Выбор режимов резания при фрезеровании

20.03.2020

Выбор режимов резания при фрезеровании

Фрезерный станок – универсальный аппарат для металлообработки, на нем можно сделать большинство операций в короткие сроки. Но для каждой отдельной процедуры, для каждого обрабатываемого материала необходимо подстраиваться. Мы расскажем, как произвести расчет режимов и скорости резания при фрезеровании по формулам и таблицам.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Суть процесса

Технологически это снятие верхнего слоя сырья с поверхности. В результате получается стружка, которая отводится в выбранном направлении. Смысл в том, что режущая кромка касается определенных точек – тех, где необходимо создать паз или другое отверстие.

Заготовка из металла, пластика или дерева, оргстекла помещается на прочную станину и надежно закрепляется несколькими зажимами. Далее выбирается подходящее оборудование. Он зажимается в станке на движущимся шпинделе.

Резец погружается в материал на определенную глубину. Когда включается электродвигатель, резак начинает движение – вокруг своей оси или вперед, как при дисковом инструменте. Одновременно с этим выбирается подача – это передвижение заготовки и/или режущей кромки.

Вместе с нажимом под воздействием механического давления происходит обработка – постепенно убирается верхний слой поверхности.

Цель фрезеровки – глубокая черновая или чистовая металлообработка, а также в зависимости от фрезы и задачи, это может быть:

  • создание определенного профиля – вырезка канавок, пазов;
  • нарезка зубцов на зубчатых колесах и прочих деталях;
  • поддержание определенной формы элемента;
  • сверление отверстий;
  • нарезание внутренней и внешней резьбы;
  • обрезка торцов;
  • художественное вытачивание узоров и гравировка.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Весь процесс отличается прерывистым характером – фрезеровщик делает паузы, чтобы направить резец, задать скорость и направление движения. Основные подачи:

  • вращательная;
  • перемещение по горизонтали и вертикали.

Особенности выбора режима резания фрез при фрезеровании

Стоит отметить, что есть несколько этапов металлообработки:

  • Обдирной – очень грубое снятие верхнего слоя, часто заключается в устранении явных дефектов, а также в том, что убирается ржавчина.
  • Черновой – обработка первичного типа, когда нужно устранить поверхность и снять стружку. При этом класс точности и шероховатости довольно низкий. Припуск оставляется достаточно большой – до 7 мм.
  • Получистовой. На этой стадии производится зачистка и подготовка к финальным этапам. Особенность в том, что выбирается более тонкий инструмент, стружка получается тоньше, а точность увеличивается до 4-6 класса.
  • Чистовой – Часто это последний уровень обработки, достигается оптимальная шероховатость. Размеры подгоняются очень точно.
  • Тонкий (финишный) – сверхточное фрезерование на высоких скоростях. Снимается минимальная металлическая пыль.
  • Шлифование – применяются резцы с напылением из абразивных частиц.

Выбор режимов резания при фрезеровании

В зависимости от этапа делается расчет режимов резания при фрезеровании – его можно произвести онлайн или воспользоваться формулами и таблицами. Соответственно, выбирается тип сверла.

Выбор инструмента

В качестве оснастки фрезерных станков используются различные фрезы. Это приспособления для резки, изготовленные из инструментальной стали высокой прочности. Есть множество признаков, согласно которым происходит классификация:

  • по материалу их режущих элементов;
  • по расположению режущих частей зубьев;
  • по виду заточки зубьев;
  • по направлению зубьев (винтовые, наклонные и т.д.);
  • по конструкции изделия (составное, цельное, сборное);
  • по виду крепления режущих элементов.
  • по назначению – название резца созвучно с задачей фрезеровщика. Рассмотрим некоторые из разновидностей.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Для плоских поверхностей

В основном при обработке плоскостей применяются цилиндрические и торцевые фрезы, а также дисковые – для распиловки. Если инструмент в виде цилиндра, то он может быть нескольких типов – с цельными или сменными режущими краями. Крупные монолитные обычно применяются на первых стадиях металлообработки, при черновых работах, в то время как небольшие и разборные – для чистовой.

