Режимы резания при фрезерной обработке
Оборудование

Режимы резания при фрезерной обработке

Время чтения: 11 мин.

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.

Нарушение режима резания - поломка фрезы.jpg

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.

Набор необходимых фрез оператору ЧПУ.jpg

Большое разнообразие фрез позволяет выполнять на фрезерном станке разные типы операций.

  • Расчет режима фрезерования производят по формулам и с использованием справочных таблиц. Сегодня рабочие режимы на фрезерных станках ЧПУ рассчитываются программным путем с помощью применения специального ПО (CAD\CAM системы), что минимизирует вероятность ошибок.

Параметры режима резания при фрезеровании

Параметры резания – это комплекс характеристик, которые необходимо задать для обработки заготовки в соответствии с технологическим маршрутом конкретным режущим инструментом.

Основными параметрами резки являются:

  • скорость резания, м/мин;
  • подача на зуб, мм/зуб;
  • глубина резания, мм;
  • время фрезерования, мин.

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.

Расчет режимов обработки фрезерного станка

Скорость резания

Этот параметр обозначает длину пути, которую за единицу времени (обычно за минуту) проходит наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.

схема зависимости диаметра фрезы и ее скорости вращения.jpg

Скорость резания зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращения

При расчете параметров режима работы фрезерного станка длину пути вычисляют по формуле:

длина пути при фрезеровании.jpg, 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:

скорость резания.jpg

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:

частота вращения фрезы.jpg

Подача на зуб

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.

элементы режима резания при фрезеровании.jpg

На рисунке наглядно показаны направление подачи стола и подача на зуб

Формула для расчета подачи на зуб имеет вид:

подача на зуб 1.jpg, где

Vf – скорость подачи стола фрезерного станка;

Zn – число зубьев фрезы.

Соответственно, для расчета подачи стола при известной величине fz применяют формулу:

скорость подачи стола фрезера.jpg

Скорость резания и подача на зуб зависят от материала обработки, подобрать необходимые значения можно по справочным таблицам.

Материал

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

0,005–0,04

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:

оборотная подача.jpg

Глубина резания

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:

Объем удаляемого материала.jpg, где

ap – глубина резания;

ae – ширина фрезерования.

Время фрезерования

Обработка заготовок на станках с ЧПУ производится со скоростью в 5–10 раз больше, чем на обычном фрезерном станке, что обеспечивает:

  • снижение силы резания;
  • перераспределение тепла в зоне обработки, а значит, снижение износа инструмента;
  • улучшение качества обработки поверхности;
  • увеличение объема резания, то есть производительности труда.

Зная скорость резания и диаметр фрезы, рассчитать время обработки можно по формуле:

Время обработки.jpg

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.

Антон Лохно
Автор статьи
Антон Лохно
Продакт менеджер

Связаться с автором
Николай
Обычная статья которых десятки и все одинаковые на практике пользы мало.

Сделали бы пару примеров для фрезы с пластинами и твердосплавной фрезы.

Как на такой инструмент настроить параметры ?
На какую глубину производить съем?
На пластине и фрезе обычно написаны 2 параметра скорость Vc  и подача Fz как пользоваться этими параметрами?
ИмяЦитировать0
Guest
Автор не понимает даже основных моментов... По такой логике, алюминий при  v=500 м/мин, станок отфрезерует полкилометра за одну минуту )))
ИмяЦитировать0
Guest
Цитата
Николай
Обычная статья которых десятки и все одинаковые на практике пользы мало.

Сделали бы пару примеров для фрезы с пластинами и твердосплавной фрезы.

Как на такой инструмент настроить параметры ?
На какую глубину производить съем?
На пластине и фрезе обычно написаны 2 параметра скорость Vc  и подача Fz как пользоваться этими параметрами?
Vc это скорость резания. Fz это подача на зуб
ИмяЦитировать0
Guest
Цитата
Guest
Автор не понимает даже основных моментов... По такой логике, алюминий при  v=500 м/мин, станок отфрезерует полкилометра за одну минуту )))
Это скорость резания а не подача. Вам бы подучить теорию
ИмяЦитировать0
Guest
Все правильно он написал.При скорости резание в 500м/мин.Подача на зуб 0,08 мм/зуб
Возьмем фрезу ф20 с числом зубьев 3.
Первое считаем обороты шпинделя (1000*500)/(3,14*20)=7961об/мин
Дальше считаем подачу на зуб 0,08*3*7961=1910мм/мин
Можно и время вычислить возьмем 0,5 км = 500000мм, 500000/1910=261минута.
4 часа 36 минут  
ИмяЦитировать0
Guest
Не согласна с утверждением: "Частоту вращения можно выбрать,  ориентируясь на вид материала обработки. Есть специальные справочные  таблицы". И в справочнике Косиловой, и в нормативах режима резания, и в  каталогах производителей режущего инструмента рекомендуется скорость  резания, а не частота!

Уважаемый автор ниже приводит табличные  данные, скорее относимые к скорости резания, нежели к частоте вращения.  Как вообще можно указывать единые обороты только по виду обрабатываемого  материала?! Для каждого диаметра фрезы "обороты" будут меняться для  сохранения заданной скорости резания. Например, согласно таблице из  статьи[TABLE][TR][TH]

 Материал

[/TH] [TH]

 Частота вращения, об/мин

[/TH][/TR][TR][TD]

Нержавеющая сталь

[/TD][TD]

45–95

[/TD][/TR][/TABLE]Т.е., одинаковая частота будет и для торцовой фрезы Ф100, и для концевой Ф10? Если же принять, что важны и условия обработки, то все еще сложнее.
Автор  рекомендует использовать справочник Косиловой - прекрасный выбор,  "библия технолога". Но! В справочнике элементы режима резания обозначены  по-советски (s - подача, В - ширина резания, t - глубина резания), а в  статье далее указаны обозначения элементов режима только по ISO. Это  тоже не способствует системному пониманию вопроса назначения режима.
И последнее: "Сегодня рабочие режимы на фрезерных станках ЧПУ  рассчитываются программным путем с помощью применения специального ПО  (CAD\CAM системы)". Если можно, укажите название именно CAD/CAM системы,  позволяющей выполнять именно расчет режима. Не могу понять, что именно  под этим подразумевается: автоматический пересчет скорости в обороты по  классической формуле 1000v/"пи Дэ"? Подачу, глубину резания и скорость  резания все равно назначает человек, насколько я в курсе. Если подача и  скорость в САМ привязана к типу инструмента/материалу, то это тоже не  расчет, а выбор.
  Вся информация в данном комментарии направлена исключительно на содержание статьи и исключительно в целях ее оптимизации )
ИмяЦитировать0
Markus
Статья полный шлак, как чел с опытом могу сказать что лучше бы удалить это да побыстрее, не позорьтесь
ИмяЦитировать0
Комментировать