Пример расчета силы резания при фрезеровании. Расчет режима резания при фрезеровании

От правильности выбора режимов резания при обработке металлических изделий на фрезерных станках зависит качество производимых работ. По этой причине аналитический расчет таких режимов должен осуществляться максимально грамотно и качественно.

1

При фрезеровании обработка деталей по своей сути намного сложнее, чем при точении. Связано это с тем, что любой зуб фрезерного инструмента при каждом обороте фрезы сначала входит, а затем выходит из контакта с обрабатываемым изделием. Причем процесс его входа в контакт сопровождается ударом достаточно ощутимой силы. Кроме того, с детали при фрезеровании снимается прерывистая стружка, толщина которой не является постоянной (при точении сечение стружки всегда имеет один и тот же показатель).

По указанным причинам оператору необходимо очень ответственно выполнять расчет режимов резания, чтобы добиться максимальной производительности фрезерного агрегата на самых выгодных условиях его функционирования с учетом мощности оборудования.

Фрезерная обработка детали

Под такими условиями понимают режимы резания, обеспечивающие оптимальное сочетание подачи при фрезеровании, скорости и силы процесса, глубины срезаемого металлического слоя с целью получения заданной чистоты и точности обработки при минимальных затратах на нее.

На любом металлообрабатывающем предприятии имеются стандартные нормативы, в которых даются четкие рекомендации, облегчающие выбор варианта резки различных заготовок. С их помощью можно разрабатывать операционные карты и непосредственно технологический процесс, в который включаются все элементы фрезерования. Но многие параметры, указанные в таких нормативах, не подходят для случаев, когда используется новое оборудование и современный режущий инструмент. В подобных ситуациях оператору приходится самостоятельно производить расчет режимов обработки. Далее мы опишем их основные элементы.

2

Материал, из которого сделана фреза, напрямую влияет на возможности и качество режущих операций. Наиболее эффективным инструментом признаются фрезы из и резцы с пластинками из твердых сплавов. Их используют в настоящее время для большинства фрезерных операций, но при условии, что технический потенциал станков (показатель мощности их двигателя, скорость вращения шпинделя и так далее) позволяет работать с такими приспособлениями.

Фрезы из быстрорежущей стали

Некоторые агрегаты старых моделей просто-напросто не могут применять твердосплавный и быстрорежущий инструмент. Тогда на них работают обычными концевыми и иными фрезами. Если же изделие после фрезерования должно иметь высокую точность и чистоту поверхности, и при этом скорость выполнения процедуры не имеет большого значения, лучше использовать приспособления из обычных легированных и .

Геометрия режущей части инструмента также влияет на выбор конкретного режима обработки детали. Форму и размеры, которые имеет зуб фрезы, задние и передние ее углы, параметры переходной кромки и углов подбирают из специальных таблиц. В них даются сведения о том, какие размеры обязан иметь зуб и все указанные углы при работе с заготовками, сделанными из различных материалов (легированные, жаропрочные, углеродистые стали, сплавы на основе меди, чугун). При использовании быстрорежущего инструмента все нужные параметры берутся из другой таблицы.

Разные виды инструмента

Современные комбинаты по производству фрез в большинстве случаев поставляют их с четко обозначенными геометрическими размерами, которые оговорены в соответствующих Госстандартах. Каким-либо образом изменить геометрию такого инструмента фрезеровщик не может, поэтому ему требуется правильно сделать выбор нужного ему приспособления (например, торцевой фрезы) из набора имеющихся рабочих приспособлений. Особых проблем при этом у опытного специалиста не возникает, так как он может воспользоваться таблицами с рекомендованными геометрическими величинами фрезерного инструмента.

3

Для рационального фрезерования любых изделий указанные параметры имеют огромное значение. Глубина (иными словами – толщина срезаемого слоя) представляет собой дистанцию между обработанной и обрабатываемой поверхностями. Величина срезаемого слоя обычно подбирается максимально большой, всегда стараются делать всего один проход инструмента с целью получения заданного результата фрезерования.

Если же поверхность готовой детали должна иметь повышенную чистоту и точность, следует осуществлять операцию в два прохода – черновой, а затем чистовой. Иногда величина срезаемого слоя высока и даже два прохода не позволяют качественно выполнить операцию. В данном случае требуемая глубина достигается посредством выполнения двух черновых проходов.

Осуществление чернового прохода

Кроме того, нужной толщины срезаемого слоя не всегда удается добиться за один проход на старых фрезерных агрегатах. Их силы (мощности электрооборудования) просто-напросто не хватает. В подобных ситуациях также рекомендуется делать две черновые процедуры. Под шириной фрезерования понимают ширину обрабатываемого изделия. Если на станке фрезеруется сразу несколько деталей, которые крепятся в зажимном механизме параллельно друг другу, учитывается их общая ширина.

Величину заготовок оператор узнает из рабочего чертежа, прилагаемого к каждому изделию, которое ему нужно обработать. Ширина и глубина, как элементы фрезерования, определяются достаточно легко даже неопытными рабочими. Но здесь стоит помнить, что показатель срезаемого слоя при работе с отливками и поковками из стали и чугуна, на поверхности которых имеются загрязнения, литейная корка или окалина, берется больше величины загрязненного слоя.

Если не прислушиваться к этому совету, зуб инструмента будет скользить по загрязненной поверхности и оставлять на ней дефекты в виде черновин. Необходимый показатель срезаемого слоя будет достигнут и в этом случае, но режущая кромка фрезы быстро придет в негодность. Да и затраты силы (мощности) оборудования потребуются значительные.

Срезание загрязненного слоя

• 0,5–1 мм – чистовая обработка;
• 5–7 мм – черновая обработка по чугунному и стальному литью;
• 3–5 мм – черновое фрезерование деталей из сталей разных марок.

Соблюдение данных показателей срезаемого слоя обычно гарантирует высокое качество обработки заготовок на станках любой мощности.

4

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.

Подбор диаметра фрезы

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.

Инструмент малого сечения

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.

5

При чистовом фрезеровании подача зависит от того, какой чистотой должна будет характеризоваться обработанная поверхность изделия, при черновом – от следующих факторов:

• показатель жесткости схемы "деталь/фреза/станок";
• материал, из которого изготовлена деталь;
• углы заточки рабочего инструмента;
• величина мощности (силы) привода фрезерного агрегата;
• материал инструмента для резания.