Торцевой резец больше подходит для протяженных заготовок. Тогда ее зубья могут быть по бокам – с торца. Если это большой складной инструмент, то его используют, соответственно, для широких поверхностей.

Использование твердосплавных резцов обязательно, если вы имеете удовольствие работать с плохо обрабатываемыми тугоплавкими материалами. Но стоит учесть, что понадобится защитная ширина и протяженность режущей кромки, тогда будет отходить хорошая стружка.

Для художественного фрезерования

Декоративные металлические вставки пользуются особенной популярностью в интерьере жилья или офисного помещения, но также такие элементы можно добавлять при проектировании автомобилей, при гравировке любых изделий, например, наручных часов, и в прочих случаях.

В основном для этих целей применяются концевые или дисковые насадки. Более современный, производительный и точный способ – использование лазерных станков с ЧПУ, они быстро и идеально верно повторяют заданные контуры, наносят углубления и узоры. Их можно приобрести в интернет-магазине https://stanokcnc.ru/.

Режимы резания при фрезеровании концевыми или пазовыми фрезами идеально подходят для создания паза, канавки.

Они могут иметь от 1 до 4 и более заходов, различную ширину и длину зубцов, сменные насадки или монолитные. Изготавливаются они из любого пригодного материала.

Большое многообразие позволяет выбрать инструмент в зависимости от назначения. К слову, они подходят как для ручного управления станком, так и для числового.

Дисковые прекрасно справляются со множеством задач – начиная от грубой и быстрой распиловки, заканчивая тонкой, практически ювелирной работой по декоративному металлическому элементу.

Для обработки кромок

К сожалению, не каждый срез обладает идеальными характеристиками: гладкий, без зацепок и заусенцев, с правильным классом шероховатости и точности. То же касается всех углов – к ним сложно подобраться, по крайней мере не так легко, как к прямой поверхности. Для этого используют следующие насадки:

  • Отрезная и шлицевая могут быть применимы для отделения одной части материала от основного массива.
  • С помощью угловой можно обрабатывать углы и край. При этом есть две разновидности данного инструмента – с одной и двумя режущими кромками.
  • Фасонная применяется для деталей с нестандартным и сложным изгибом – для круглых, вогнутых поверхностей. Очень часто используется для нарезания некоторого крепежного инструментария.

Обычно все из представленных видов имеют варианты с монолитным изготовлением из твердоплавкого сырья, а также складные – со съемными насадками. Первый вариант больше подходит для черновой металлообработки, а второй – для чистовой и тонкой.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Как посчитать режимы и скорость резания по параметрам

При выборе количества оборотов необходимо смотреть на множество факторов, каждый из которых имеет значение. Есть специальные таблицы для расчета, их мы приведем ниже. А пока познакомимся с важными особенностями.

Ширина фрезерования

Это то, как много будет в единый момент времени сниматься стружки с заготовки. Конечно, чем больше, тем выше продуктивность. Но это может повлиять на качество, особенно если лезвие не одинаково заточено по всей длине режущей кромки, а также если в обрабатываемом материале есть прочные включения, которые могут повредить саму инструментальную сталь. Особенности:

  • Ширина среза зависит напрямую от того, какой диаметр у инструмента. Таким образом, параметр не регулируется во время выбора режима резания на фрезерном станке, но имеется в виду фрезеровщиком, когда он устанавливает определенную оснастку.
  • Использование таких резаков приводит к изменению других параметров, все они взаимосвязаны. В частности, снижается срок эксплуатации насадки, если есть неблагоприятные условия на 75%. Таким образом, мы рекомендуем увеличивать ширину среза только в случае, если вы точно уверены в высоком качестве стали, а также в остальных факторах.

Положительно сказываются фрезы большого диаметра на количество проходов. Обычно требуется много раз пройтись по одному месту, но, например, при создании неглубоких канавок можно ограничиться одним разом.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Глубина резания

Это расстояние, которое определяется от поверхности обрабатываемой детали до предполагаемой линии среза. То есть то, какой будет убран слой. Особенности:

  • Зависимость от материала: не каждая сталь позволит делать глубокие канавки, хрупкие сплавы могут переломиться.
  • Черновая обработка позволяет задавать большую глубину резки, даже припуска на нее определяются сразу до 8 мм, в то время как чистовая – нет. Чем выше предполагаемая точность, тем меньше глубина.
  • Естественное ограничение – длина режущей кромки инструмента.

