Он включает разные рукояти для определения перемещений.

Универсальность увеличивается, если присутствует поворотный стол – функций, которые можно выполнить на фрезерном оборудовании, становится больше. Кроме того, у широкоуниверсальных приборов дополнительно есть два шпинделя, что дает возможность осуществлять различные технологии фрезеровки.

Нагрев и смазывание