Выбор подачи для обработки поверхности

Главным первоначальным показателем, по которому выполняется выбор подачи для черновой обработки, считается величина S(зуб). Она зависит от варианта монтажа (по отношению к детали, подвергаемой обработке) режущего инструмента, который определяет:

• толщину стружки;
• параметр угла, под которым зуб начинает взаимодействовать с заготовкой;
• величину угла, при которой зуб фрезы выходит из детали после ее обработки.

Элементы фрезы

Показатель S(зуб), как и иные элементы фрезерной обработки металлических заготовок, важен для правильного расчета режимов резания. Вручную его никто не высчитывает. Обычно пользуются стандартными таблицами, составленными для разных видов рабочего инструмента.

Выбор подачи при чистовой обработке также производится по табличным данным. Здесь есть один нюанс. На каждый зуб инструмента при чистовой обработке приходится очень малая величина подачи. Поэтому в таблицах даются значения на полный оборот инструмента, а не на один его зуб.

6

Скорость фрезерования определяется по специальным нормативам, включающим в себя множество карт для разных типов фрез и обрабатываемых материалов (для стали, алюминия и пр.). В таких картах учитываются мощности станков и другие их технические показатели. Выбрать нужную скорость обработки за счет этого достаточно просто.

Обратите внимание – стандартные таблицы для установления скорости содержат информацию для условий фрезерования одним инструментом при определенном уровне стойкости фрезы. Если стойкость инструмента отличается от табличного стандартного показателя, расчет скорости осуществляют с учетом поправочных коэффициентов. Последние созданы на основании следующих данных:

• для торцового инструмента – ширина обработки;
• свойства (механические) фрезеруемой заготовки;
• величина основного угла фрезы в плане;
• отсутствие либо наличие на детали окалины.

Таблица для расчета скорости резания

В описываемых нормативах для определения скорости указываются такие элементы – минутная подача и количество оборотов. Кинематика, показатели силы и технических возможностей шпинделя конкретного оборудования для фрезерования нередко отличаются от табличных данных. В подобных ситуациях рабочий на свое усмотрение подбирает рациональную скорость функционирования станка. При этом он обязан сделать выбор таким образом, чтобы фреза не затуплялась преждевременно.

Отдельно отметим, что при фрезеровании заготовок из алюминия рекомендуется назначать высокоскоростные режимы их обработки. Они обеспечивают при малых затратах силы электрооборудования большую глубину резания. Если же работать с деталями из алюминия на медленных скоростях, увеличивается риск выхода фрез из строя, ввиду того, что получающаяся мягкая стружка полностью забивает канавки инструмента.

К атегория:

Фрезерные работы

Выбор рациональных режимов фрезерования

Выбрать рациональный режим фрезерования на данном станке означает, что для данных условий обработки (материал и марка заготовки, ее профиль и размеры, припуск на обработку) надо выбрать оптимальный тип и размер фрезы, марку материала и геометрические параметры режущей части фрезы, смазочно-охлаждаю-щую жидкость и назначить оптимальные значения следующих параметров режима резания: В, t, sz. v, п, Ne, Тм.

Из формулы (32) следует, что на объемную производительность фрезерования параметры В, t, sz и v оказывают одинаковое влияние, так как каждый из них входит в формулу в первой степени. Это означает, что при увеличении любого из них, например, в два раза (при прочих неизменных параметрах) объемная производительность увеличится также в два раза. Однако на стойкость инструмента указанные параметры оказывают далеко не одинаковое влияние (см. § 58). Поэтому с учетом стойкости инструмента выгоднее прежде всего выбирать максимально допустимые значения тех параметров, которые в меньшей степени влияют на стойкость инструмента, т. е. в такой последовательности: глубина резания, подача на зуб и скорость резания. Поэтому и выбор этих параметров режимов резания при фрезеровании на данном станке следует начинать в той же последовательности, а именно:

1. Назначается глубина резания в зависимости от припуска на обработку, требований к шероховатости поверхности и мощности станка. Припуск на обработку желательно снять за один проход с учетом мощности станка. Обычно глубина резания при черновом фрезеровании не превышает 4-5 мм. При черновом фрезеровании торцовыми твердосплавными фрезами (головками) на мощных фрезерных станках она может достигать 20-25 мм и более. При чистовом фрезеровании глубина резания не превышает 1-2 мм.

2. Назначается максимально допустимая по условиям обработки подача. При установлении максимально допустимых подач следует применять подачи на зуб, близкие к «ломающим».

Последняя формула выражает зависимость подачи на зуб от глубины фрезерования и диаметра фрезы. Величина максимальной толщины среза, т. е. значение постоянного коэффициента I с в формуле (21), зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала \ (для данного типа и конструкции фрезы). Значения максимально допустимых подач ограни- j чиваются различными факторами:

а) при черновой обработке - жесткостью и виброустойчивостью инструмента (при доста- i точной жесткости и виброустойчивости станка),’ жесткостью обрабатываемой заготовки и прочностью режущей части инструмента, например зуба фрезы, недостаточным объемом стружечных канавок, например, для дисковых фрез и др. Так, подача на зуб при черновом фрезеровании стали цилиндрическими фрезами со вставными ножами и крупным зубом выбирается в пределах 0,1-0,4 мм/зуб, а при обработке чугуна до 0,5 мм/зуб;

б) при чистовой обработке - шероховатостью поверхности, точностью размера, состоянием поверхностного слоя и др. При чистовом фрезеровании стали и чугуна назначается сравнительно малая подача на зуб фрезы (0,05-0,12 мм/зуб).

3. Определяется скорость резания; так как она оказывает самое большое влияние на стойкость инструмента, то ее выбирают исходя из принятой для данного инструмента нормы стойкости. Скорость резания определяется по формуле (42) или по таблицам нормативов режимов резания в зависимости от глубины и ширины фрезерования, подачи на зуб, диаметра фрезы, числа зубьев, условий охлаждения и др.

4. Определяется действующая мощность резания Ne при выбранном режиме по таблицам нормативов или по формуле (39а) и сопоставляется с мощностью станка.

5. По установленной скорости резания (и, или i^) определяется ближайшая ступень частоты вращения шпинделя станка из числа имеющихся на данном станке по формуле (2) или по графику (рис. 174). Из точки, соответствующей принятой скорости резания (например, 42 м/мин), проводят горизонтальную линию, а из точки с отметкой выбранного диаметра фрезы (например, 110 мм) - вертикальную. По точке пересечения указанных линий определяют ближайшую ступень чисел оборотов шпинделя. Так, в примере, показанном на рис. 172, при фрезеровании фрезой диаметром D = 110 мм со скоростью резания 42 м/мин частота вращения шпинделя будет равна 125 об/мин.