Параметр определяет производительность оборудования, потому что при небольшом расстоянии за один проход приходится тратить в два-три раза больше времени.

Скорость

Это период, за который материал проходит полное изменение на нужную глубину при заданных прочих параметрах. От него напрямую зависит производительность, а также аккуратность среза и длительность эксплуатации рабочего инструмента.

Дадим приблизительные рекомендации, которые ориентированы на сырье:

Сплав Количество оборотов в минуту
Нержавейка – обладает составом, сложным к обработке из-за включения определенных химических веществ. 45 – 95
Бронза – очень мягкая, не имеет твердых включений, поэтому с ней можно работать на высоких скоростях. 90 – 150
Латунь – можно работать очень быстро, но нужно учесть, что при повышении нагрева материал становится очень пластичным, может непроизвольно деформироваться, поэтому нужно использовать охлаждающие составы. 130 – 320
Алюминий. Характерно уточнение, как и для латуни, насчет температурного режима. Вторая особенность – большое разнообразие алюминиевых сплавов, в которых нужно разбираться. 200 – 420
Читайте также:  Номинальный диаметр резьбы винта

Частота вращения

По сути, этим термином также называется скорость, поскольку именно от количества оборотом вращения шпинделя, который держит резец, зависит быстрота. Мы рекомендуем не доверять таблицам, а произвести расчет самостоятельно по формуле: n=1000 V/ π*D, где:

  • n – частота вращения;
  • π – число Пи;
  • V – рекомендуемые обороты резания;
  • D – диаметр.

Подача на зуб: формула

Этим термином определяется движение заготовки навстречу фрезе. От него многое зависит, в том числе:

  • насколько много можно снять стали за один проход;
  • общая производительность механизма;
  • какую обработку можно произвести: черновую или чистовую.

 Этот показатель относится уже именно к инструменту, он характеризует то, как перемещается стол станка относительно зубца за один период его вращения.

Формула: S=fz*z*n(мм/мин), где:

  • fz – подача на зуб;
  • z – количество зубьев;
  • n – частота вращения шпинделя, как ее вычислять, написано ранее.

Результат записывается в мм/мин.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Так как все параметры взаимосвязаны, приведем такой пример.

Когда увеличивается темп всего аппарата, обороты снижаются, потому что становится больше осевая нагрузка.

Режимы и минутная подача на зуб при фрезеровании исходя из материала, в таблице 

Сплав Скорость в метрах в минуту Мм
Латунь, бронза, медь 120 – 250 0,01 – 0,07
Алюминий 120 – 500 0,01 – 0,08
Магний 150 – 300 0,01 – 0,075
Сталь 35 – 50 0,005 – 0,03
Чугун 40 – 60 0,005 – 0,04
Титан 20 – 30 0,005 – 0,04

Рекомендации при выборе режима на практике

При подборе учитывайте:

  • диаметр, рабочую глубину, угол наклона, количество режущих кромок, основу и качество создания фрезы;
  • количество заходов и размер;
  • из чего сделана заготовка;
  • собственное умение.

По словам фрезеровщиков с большим опытом, никакие таблицы и учебники не могут научить правильно выставлять последовательность действий. Это можно сделать только после проб и ошибок, а также по прошествии определенного времени, за которое ты подготовишься к постоянной работе с данным станком.

Таблица режимов по неметаллическим веществам

Вид работы Материал Частота вращения, об/мин Подача, мм/мин
Выборка Акрил 18000 900
3D обработка Древесина 18 – 24 тысячи 1800-3000
Раскрой Композит 15000-18000 1500-2400

В зависимости от типа фрезы

Обращайте внимание на:

  • вид оснастки;
  • качество ее изготовления;
  • размер;
  • количество зубцов;
  • глубину захода режущей кромки;
  • основу;
  • конструкцию – цельная или сборная.

