Чтобы добиться стабильной, высокопроизводительной работы фрезерного станка и сохранить инструмент от преждевременного износа, нужно правильно выбрать режим резания. Для разных видов материалов необходимо задавать разные параметры обработки, то есть перенастраивать величину подачи, скорость резания, частоту вращения заготовки\инструмента станка.
В этой статье мы расскажем об основных параметрах режимов фрезерной обработки и методике их определения.
Несоблюдение режимов резания может привести к поломке инструмента.
Суть процесса фрезерования состоит в снятии верхнего слоя материала с заготовки с помощью режущей фрезы. Инструмент касается поверхности заготовки в точно заданных местах: там, где необходимо сделать отверстие, паз и т.д.. Во время резания материала образуется стружка, которая отводится из зоны резки в установленном направлении.
В процессе обработки фреза вращается вокруг своей оси и двигается вперед. Кроме того, инструмент перемещается между разными точками отработки, движение подачи также производит заготовка, закрепленная на столе станка.
На фрезерном станке можно производить обдирочные работы, черновую и чистовую обработку, в некоторых случаях операции по доводке, а также обрабатывать канавки, нарезать зубья и резьбу, торцевать заготовки, сверлить отверстия и даже гравировать. Для каждой операции подбирается необходимая фреза и определенные элементы режимов резания – скорость, подача и глубина резания. Кстати, ранее мы подробнее рассказывали о видах работ на фрезерном станке.
Большое разнообразие фрез позволяет выполнять на фрезерном станке разные типы операций.
Параметры резания – это комплекс характеристик, которые необходимо задать для обработки заготовки в соответствии с технологическим маршрутом конкретным режущим инструментом.
Основными параметрами резки являются:
К дополнительным параметрам относятся: ширина фрезерования, материал заготовки, диаметр фрезы, число режущих кромок и прочие характеристики, влияющие на конечный результат фрезерования.
С учетом этих характеристик, при настройке станка выбирают оптимальное количество оборотов шпинделя и подачу в мм/мин.
Этот параметр обозначает длину пути, которую за единицу времени (обычно за минуту) проходит наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.
Скорость резания зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращения
При расчете параметров режима работы фрезерного станка длину пути вычисляют по формуле:
L = l*n = π* Dc * n, где
π – константа, равная 3,14;
Dc – диаметр фрезы, мм;
n – частота вращения, об/мин.
Диаметр фрезы измеряется в мм, а скорость резания в м/мин, поэтому формула для ее определения имеет вид:
Vc = (π * Dc * n) / 1000
Частоту вращения можно выбрать, ориентируясь на вид материала обработки. Есть специальные справочные таблицы.
Рекомендую при работе пользоваться справочником технолога - машиностроителя (А.Г. Косилова - Справочник технолога - машиностроителя - Том 1 и 2). Он находится в доступе в сети. Там можно найти все поправочные коэффициенты для максимально точных расчетов.
Материал
Частота вращения, об/мин
Нержавеющая сталь
45–95
Бронза
90–150
Латунь
130–320
Алюминий и сплавы на его основе
200–420
На практике часто возникает необходимость в обратной операции, когда нужно определить частоту вращения фрезы. Делать это лучше не по таблице, а с помощью формулы:
n = 1000 * Vc / π * Dc
Под этим термином понимают расстояние, на которое продвигается заготовка/фреза при повороте фрезы на один шаг. Также используют понятие «угол между зубьями». Параметр измеряется в мм/зуб.
На рисунке наглядно показаны направление подачи стола и подача на зуб
Формула для расчета подачи на зуб имеет вид:
fz = Vf / n * Zn, где
Vf – скорость подачи стола фрезерного станка;
Zn – число зубьев фрезы.
Соответственно, для расчета подачи стола при известной величине fz применяют формулу:
Vf = fz * n * Zn
Скорость резания и подача на зуб зависят от материала обработки, подобрать необходимые значения можно по справочным таблицам.
Скорость резания, м/мин
Подача, мм/зуб
Алюминий
120–500
0,01–0,08
Медь, латунь, бронза
120–250
0,01–0,07
Чугун
40–60
0,005–0,04
Сталь
35–50
0,005–0,03
Титан
20–30
На практике также часто возникает необходимость рассчитать подачу на оборот – расстояние, на которое продвигается заготовка/фреза за время полного оборота фрезы вокруг своей оси. Показатель измеряется в мм/об и рассчитывается по формуле:
fn = Vf / n
Это толщина слоя материала, который фреза снимает с заготовки за один проход. Чем выше требуемая точность обработки, тем меньшей должна быть глубина резания. Так, при черновой обработке это параметр может составлять до 8 мм, при чистовой – не должен превышать 1 мм.
Расчет режима резания при фрезеровании на станке с ЧПУ предполагает определение объема удаляемого материала. Этот параметр вычисляют формуле:
Q = (ap * ae * Vf) / 1000, где
ap – глубина резания;
ae – ширина фрезерования.
Обработка заготовок на станках с ЧПУ производится со скоростью в 5–10 раз больше, чем на обычном фрезерном станке, что обеспечивает:
Зная скорость резания и диаметр фрезы, рассчитать время обработки можно по формуле:
Тс = 1000 * Vc / π * Dc
Современные станки и ЧПУ существенно облегчают выбор оптимального режима фрезерования. Специальные программы позволяют быстро рассчитать требуемые параметры исходя из заданной операции, выбранного инструмента и материала заготовки.