Рис.174 Номограмма частоты вращения фрезы

6. Определяется минутная подача по формуле (4) или по графику (рис. 175). Так, при фрезеровании фрезой D = 110 мм, z = 10 при sz = = 0,2 мм/зуб и п = 125 об/мин минутная подача по графику определяется следующим образом. Из точки, соответствующей подаче на зуб sг = 0,2 мм/ зуб, проводим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей числу зубьев фрезы г = 10. Из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей принятой частоте вращения шпинделя л = 125 об/мин. Далее из полученной точки проводим вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с нижней шкалой минутных подач, имеющихся на данном станке, определяет ближайшую ступень минутных подач.

7. Определяется машинное время.

Машинное время. Время, в течение которого происходит процесс снятия стружки без непосредственного участия рабочего, называется машинным временем (например, на фрезерование плоскости заготовки с момента включения механической продольной подачи до момента ее выключения).

Рис. 1. Номограмма минутной подачи

Повышение производительности при обработке на металлорежущих станках ограничивается двумя основными факторами: производственными возможностями станка и режущими свойствами инструмента. Если производственные возможности станка малы и не позволяют полностью использовать режущие свойства инструмента, то производительность такого станка будет составлять лишь некоторую часть от возможной производительности при максимальном использовании инструмента. В том случае, когда производственные возможности станка значительно превышают режущие свойства инструмента, на станке может быть достигнута максимально возможная при данном инструменте производительность, но при этом не будут полностью использованы возможности станка, т. е. мощность станка, максимально допустимые силы резания и т. д. Оптимальными с точки зрения производительности и экономичности использования станка и инструмента будут такие случаи, когда производственные мощности станка и режущие свойства инструмента будут совпадать или близки друг к другу.

Это условие положено в основу так называемых производственных характеристик станков, которые были предложены и разработаны проф. А. И. Кашириным. Производственная характеристика станка представляет собой график зависимостей возможностей станка и инструмента. Производственные характеристики позволяют облегчить и упростить определение оптимальных режимов резания при обработке на данном станке.

Режущие свойства того или иного инструмента характеризуются режимами резания, которые допускаются в процессе обработки. Скорость резания при заданных условиях обработки можно определить по формуле (42, а). Практически же ее находят по таблице режимов резания, которые приведены в справочниках нормировщика или технолога. Однако следует отметить, что нормативы по режимам резания как для фрезерования, так и для других видов обработки разрабатываются, исходя из режущих свойств инструмента для различных случаев обработки (тип и размер инструмента, вид и марка материала режущей части, обрабатываемый материал и др.), и не связаны со станками, на которых будет производиться обработка. Так как производственные возможности различных станков разные, то практически осуществимый оптимальный режим обработки на разных станках будет различным для одних и тех же условий обработки. Производственные возможности станков зависят прежде всего от эффективной мощности станка, частоты вращения, подач и др.

Рис. 2. Врезание и перебег

Производственные характеристики фрезерных стянкои для случая (Ьпезепования тогшо-выми фрезами были разработаны проф. А. И. Кашириным и автором.

Принцип построения производственных характеристик фрезерных станков (номограмм) для работы торцовыми фрезами основан на совместном графическом решении двух уравнений, которые характеризуют зависимость скорости резания vT по формуле (42) при -Bz’ = const, с одной стороны, и скорости резания ид„ допускаемой мощностью станка, - с другой. Скорость резания vN может быть определена по формуле

Рис. 3. Производственная характеристика консольно-фрезерного станка 6Р13

Одним из способов отделки материалов является фрезерование. Оно используется для обработки металлических и неметаллических заготовок. Рабочий процесс контролируется с помощью режимов резания.

Суть процесса

Фрезерование осуществляется с целью глубокой черновой и чистовой обработки, формирования определённого профиля поверхности (пазы, канавки), нарезания зубьев на зубчатых колесах, корректировки формы, художественного вытачивания узоров и надписей.

Рабочий инструмент - фреза - совершает главное вращающее движение. Вспомогательным является поступательная подача заготовки относительно ее хода. Этот процесс имеет прерывистый характер. Его важнейшая особенность, которая отличает от точения и сверления - тот факт, что каждый зуб работает отдельно. В связи с этим, для него характерно наличие ударных нагрузок. Уменьшить их влияние возможно с учетом рациональной оценки ситуации и подбора режимов.

Основные понятия о работе фрезерных станков

В зависимости от способа расположения шпинделя и крепления фрезы в нем, от видов осуществляемых действий и от способов управления, выделяют основные типы фрезеровального оборудования:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• универсальные;
• фрезерные станки с ЧПУ.

Основные узлы вертикально-фрезерного станка:

1. Станина, в которой размещается коробка скоростей, регулирующая вращение вертикально установленного шпинделя и закрепленной на нем фрезы.
2. Стол, включающий в себя консоль с поперечными полозками для крепления и перемещения заготовки и коробку подач, регулирующую движения подачи.

В горизонтально-фрезерных станках инструмент закрепляется горизонтально. А универсальные имеют несколько разновидностей.

Существует универсальное горизонтальное оборудование, для которого характерно наличие оборотности стола и, тем самым, расширение спектра возможных выполняемых работ. Кроме того, имеется широкоуниверсальное, имеющее в своем строении оба шпинделя и позволяющее осуществлять все виды фрезерования.

С ЧПУ отличаются наличием программного обеспечения и компьютерного управления. Они предназначены для художественной обработки заготовок, в том числе в 3D-формате.

Классификация фрез

Фрезы - это приспособления для резания. Основные физические параметры, с помощью которых они оцениваются: высота, диаметр, величины фаски и затылования, окружной шаг. Существует их огромное разнообразие, распределяющиеся по различным признакам:

• по типу поверхностей, которые обрабатываются (для дерева, пластика, стали, цветных металлов и др);
• по направлению движения вращения - праворежущие и леворежущие;
• в зависимости от конструкционных особенностей - цельные, напайные, складные (имеют вставные ножи), сварные;
• по форме: конические, цилиндрические, дисковые;
• в зависимости от условий работы и требований к режущей части, могут изготавливаться из различных материалов. К ним относятся: углеродистая инструментальная и быстрорежущая сталь (легированная, с повышенным содержанием вольфрама), твердый сплав (прочный - для черновой обработки, износостойкий - для чистовой). Распространены варианты, когда корпус изготовлен из углеродистой или быстрорежущей стали, а ножи - вставные твердосплавные;
• в зависимости от назначения: цилиндрические, торцевые, концевые, прорезные, отрезные, фасонные.

Наиболее информативные признаки: материал режущей кромки и назначение.