В зависимости от материала

Смотрите на характеристики:

  • плотность;
  • прочность;
  • хрупкость;
  • плавкость при повышении температуры;
  • наличие твердых вкраплений;
  • добавление легирующих веществ;
  • внешние загрязнения, в том числе ржавчину.

Рекомендуем определять режим, исходя из приведенных выше таблиц.

Полезные советы

  • Всегда работайте в защитной одежде защищайте руки и ноги, тело и лицо, надевайте маску или специальные очки – горячая стружка, окалина может попасть на кожу или слизистые оболочки и оставить ожог.
  • Если вы занимаетесь профессиональным производством, закупайте оборудование, оснащенное числовым пультом управления, поскольку это увеличивает быстроту обработки, то есть производительность и точность. Хорошие станки с ЧПУ можно заказать в https://stanokcnc.ru/.
  • Всегда сначала приспособьтесь, привыкните к новому оборудованию, и только потом начинайте ответственную фрезеровку.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Вывод

Мы рассказали про скорость и режимы резания. Будьте внимательны и аккуратны при работе с металлом.

Расчет режимов резания (фрезеровки)

  • Основными параметрами задающими режимы резания являются:
  • -Частота вращения вала шпинделя (n)-Скорость подачи (S)-Глубина фрезерования за один проход
  • Требуемая частота вращения зависит от:
  • -Типа и характеристик используемого шпинделя-Режущего инструмента-Обрабатываемого материала
  • Частота вращения шпинделя вычисляется по следующей формуле:

Выбор режимов резания при фрезеровании

D – Диаметр режущей части рабочего инструмента, ммπ – число Пи, 3.14V – скорость резания (м/мин) — путь пройденный точкой (краем) режущей кромки фрезы в минуту.

Скорость резания (V) берется из справочных таблиц (См ниже).

Обращаем ваше внимание на то, что скорость подачи (S) и скорость резания (V) это не одно и  то же!!!

При расчетах, для фрез малого диаметра значение частоты вращения шпинделя может получиться больше, чем количество оборотов, которое в состоянии обеспечить шпиндель. В данном случае за основу дальнейших расчетов величины (n) берется фактическая максимальная частота вращения шпинделя.

Скорость подачи (S) – скорость перемещения режущего инструмента (оси X/Y), вычисляется по формуле:

Выбор режимов резания при фрезеровании

fz — подача на один зуб фрезы (мм)z — количество зубьев фрезыn — частота вращения шпинделя (об/мин)Подача на зуб берется из справочных таблиц по обработке тех или иных материалов.

Таблица для расчета режимов резания:

Выбор режимов резания при фрезеровании

После теоретических расчетов по формулам требуется подкорректировать значение скорости подачи. Необходимо учитывать жесткость станка. Для станков с высокой жесткостью и качеством механики значения скорости подачи выбираются ближе к максимальным расчетным. Для станков с низкой жесткостью следует выбрать меньшие значения скорости подачи.

Глубина фрезерования за один проход (ось Z) зависит от жесткости фрезы, длины режущей кромки и жесткости станка. Подбирается опытным путем, в ходе наблюдения  за работой станка, постепенным увеличением глубины резания. Если при работе возникают посторонние вибрации, получаемый рез низкого качества – следует уменьшить глубину за проход и произвести коррекцию скорости подачи.

Скорость врезания по высоте (ось Z) следует выбирать примерно 1/3 – 1/5 от скорости подачи (S).

Краткие рекомендации по выбору фрез:

При выборе фрез нужно учитывать следующие их характеристики:-Диаметр и рабочая длина. Геометрия фрезы.-Угол заточки-Количество режущих кромок-Материал и качество изготовления фрезы.Лучше всего отдавать предпочтение фрезам имеющих максимальный диаметр и минимальную длину для выполнении конкретного вида работ.

Короткая фреза большого диаметра обладает повышенной жесткостью, создает значительно меньше вибраций при интенсивной работе, позволяет добиться лучшего качества съема материала. Выбирая фрезу большого диаметра следует учитывать механические характеристики станка и мощность шпинделя, чтобы иметь возможность получить максимальную производительность при обработке.

Для обработки мягких материалов лучше использовать фрезы с острым углом заточки режущей кромки, для твердых – более тупой угол в диапазоне до 70-90 градусов.

