Режимы резания при фрезерной обработке

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. 

Какие работы выполняют на фрезерном станке

Большое разнообразие фрез позволяет выполнять разные типы операций.

• Расчет режима фрезерования производят по формулам и с использованием справочных таблиц. Сегодня рабочие режимы 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 

Скорость резания

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  длину пути вычисляют по формуле:

π – константа, равная 3,14;

D_c – 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:

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.

На практике часто возникает необходимость в обратной операции, когда нужно определить частоту вращения фрезы. Делать это лучше не по таблице, а с помощью формулы:

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.

На рисунке наглядно показаны направление подачи стола и подача на зуб

Формула для расчета подачи на зуб имеет вид:

V_f – скорость подачи стола фрезерного станка;

Z_n – число зубьев фрезы.

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

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

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:

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:

a_p – глубина резания;

a_e – 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:

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.