Виды фрез для плоских поверхностей

С целью снятия слоев материала на горизонтальных, вертикальных или наклонных плоскостях, используются цилиндрические и торцевые фрезы.

Инструмент первого вида может быть цельным либо с насадными ножами. Большие цельные фрезеровальные насадки предназначены для черновой обработки, а малые - для чистовой. Вставные ножи для складных режущих головок могут быть изготовлены из быстрорежущей стали либо оборудованы пластинками из твердых сплавов. Твердосплавные фрезы имеют большую производительность работы, чем сделанные из легированного стального сплава.

Торцевая применяется для удлиненных плоскостей, ее зубья распределяются на торцевой поверхности. Большие складные используются для широких плоскостей. Кстати, для снятия стружки со сложно обрабатываемых тугоплавких металлов обязательно наличие твердосплавных ножей. Для применения этих групп фрезеровальных приспособлений нужна значительная ширина и длина изделия.

Виды инструментов для художественного фрезерования

Для придания материалу определенного профиля, нанесения узора, формирования нешироких углублений применяются концевые и дисковые фрезеровальные насадки.

Концевая или распространена для вырезания пазов, узких и криволинейных плоскостей. Все они - цельные или сварные, режущая часть из быстрорежущей легированной стали, может быть наплавлен твердосплав, а корпус сделан из углеродистой стали. Существуют малозаходные (1-3 спирали) и многозаходные (4 и больше). Используются для станков с ЧПУ.

Дисковая - это также фреза пазовая. Она применима для канавок, пазов, нарезания зубов на зубчатых колесах.

Художественное фрезерование осуществляется на древесине, металле, ПВХ.

Виды фрез для обработки кромок

Снятие стружки с углов, придание им рациональной формы, моделирование, разделение заготовки на части можно реализовывать с помощью шлицевых, угловых и фасонных фрезеровальных насадок:

1. Отрезная и шлицевая имеет то же назначение, что и дисковая, однако чаще используются для надрезов и отделения лишних частей материала.
2. Угловая необходима для кромок деталей и углов. Существуют одноугловые (лишь одна режущая часть) и двухугловые (режущими являются обе конические поверхности).
3. Фасонная используется для сложных конструкций. Может быть полукруглой или вогнутой. Часто применяется для нарезания профиля метчиков, зенкеров,

Практически для всех типов возможна цельная стальная конструкция либо складная, с наличием вставных твердосплавных ножей. Твердосплавные фрезы имеют качественно более высокие показатели работы и ее продолжительности для инструмента в целом.

Классификация видов фрезерования

Существует несколько классификационных признаков, по которым разделяют виды фрезерования:

• по способу расположения шпинделя и фрезы, соответственно, на горизонтальное и вертикальное;
• по направлению движения, на встречное и попутное;
• в зависимости от используемого инструмента, на цилиндрическое, торцевое, фасонное, концевое.

Цилиндрическая обработка применима для горизонтальных плоскостей, осуществляется с помощью соответствующих фрез на горизонтальных станках.

Концевая отделка обеспечивает формирование необходимого профиля криволинейным канавкам, сверлам и приборам.

Фасонная обработка осуществляется для поверхностей со сложной конфигурацией: углов, кромок, пазов, нарезания зубьев для зубчатых колес.

Вне зависимости от вида осуществляемых работ и обрабатываемых материалов, результат должен отличаться высокой гладкостью финишного слоя, отсутствием зазубрин, точностью отделки. С целью получения чистой обработанной поверхности важно контролировать величины подач заготовки по отношению к инструменту.

Встречное и попутное фрезерование

Когда выполняется фрезерование металла встречного типа - заготовка подается навстречу вращательным движениям насадки. При этом зубья постепенно врезаются в обрабатываемый метал, нагрузка увеличивается прямопропорционально и равномерно. Однако перед врезанием зуба в деталь, он некоторое время скользит, образовывая наклеп. Это явление ускоряет выход фрезы из рабочего состояния. Используется при черновой обработке.

При выполнении попутного типа - заготовка подается по ходу вращательных движений инструмента. Зубья работают ударно под большими на 10% ниже, чем при встречном фрезеровании. Осуществляется при чистовой обработке деталей.

Основные понятие о фрезерных работах на станках с ЧПУ

Они характеризуются высокой степенью автоматизации, точностью рабочего процесса, высокой продуктивностью. Фрезерование на станке с ЧПУ осуществляется чаще всего с помощью торцевых или концевых фрез.

Последние - наиболее широко используемые. При этом, в зависимости от обрабатываемого материала, соответствующего типа образующей стружки, заданных параметров программного обеспечения, используются разные концевые фрезы. Они классифицируются по числу заходов спиралей, которые обеспечивают наличие режущих кромок и канавный отвод стружки.

Материалы с широкой стружкой целесообразно фрезеровать с помощью инструментов малого количества заходов. Для твердых металлов с характерной стружкой излома необходимо выбирать фрезеровальные приспособления с большим количеством спиралей.

Использование фрез для станков с ЧПУ

Малозаходные фрезы для ЧПУ могут иметь от одной до трех режущих кромок. Они используются для дерева, пластмассы, композитов и мягких податливых металлов, требующих быстрого отвода широкой стружки. Применяются для черновой обработки заготовок, к которым не ставятся высокие требования. Для данного инструмента характрена небольшая производительность, невысокая жесткость.

С помощью однозаходных осуществляется художественное фрезерование алюминия.

Широко используемыми являются двух- и трехзаходные концевые. Они обеспечивают жесткость более высоких значений, качественный отвод стружки, позволяют работать с металлами средней твердости (например, со сталью).

Многозаходные фрезы для ЧПУ имеют более 4-х режущих кромок. Применяются для металлов средней и высокой твердости, для которых характерна мелкая стружка и высокое сопротивление. Им свойствена значительная производительность, они актуальны для чистовой и получистовой обработки и не рассчитаны на работу с мягкими материалами.

С целью правильного выбора инструмента для станков с ЧПУ важно учитывать режим резания при фрезеровании, а также все характеристики обрабатываемой поверхности.

Режимы резания

Для обеспечения нужного качества фрезерованного слоя важно правильно определить и поддерживать необходимые технические параметры. Основными показателями, описывающими и регулирующими фрезеровочный процесс, являются режимы работы.