Пластики и мягкие материалы лучше всего обрабатывать однозаходными фрезами. Древесину и фанеру – двухзаходными. Черные металлы – 3х/4х заходными. Материал и качество фрезы определяют срок службы, качество реза и режимы. С фрезами низкого качества сложно добиться расчетных значений скорости подачи на практике.

Примерные режимы резания используемые на практике.

Данная таблица имеет ознакомительный характер. Более точные режимы обработки определяются исходя из качества фрез, вида станка, и др. Подбираются опытным путем.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Полезные ссылки:

Режимы резания

Фрезерное дело С. В. Аврутин

  1. Создание УП в программе ArtCAM
  2. Выбор фрезы для станка с ЧПУ
  3. Новинки:
  4. Планшетные плоттеры (флюгерный, биговочный, осциллирующий, тангенциальный нож)
  5. Станки с повортным шпинделем

Режимы резания при фрезеровании

Правильный подбор режимов резания заготовок из того или иного материала на фрезерном станке – очень важный аспект успешной эксплуатации оборудования. И вопрос тут не только в должном качестве конечной продукции.

От правильного подбора этих режимов, отраженных в технологической карте обработки заготовки, во многом зависит срок эксплуатации и целостность инструмента и оборудования в целом.

Поломка или преждевременное затупление фрезы, звон или иные нехарактерные звуки при работе и другие нерасчетные проявления – все это результат ошибок, допущенных при подборе режимов резания детали.

Именно поэтому подбор и расчет режимов резания на каждом этапе обработки должен выполнять специалист, что прошел соответствующую подготовку. А они при фрезеровке деталей зависят от целого ряда показателей. В первую очередь, от используемого инструмента, типа материала и его физических характеристик.

Чтобы понимать смысл методики расчетов и задание параметров обработки, мы предлагаем Вашему вниманию серию материалов для изучения.

В этой статье мы дадим базовые представления о процессе расчета и подбора оптимальных характеристик режимов фрезеровки для ЧПУ-станков.

Прежде всего, потому, что на них в отличие от универсальных фрезеров необходимо сразу назначать близкие к оптимальному режимы резания материалов, а затем корректировать их в пределах ±20%.

Режимы резания из каталогов

Выбор режимов резания инструмента может быть подобран из каталога производителя оборудования. Но далеко не всегда это гарантирует, что параметры обработки будут оптимальными. И тому есть несколько причин:

  • Недобросовестные производители оборудование завышают паспортные показатели работы своей техники на 20-40% относительно реальных. Таким образом они надеются получить дополнительные преимущества в глазах конечного покупателя ЧПУ-фрезеров;
  • Практический опыт с режущим инструментом и обработкой всевозможных материалов у производителя оставляет желать лучшего;
  • Каталога под рукой у оператора станка в нужный момент не окажется.
Читайте также:  Схема подключения электрозвонка в квартире

В таком случае стоит опираться на методику расчета режима резания при фрезеровании, что мы предлагаем Вашему вниманию. В ней воплощен внушительный опыт наших разработчиков, что постоянно сталкивались с непосредственным взаимодействием с различными материалами.

Параметры режима резания: смысл и детальный разбор

В режимы резания для фрезы входит 3 параметра:

  • S – частота вращения шпинделя (обороты шпинделя);
  • F – подача (скорость, с которой движется инструмент);
  • P – величина съема (слой материала, срезаемый фрезой).

Скорость резания

Скорость резания можно назвать наиболее важным параметром при подборе режима обработки заготовки.

От нее зависит, за какое время будет снят слой материала, необходимый для получения конечного изделия.

При подборе подходящей величины этого показателя, которая в большинстве случаев является постоянной на каждом этапе обработки, учитывается в первую очередь твердость и плотность снимаемого материала.

Таким образом:

  • При работе с нержавеющей сталью диапазон скоростей варьируется в пределах 45-95 м/мин. Она определяется в первую очередь наличием тех или иных химических элементов в сплаве;
  • Бронза как сплав с невысокой твердостью позволяет увеличить диапазон скоростей резания. Значения для работы с этим медным сплавом варьируются в спектре значений от 90-150 м/мин. Работать с бронзой может довольно ограниченная группа фрезерного оборудования;
  • Латунь имеет относительно низкую твердость даже в сравнении с бронзой. Целый ряд запорных элементов и клапанов выполняется на ЧПУ-станках из этого сплава. За счет низкой твердости с такими заготовками можно работать на относительно высоких скоростях резания – от 130 до 320 м/мин. Стоит также иметь ввиду, что при повышенном нагреве вследствие высоких скоростей латунные изделия склонны к короблению;
  • Алюминиевые сплавы при фрезеровке допускают скорость резания в пределах от 200 до 420 м/мин. За счет высокой пластичности при нагреве такие металлические заготовки нужно обрабатывать очень аккуратно. В противном случае велик риск брака конечного изделия.

Рекомендуемые режимы резания в более обширном виде представлены в следующей таблице:

Выбор режимов резания при фрезеровании

Стоит отметить, что подобных таблиц существует довольно много. В их основе лежат одни и те же формулы. Так, определение режимов резания для различных видов обрабатываемых материалов рассчитывается по формуле:

n=1000 V/ D, где

V – рекомендуемая скорость резания,
D – диаметр применяемой фрезы.

Стоит понимать, что шпиндель не рекомендуется использовать на максимальных оборотах. Это ощутимо повышает износ инструмента и оборудования. Поэтому полученный по формуле результат стоит уменьшить на 10-15%, а затем подобрать инструмент под полученную скорость вращения фрезы.

Скорость вращения инструмента является определяющим фактором для многих показателей работы станка. В частности, в их число входят:

  1. Качество поверхности конечного изделия. Обороты шпинделя при финишной обработке выбираются максимальными. За счет этого образующаяся стружка является очень мелкой и отлетает далеко из зоны контакта. Низкая шероховатость поверхности детали  (вплоть до поверхности зеркального типа, если речь о металлических заготовках) также достигается на высоких скоростях вращения фрезы. При черновой же обработке обороты шпинделя принимаются относительно невысокими, поэтому размер стружки выходит средний или крупный.
  2. Производительность работы. Очевидно, что чем выше обороты шпинделя, тем быстрее выполняется обработка. Но это не должно производиться в ущерб качеству. Поэтому владельцу предприятия приходится всегда искать компромиссное решение между противоречивыми факторами. И оптимальный режим резки подразумевает поиск именно таких показателей работы оборудования.
  3. Степень износа инструмента. При высоком трении режущей кромки фрезы о твердый материал она быстрее изнашивается ввиду сильного нагрева. Это сказывается на эффективности производства и показателях точности изготовления изделия. Поэтому станки с мощным шпинделем снабжаются эффективными системами охлаждения, подающими СОЖ в рабочую зону.

Выбор режимов резания при фрезеровании

Глубина резания

Необходимо понимать, что ввиду связанности всех параметров обработки, оптимальный режим резания выбирается с учетом этой связи. И одним из наиболее важных параметров является глубина резания (она же — глубина фрезерования).

Физический смысл характеристики – толщина слоя материала, что снимается за один проход фрезы.

Она напрямую зависит от материала заготовки и тому, черновая или чистовая обработка заготовки осуществляется.

При черновой выбирается большая глубина фрезерования, но при этом скорость резания при обработке выбирается меньшей. При чистовой – наоборот, высокая скорость и малая толщина снимаемого материала.

Если необходимо снять значительные объемы материала или же форма конечного изделия сложна, выполняется два и более прохода фрезы. 

Помимо вида обработки (черновая или чистовая) глубина резания при фрезеровке зависит от нескольких факторов:

  • Обрабатываемый материал. Чем тверже и плотнее изделие, тем меньшая глубина врезания выбирается;
  • Особенностей самого изделия и конфигурации заготовки;
  • Производительность оборудования. В особенности важным показателем является мощность шпинделя ЧПУ-фрезера;
  • Конструктивные особенности инструмента. Режущая часть фрезы может иметь различные размеры. Соответственно, специфика снятия материала у различных фрез также отличается.