Расчет при фрезеровании производится с учетом основных элементов:

1. Глубина (t, мм) - толщина металлического шара, который снимается за один рабочих ход. Выбирают ее с учетом припуска на обработку. Черновые работы осуществляются за один проход. Если припуск составляет более 5 мм, то фрезерование проводят в несколько проходов, при этом на последний оставляют около 1 мм.
2. Ширина (B, мм) - ширина обрабатываемой поверхности в направлении, перпендикулярном движению подачи.
3. Подача (S) - длина перемещения заготовки относительно оси инструмента.

Выделяют несколько взаимосвязанных понятий:

• Подача на один зуб (S z , мм/зуб) - изменение положения детали при повороте фрезы на расстояние от одного рабочего зуба к следующему.
• Подача на один оборот (S об, мм/об) - перемещение конструкции при одном полном обороте фрезеровальной насадки.
• Подача за одну минуту (S мин, мм/мин) - важный режим резания при фрезеровании.

Их взаимосвязь устанавливается математематически:

S мин =S об *n= S z *z*n,

где z - количество зубьев;

n - частота вращения шпинделя, мин -1 .

На величину подачи также влияют физические и технологические свойства обрабатываемой площади, прочность инструмента и рабочие характеристики механизма подач.

Расчет скорости резания

В качестве номинального расчетного параметра принимают степень быстрого оборота шпинделя. Фактическая скорость V, м/мин зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращающихся движений:

Частота вращения фрезерного инструмента определяется:

n=(1000*V)/(π*D)

Имея информацию о минутной подаче, можно определить необходимое время для заготовки c длиной L:

Расчет режимов резания при фрезеровании и их установку актуально осуществлять перед наладкой станка. Установление рациональных заданных параметров, с учетом характеристик инструмента и материала детали, обеспечивает высокую продуктивность работ.

Невозможно идеально подобрать режим резания при фрезеровании, однако можно руководствоваться основными принципами:

1. Желательно, чтобы диаметр фрезы соответствовал глубине обработки. Это обеспечит очищение поверхности за один проход. Тут основной фактор - материал. Для слишком мягких этот принцип не действует - существует риск снятия стружки, толщиной большей, чем необходимо.
2. Ударные процессы и вибрации неминуемы. В связи с этим, увеличение значений подачи ведет к снижению скорости. Оптимально начинать работу с подачи на зуб, равной 0,15 мм/зуб, а в процессе - регулировать.
3. Частота вращения инструмента не должна быть максимально возможной. В противном случае существует риск снижения скорости резания. Ее повышение возможно с увеличением диаметра фрезы.
4. Увеличение длины рабочей части фрезы, предпочтение большого количества зубьев понижают производительность и качество обработки.
5. Ориентировочные значения скоростей для различных материалов:

• алюминий - 200-400 м/мин;
• бронза - 90-150 м/мин;
• нержавеющая сталь - 50-100 м/мин;
• пластмассы - 100-200 м/мин.

Лучше начинать со средней скоростью, а в процессе корректировать ее в меньшую или большую сторону.

Режим резания при фрезеровании важно определять не только математически или с помощью специальных таблиц. Для правильного выбора и установки оптимальных параметров для станка и нужного инструмента необходимо оперировать некоторыми особенностями и личным опытом.

Расчёт и табличное определение режимов резания при фрезеровании

Дано: Материал заготовки – Серый чугун, 210 НВ

Вид обработки – черновое торцовое фрезерование плоскости шириной В=80 мм, длиной l = 120 мм.

Припуск на обработку h = 2мм.

Заготовка – отливка.

Обработка без охлаждения.

Станок вертикально-фрезерный 6Т12

Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания; определить основное время.

Решение

1 Выбираем фрезу и устанавливаем её геометрические параметры (см. Приложение 1). Для торцового фрезерования диаметр фрезы определяется по формуле

D ф = 1,6 · В (1)

Где В – ширина фрезерования, мм.

D ф = 1,6 · 80 = 128 мм

Принимаем стандартное значение диаметра торцовой насадной фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава ВК6 по ГОСТ 9473-80 D ф = 125 мм .

Число зубьев фрезы, оснащенной твердым сплавом, определяется по формуле

Z = (0,08 ÷ 0,1)·D, (2)

Где обозначения прежние

Z = (0,08 ÷ 0,1)·125 = 10 шт.

Определим геометрические параметры торцовой фрезы: ω =35 ° ; φ 1 = 1; φ =30 ° ; α 1 = 8 ° ; α n = 12 ° ; γ = 10 ° .* 1

2 Назначаем режим резания

Глубина резания определяется по заданию t=h=2мм

Назначаем стойкость инструмента и его допустимый износ: Т = 180 мин , h з = 2 мм * 2

Назначаем подачу, мм/зуб* 3

S z = 0,2 – 0,4 мм/зуб.

Принимаем S z = 0,3 мм/зуб .

Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы, аналитическим методом по формуле

, (3)

Где С v , q, m, x, y, u, p - коэффициент и показатели степени,

С v = 445, q = 0,2, m = 0,32, x = 0,15, y =0,35, u = 0,2, p = 0

D ф – диаметр фрезы, мм;

Т – стойкость инструмента, мин;

T – глубина резания, мм;

S z – подача на зуб, мм/зуб;

В – ширина фрезерования, мм;

Z – число зубьев фрезы;

К v –

(4)

Где К м –

____________________________________________________________________________________

* 1 Дополнительные источники:

* 2 Дополнительные источники:

* 3 Если в справочной литературе дана подача на оборот S о , мм/об, необходимо найти подачу на зуб по формуле S z = S o /z, где z – число зубье

(5)

Где НВ –

N – показатель степени,

N = 0,95 ;

К п - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки,

К п = 0,8 ;

К и - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала,

К и = 1 ;

м/мин

Определим скорость резания табличным методом

V = v Т · K v , (6)

Где v Т – табличное значение скорости резания,

V Т = 126 м/мин

К v – поправочный коэффициент на скорость резания

K v = K м · K и · K n · К с · К ф · K о · K в · K φ , (7)

Где K м – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала

K м = 0,89 ;

K и - коэффициент, учитывающий материал инструмента

K и = 1,0 ;

K n - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

K n = 0,8 ;

К с - коэффициент, учитывающий шифр типовой схемы фрезерования

К с = -

К ф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности

К ф = -

K о - коэффициент, учитывающий условия обработки

K о = 1,0 ;

K в – коэффициент, учитывающий отношение фактической ширины фрезерования к нормативной

K в = 1,0 ;

K φ - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане

K φ = 1,3 .