Отдельно стоит упомянуть технологический процесс фрезерования пазов. Он выполняется при помощи специального инструмента исключительно после чистовой обработки поверхности детали. Глубина фрезерования пазов может быть довольно внушительной.

Подача на зуб

Этот показатель определяет движение заготовки навстречу обрабатывающей ее инструменту.

Обозначаемая в миллиметрах величина определяет несколько факторов – объемы снятого за один проход материала, производительность, вид производимой обработки.

Но в отличие от обычной подачи он относится непосредственно к инструменту. Исходя из этого становится понятно, как перемещается заготовка относительно зубца за один период вращения последнего.

Подача на зуб в мм/мин рассчитывается по формуле:

S=fz×z×n, где:

  • fz – подача на зуб;
  • z – количество зубьев у инструмента;
  • n – частота вращения шпинделя.

Скорость резания при фрезеровании и подача на зуб, как очевидно, связаны определенными зависимостями. В частности, при росте подачи скорость снижается. Объясняется это тем, что при повышении снимаемого объема металла за один проход осевая нагрузка на инструмент растет. При выборе высоких показателей подачи и скорости резания велик риск скорого износа или поломки инструмента.

По причине снижения величины подачи повышается общая скорость обработки резанием детали. Значительные обороты шпинделя фрезеровального станка позволяют повысить качество итоговой поверхности. Как показывает практический опыт, оптимальное значение подачи на зуб при работе с твердыми материалами лежит в диапазоне 0,1-0,25 мм/мин.

Ширина фрезерования

Последний параметр, играющий особое значение при подборе оптимального режима фрезерования заготовки – ширина обработки. Она может варьироваться в весьма широком диапазоне.
Среди особенностей этого показателя можно отметить такие пункты:

  • Зависимость ширины фрезерования заготовки от диаметра применяемого инструмента;
  • При росте ширины увеличивается объем снимаемого за один проход материала. Таким образом, варьируя этот параметр, можно получить необходимую поверхность максимально оперативно. Например, как это имеет место при формировании неглубоких канавок.

Стоит понимать, что правильно и точно выставлять оптимальные режимы обработки заготовок при фрезеровании возможно только при определенном опыте.

То есть, таблицы и расчеты – это хорошо, но только практика использования конкретной модели станка и работы с материалами позволит выполнять это сразу и правильно.

Компания «Миртелс» предлагает для этих целей свое оборудование – например, универсальные фрезеры серии «Дедал» или специализированные ЧПУ-фрезеры серии «Архимед» для обработки камня различных пород.

9 советов по выбору режима резания на фрезерном станке с ЧПУ + Таблица режимов резания — Блог Станкофф.RU

Выбор режимов резания при фрезеровании

Неправильно подобранный режим резания зачастую приводит к поломке инструмента, порче материала, к повышенной нагрузке на шпиндель. В статье вы узнаете о том, как оптимизировать свою работу и увеличить ресурс режущего инструмента.

  1. Фрезерной обработке на станках с ЧПУ лучше всего подвергать пластики полученные литьем, т.к. у них более высокая температура плавления.
  2. При резке акрила и алюминия желательно для охлаждения инструмента использовать СОЖ. В качестве СОЖ может выступать обыкновенная вода или универсальная смазка WD-40.
  3. При резке акрила, когда подсаживается (притупляется) фреза, необходимо понизить обороты до момента пока не пойдет колкая стружка. Осторожнее с подачей — при низких оборотах шпинделя  вырастает нагрузка на инструмент и соответственно вероятность его поломки.
  4. Для фрезеровки пластиков и мягких металлов, наиболее подходящими являются однозаходные  фрезы (желательно с полированной канавкой для отвода стружки). При использовании однозаходных фрез создаются оптимальные условия для отвода стружки, а следовательно и отвода тепла из зоны резания.
  5. При фрезеровке рекомендуется применять такую стратегию обработки, при которой идет беспрерывный съем материала со стабильной нагрузкой на инструмент.
  6. При фрезеровке пластиков, для улучшения качества реза, рекомендуется использовать встречное фрезерование.
  7. Для получения приемлемой шероховатости обрабатываемой поверхности, шаг между проходами фрезы/гравера необходимо делать равным или меньше рабочего диаметра фрезы(d)/пятна контакта гравера (T).
  8. Для улучшения качества обрабатываемой поверхности желательно не обрабатывать заготовку на всю глубину сразу, а оставить небольшой припуск на чистовую обработку.
  9. При резке мелких элементов необходимо снизить скорость резания, чтобы вырезанные элементы не откалывались в процессе обработки и не повреждались.
Читайте также:  Ось z для чпу чертежи