Подставляя значения в формулу 7 и 6, получим

К v = 0,89 · 1 · 0,8 · 1 · 1 · 1,3 = 0,92

V = 126 · 0,92 = 116,6 м/мин

Определим частоту вращения шпинделя по формуле

(8)

Где V рез – аналитическая скорость резания;

об/мин

Корректируем частоту вращения по паспорту станка

N д = 315 об/мин

Определим действительную скорость резания, м/мин, по формуле

(9)

Где обозначения прежние

м/мин

Находим минутную подачу, м/мин, по формуле

S M = S z · z ·n д (10)

Где S z – подача на зуб, мм/зуб;

Z – число зубьев фрезы, шт;

N д – действительная частота вращения шпинделя, об/мин

S M = 0,3 · 10 · 315 = 945 м/мин

Корректируем подачу по паспорту станка. Принимаем S Mд = 1000 м/мин

Из формулы 10 найдем подачу на зуб

S z = мм/зуб

Определяем силу резания, Н, по формуле

, (11)

Где С p , x, y, u, q, w - коэффициент и показатели степени,

С р = 54,5; x = 0,9, y =0,74, u = 1,0, q = 1, w = 0

D ф – диаметр фрезы, мм;

T – глубина резания, мм;

S z – подача на зуб, мм/зуб;

В – ширина фрезерования, мм;

Z – число зубьев фрезы;

N – действительная частота вращения шпинделя, об/мин;

К мр – поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий обрабатываемый материал

(12)

Где НВ – фактические параметры обрабатываемого материала;

N – показатель степени,

N = 1,0 ;

Сравниваем силу резания с допустимой силой механизма станка

P z zдоп (13)

Где P zдоп = 15000 Н ;

2639

следовательно, выбранная подача допустима

Определяем крутящий момент, Н·м

(14)

Где обозначения прежние

Н·м

Находим мощность, затрачиваемую на резание, по формуле

, (15)

Где Р z – сила резания, Н;

V д – действительная скорость резания, м/мин

Сравниваем мощность резания с мощностью привода станка

N рез ≤ N шп , (16)

Где N шп – мощность шпинделя станка

N шп = N э.дв · η , (17)

Где N э.дв – мощность электродвигателя станка, кВт

N э.дв = 7,5 кВт ;

η - КПД станка

η = 0,8

N шп = 7,5 · 0,8 = 6 кВт

Так как 5,4

3 Определяем основное время, мин, по формуле

, (18)

Где L – длина пути инструмента или детали в направлении подачи, мм, определяется по формуле

L = l + l 1 + l 2 , (19)

Где l – длина обрабатываемой поверхности, мм;

L 1 – длина врезания, мм

L 1 = 19 мм ;

L 2 – длина перебега фрезы, мм

L 2 = 1 ÷ 6 мм . Принимаем l 2 = 5 мм

L = 120 + 19 + 5 = 144 мм

S М – минутная подача, м/мин;

I – число проходов

I = h|t (20)

Где h – припуск на обработку, мм;

T – глубина резания, мм.

Так как h = t, то i = 1

По формуле 18

мм

Рисунок 1 – Схема фрезерования плоскости торцовой фрезой

– машиностроителя, Т2. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.

2 Малов А.Н. Справочник технолога – машиностроителя, Т2 М.: Машиностроение, 1973 г.

3 Антонюк В.Е. и др. Краткий справочник технолога механического цеха. Минск: Беларусь, 1968 г.

4 Малов А.Н. Справочник металлиста., Т3 М.: Машиностроение, 1977 г.

5 Абрамов Ф.Н. Справочник по обработке металлов резанием. К.: Машиностроение, 1983. 239 с.

6 Общемашиностроительные нормативы режимов резания, 4.1 – М.: Машиностроение, 1974 г.

7 Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

8 Долматовский Г.А. Справочник технолога, М.: Машиностроение, 1956 г.

9 Баранчиков В.И., Жаринов А.В. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов. – М.: Машиностроение, 1990.-400 с.

Приложение 1

Выбор диаметра фрезы в зависимости от вида фрезерования

При торцовом фрезеровании диаметр фрезы определяется по формуле

D ф = 1,6 · В,

Где В – ширина фрезерования, мм.

При фрезеровании дисковыми фрезами диаметр фрезы выбирается по ГОСТ в зависимости от ширины фрезерования В.

При фрезеровании концевыми и шпоночными фрезами диаметр фрезы можно принимать равным ширине фрезерования В.

Определение числа зубьев фрезы

Число зубьев фрезы из быстрорежущей стали при черновой обработке определяется по формуле

Где D ф – диаметр фрезы, мм

При чистовой обработке

Для фрез, оснащенных твердым сплавом , число зубьев определяется следующим образом:

• для обработки чугуна z = (0,08 ÷ 0,1)·D;
• для обработки стали z = (0,04 ÷ 0,06)·D;

Для цилиндрических фрез число зубьев определяется по формуле

Где m – коэффициент, определяется по таблице 1

Таблица 1

Предварительный просмотр:

Расчёт составляющих силы резания и мощности при точении по эмпирическим формулам

Дано: Материал заготовки - Сталь 20 (σ в = 500 МПа).

Вид обработки – наружное продольное точение.

Глубина резания t = 4 мм.

Подача S о = 0,7 мм/об.

Скорость резания v = 140 м/мин.

Геометрические элементы резца: φ =45 º , φ 1 =45 º , α =8 º , γ =+10 º , λ =+5 º ,

R=1 мм, форма передней поверхности резца - радиусная с фаской.

Материал резца – Т15К6.

Станок токарно-винторезный 16К20

Необходимо: определить P z , P y ,P x ; возможность обработки

Решение

Определим составляющие силы резания по эмпирической формуле

(1)

Где С р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, материала инструмента и условий обработки;

T – глубина резания, мм;

S – подача на оборот, мм/об;

V – скорость резания, м/мин:

X, y, n – показатели степени;

К р – поправочный коэффициент на силу резания

(2)

Где К м – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К φ – коэффициент, зависящий от главного угла в плане;

К γ – коэффициент, зависящий от переднего угла;

К λ – коэффициент, зависящий от угла наклона режущей кромки;

К r – коэффициент, зависящий от радиуса при вершине. К λ

К r

K p z

0,73

K p y

0,73

0,75

K p x

0,73

1,25

Определим коэффициент на обрабатываемый материал для стали

(3)

Где σ в = 500 МПа, по заданию;

N – показатель степени, n = 0,75

Определим коэффициенты на составляющие силы резания по формуле 2, подставляя в формулу значения из таблицы 2

Определим составляющие силы резания по формуле 1, подставляя в формулу значения из таблицы 1 и 2

Определим мощность, затрачиваемую на резание, и сравним её с мощностью станка по формуле

(4)

N рез ≤ N шп , (5)

Где N шп – мощность шпинделя станка, кВт, определяется по формуле

N шп = N э.д. · η , (6)

Где N э.д. – мощность двигателя станка, кВт,

η – к.п.д. станка

N э.д. = 10 кВт; η = 0,75

Остальные обозначения прежние

N шп = 10 · 0,75 = 7,5 кВт

7,2 7,5,

следовательно, обработка возможна

Перечень использованной литературы

1 Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога – машиностроителя. Т 2. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.

2 Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

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.

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

1. При работе с нержавейкой скорость резания 45-95 м/мин. За счет добавления в состав различных химических элементов твердость и другие показатели меняются, снижается степень обрабатываемости.
2. Бронза считается более мягким составом, поэтому подобный режим при фрезеровании может выбираться в диапазоне от 90-150 м/мин. Она применяется при изготовлении самых различных изделий.
3. Довольно большое распространение получила латунь. Она применяется при изготовлении запорных элементов и различных клапанов. Мягкость сплава позволяет повысить скорость резания до 130-320 м/мин. Латуни склонны к повышению пластичности при сильном нагреве.
4. Алюминиевые сплавы сегодня весьма распространены. При этом встречается несколько вариантов исполнения, которые обладают различными эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому режим фрезерования варьирует в пределе от 200 до 420 м/мин. Стоит учитывать, что алюминий относится к сплавам с низкой температурой плавления. Именно поэтому при высокой скорости обработки есть вероятность существенного повышения показателя пластичности.

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы. Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

1. Качество получаемой поверхности. Для финишной технологической операции выбирается наибольший параметр. За счет осевого вращения с большим количеством оборотов стружка получается слишком мелкой. Для черновой технологической операции, наоборот, выбираются низкие значения, фреза вращается с меньшей скоростью, и размер стружки увеличивается. За счет быстрого вращения достигается низкий показатель шероховатости поверхности. Современные установки и оснастка позволяют получить поверхность зеркального типа.
2. Производительность труда. При наладке производства уделяется внимание и тому, какова производительность применяемого оборудования. Примером можно назвать цех машиностроительного завода, где налаживается массовое производство. Существенное снижение показателя режимов обработки становится причиной уменьшения производительности. Наиболее оптимальный показатель существенно повышает эффективность труда.
3. Степень износа устанавливаемого инструмента. Не стоит забывать о том, что при трении режущей кромки об обрабатываемую поверхность происходит ее сильный износ. При сильном изнашивании происходит изменение показателей точности изделия, снижается эффективность труда. Как правило, износ связан с сильным нагревом поверхности. Именно поэтому на производственной линии с высокой производительностью применяется оборудование, способное подавать СОЖ в зону снятия материала.

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Глубина резания

Другим наиболее важным параметром является глубина фрезерования. Она характеризуется следующими особенностями:

1. Глубина врезания выбирается в зависимости от материала заготовки.
2. При выборе уделяется внимание тому, проводится черновая или чистовая обработка. При черновой выбирается большая глубина врезания, так как устанавливается меньшая скорость. При чистовой снимается небольшой слой металла за счет установки большой скорости вращения инструмента.
3. Ограничивается показатель также конструктивными особенностями инструмента. Это связано с тем, что режущая часть может иметь различные размеры.

Глубина резания во многом определяет производительность оборудования. Кроме этого, подобный показатель в некоторых случаях выбирается в зависимости от того, какую нужно получить поверхность.

Мощность силы резания при фрезеровании зависит от типа применяемой фрезы и вида оборудования. Кроме этого, черновое фрезерование плоской поверхности проводится в несколько проходов в случае, когда нужно снять большой слой материала.

Особым технологическим процессом можно назвать работу по получению пазов. Это связано с тем, что их глубина может быть довольно большой, а образование подобных технологических выемок проводится исключительно после чистовой обработки поверхности. Фрезерование т-образных пазов проводится при применении специального инструмента.

Подача

Понятие подачи напоминает глубину врезания. Подача при фрезеровании, как и при проведении любой другой операции по механической обработке металлических заготовок, считается наиболее важным параметром. Долговечность применяемого инструмента во многом зависит от подачи. К особенностям этой характеристики можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Какой толщины материал снимается за один проход.
2. Производительность применяемого оборудования.
3. Возможность проведения черновой или чистовой обработки.

Довольно распространенным понятием можно назвать подачу на зуб. Этот показатель указывается производителем инструмента, зависит от глубины резания и конструктивных особенностей изделия.

Как ранее было отмечено, многие показатели режимом резания связаны между собой. Примером можно назвать скорость резания и подачу:

1. При увеличении значения подачи скорость резания снижается. Это связано с тем, что при снятии большого количества металла за один проход существенно повышается осевая нагрузка. Если выбрать высокую скорость и подачу, то инструмент будет быстро изнашиваться или попросту поломается.
2. За счет снижения показателя подачи повышается и допустимая скорость обработки. При быстром вращении фрезы возможно существенно повысить качество поверхности. На момент чистового фрезерования выбирается минимальное значение подачи и максимальная скорость, при применении определенного оборудования можно получить практически зеркальную поверхность.

Довольно распространенным значением подачи можно назвать 0,1-0,25. Его вполне достаточно для обработки самых распространенных материалов в различных отраслях промышленности.

Ширина фрезерования

Еще одним параметром, который учитывается при механической обработки заготовок считается ширина фрезерования. Она может варьировать в достаточно большом диапазоне. Ширина выбирается при фрезеровке на станке Have или другом оборудовании. Среди особенностей отметим следующие моменты:

1. Ширина фрезерования зависит от диаметра фрезы. Подобные параметры, которые зависят от геометрических особенностей режущей части, не могут регулироваться, учитываются при непосредственном выборе инструмента.
2. Ширина фрезерования также оказывает влияние на выбор других параметров. Это связано с тем, что при увеличении значения также увеличивается количество материала, который снимается за один проход.

В некоторых случаях ширина фрезерования позволяет получить требуемую поверхность за один проход. Примером можно назвать случай получения неглубоких канавок. Если проводится резание плоской поверхности большой ширины, то число проходов может несколько отличаться, рассчитывается в зависимости от ширины фрезерования.

Как выбрать режим на практике?

Как ранее было отмечено, в большинстве случаев технологические карты разработаны специалистом и мастеру остается лишь выбрать подходящий инструмент и задать указанные параметры. Кроме этого, мастер должен учитывать то, в каком состоянии находится оборудование, так как предельные значения могут привести к возникновению поломок. При отсутствии технологической карты приходится проводить выбор режимов фрезерования самостоятельно. Расчет режимов резания при фрезеровании проводится с учетом следующих моментов:

1. Типа применяемого оборудования. Примером можно назвать случай резания при фрезеровании на станках ЧПУ, когда могут выбираться более высокие параметры обработки по причине высоких технологических возможностей устройства. На старых станках, которые были введены в эксплуатацию несколько десятков лет назад, выбираются более низкие параметры. На момент определения подходящих параметров уделяется внимание и техническому состоянию оборудования.
2. Следующий критерий выбора заключается в типе применяемого инструмента. При изготовлении фрезы могут применяться различные материалы. К примеру, вариант исполнения из быстрорежущей качественной стали подходит для обработки металла с высокой скоростью резания, фреза с тугоплавкими напайками предпочтительно выбирается в случае, когда нужно проводить фрезерование твердого сплава с высоким показателем подачи при фрезеровании. Имеет значение и угол заточки режущей кромки, а также диаметральные размер. К примеру, с увеличением диаметра режущего инструмента снижается подача и скорость резания.
3. Тип обрабатываемого материала можно назвать одним из наиболее важных критериев, по которым проводится выбор режима резания. Все сплавы характеризуются определенной твердостью и степенью обрабатываемости. К примеру, при работе с мягкими цветными сплавами могут выбираться более высокие показатели скорости и подачи, в случае с каленной сталью или титаном все параметры снижаются. Немаловажным моментом назовем то, что фреза подбирается не только с учетом режимов резания, но и типа материала, из которого изготовлена заготовка.
4. Режим резания выбирается в зависимости от поставленной задачи. Примером можно назвать черновое и чистовое резание. Для черного свойственна большая подача и небольшой показатель скорости обработки, для чистовой все наоборот. Для получения канавок и других технологических отверстий и вовсе показатели подбираются индивидуально.

Как показывает практика, глубина резания в большинстве случаев делится на несколько проходов при черновой обработке, при чистовой он только один. Для различных изделий может применяться таблица режимов, которая существенно упрощает поставленную задачу. Встречаются и специальные калькуляторы, проводящие вычисление требуемых значений в автоматическом режиме по введенным данным.

Выбор режима в зависимости от типа фрезы

Для получения одного и того же изделия могут применяться самые различные виды фрез. Выбор основных режимов фрезерования проводится в зависимости от конструктивных и других особенностей изделия. Режимы резания при фрезеровании дисковыми фрезами или другими вариантами исполнения выбираются в зависимости от нижеприведенных моментов:

1. Жесткости применяемой системы. Примером можно назвать особенности станка и различной оснастки. Новое оборудование характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего появляется возможность применения более высоких параметров обработки. На старых станках жесткость применяемой системы снижается.
2. Уделяется внимание и процессу охлаждения. Довольно большое количество оборудования предусматривает подачу СОЖ в зону обработки. За счет подобного вещества существенно снижается температура режущей кромки. СОЖ должна подаваться в зону снятия материала постоянно. При этом также удаляется и образующаяся стружка, что существенно повышает качество резания.
3. Стратегия обработки также имеет значение. Примером можно назвать то, что получение одной и той же поверхности может проводится при чередовании различных технологических операций.
4. Высота слоя, который может сниматься за один проход инструмента. Ограничение может зависеть от размера инструмента и многих других геометрических особенностей.
5. Размер обрабатываемых заготовок. Для больших заготовок требуется инструмент с износостойкими свойствами, который при определенных режимах резания сможет не нагреваться.

Учет всех этих параметров позволяет подобрать наиболее подходящие параметры фрезерования. При этом учитывается распределение припуска при фрезеровании сферическими фрезами, а также особенности обработки концевой фрезой.

Классификация рассматриваемого инструмента проводится по достаточно большому количеству признаков. Основным можно назвать тип применяемого материала при изготовлении режущей кромки. К примеру, фреза ВК8 предназначена для работы с заготовками из твердых сплавов и закаленной стали. Рекомендуется применять подобный вариант исполнения при невысокой скорости резания и достаточной подаче. В тоже время скоростные фрезы могут применяться для обработки с высоким показателем резания.

Как правило, выбор проводится с учетом распространенных таблиц. Основными свойствами можно назвать:

1. Скорость резания.
2. Тип обрабатываемого материала.
3. Тип фрезы.
4. Частота оборотов.
5. Подача.
6. Тип проведенной работы.
7. Рекомендуемая подача на зуб в зависимости от диаметра фрезы.

Использование нормативной документации позволяет подобрать наиболее подходящие режимы. Как ранее было отмечено, разрабатывать технологический процесс должен исключительно специалист. Допущенные ошибки могут привести к поломке инструмента, снижению качества поверхности заготовки и допущению погрешностей в инструментах, в некоторых случаях, поломке оборудования. Именно поэтому нужно уделять много внимания выбору наиболее подходящего режима резания.

Выбор режима в зависимости от материала

Все материалы характеризуются определенными эксплуатационными характеристиками, которые также должны учитываться. Примером можно назвать фрезерование бронзы, которое проводится при скорости резания от 90 до 150 м/мин. В зависимости от этого значения выбирается величина подачи. Сталь ПШ15 и изделия из нержавейки обрабатываются при применении других показателей.

При рассмотрении типа обрабатываемого материала уделяется внимание также нижеприведенным моментам:

1. Твердости. Наиболее важной характеристикой материалов можно назвать именно твердость. Она может варьировать в большом диапазоне. Слишком большая твердость делает деталь прочной и износостойкой, но при этом усложняется процесс обработки.
2. Степени обрабатываемости. Все материалы характеризуются определенной степенью обрабатываемостью, зависящая также от пластичности и других показателей.
3. Применение технологии улучшения свойств.

Довольно распространенным примером можно назвать проведение закалки. Подобная технология предусматривает нагрев материала с последующим охлаждением, после чего показатель твердости существенно повышается. Также часто проводится ковка, отпуск и другие процедуры изменения химического состава поверхностного слоя.

В заключение отметим, что сегодня можно встретить просто огромное количество различных технологических карт, которые достаточно скачать и использовать для получения требуемых деталей. При их рассмотрении уделяется внимание типу материала заготовки, виду инструмента, рекомендуемому оборудованию. Самостоятельно разработать режимы резания достаточно сложно, при этом нужно делать предварительную проверку выбранных параметров. В противном случае может пострадать как инструмент, так и применяемое оборудование.

Главная » Стройматериалы » Пример расчета силы резания при фрезеровании. Расчет режима резания при фрезеровании