Приведенная ниже таблица содержит справочную информацию параметров режима резания, взятых из практики. От этих режимов рекомендуется отталкиваться при обработке различных материалов со схожими свойствами, но не обязательно строго придерживаться их.

Необходимо учитывать, что на выбор режимов резания, при обработке одного и того же материала одним и тем же инструментом, влияет множество факторов, основными из которых являются: жесткость системы «Станок – Приспособление – Инструмент – Деталь», охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя снимаемого за проход и размер обрабатываемых элементов.

Обрабатываемый материал Тип работы Тип фрезы Частота, об/мин Подача (XY), мм/сек Подача (Z), мм/сек Примечание
Акрил V-гравировка V-образный гравер d=32 мм., A=90, 60 град., T=0.2 мм До 18000 5 1-2 По 5 мм за проход.
РаскройВыборка Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм До 18000 15 5-6
  • Встречное фрезерование.
  • Не более 3 мм за проход.
  • Желательно использовать СОЖ.
ПВХ до 10 мм РаскройВыборка Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм 18000-24000 10-20 5-6 Встречное фрезерование.
Двухслойный пластик Гравировка Конический гравер, плоский гравер 18000-24000 15-20 5-6 По 0.3-0,5 мм за проход.Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
Композит Раскрой Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм 15000-18000 10-12 1-2 Встречное фрезерование.
ДеревоДСП РаскройВыборка Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм 18000-22000 10-15 2-3 Встречное фрезерование.По 5 мм за проход (подбирать, чтобы не обугливалось при резке поперек слоев).
Фреза спиральная 2-заходная компрессионная d=6 мм 20000-21000 15-17 3-4 Не более 10 мм за проход.
Гравировка Фреза спиральная 2-заходная круглая d=3.175 мм До 15000 10 2-3 Не более 5 мм за проход.
Конический гравер d=3.175 мм или 6 мм 18000-24000 15-20 5-6 Не более 5 мм за проход (в зависимости от угла заточки и пятна контакта).Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
V-гравировка V-образный гравер d=32 мм., A=90, 60 град., T=0.2 мм До 15000 10-12 2-3 Не более 3 мм за проход.
МДФ РаскройВыборка Фреза спиральная 1-заходная с удалением стружки вниз d=6 мм 20000-21000 15-17 3-4 Не более 10 мм за проход.При выборке шаг не более 45% от d.
Фреза спиральная 2-заходная компрессионная d=6 мм 20000-21000 18-20 4-5 Не более 10 мм за проход.
  1. Латунь
  2. ЛС 59
  3. Л-63
  4. Бронза
  5. БрАЖ
Раскройфрезеровка Фреза спиральная 2-заходная d=2 мм 15000 12 1-2 По 0,5 мм за проход.Желательно использовать СОЖ.
Гравировка Конический гравер A=90, 60, 45, 30 град. До 24000 4 1-2 По 0.3 мм за проход.Шаг не более 50% от пятна контакта (T).Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31 Раскройфрезеровка Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм 15000-18000 12-20 1-2 По 0,2-0,5 мм за проход.Желательно использовать СОЖ.
Магний Гравировка Конический гравер A=90, 60, 45, 30 град. 12000-15000 12 2-3 По 0,5 мм за проход.Шаг не более 50% от пятна контакта (T).

Выбор режима фрезерования – теоретические основы

Оптимальным может считаться режим, при котором наилучшим образом сочетаются скорость фрезерования, величина подачи, глубина снимаемого слоя, обеспечивающие для данного случая (с учётом максимально полного использования потенциала станка и инструмента) высокую производительность обработки при наименьших затратах (по времени и стоимости) и строгом соблюдении технических условий — точности размеров и качества обрабатываемой поверхности.

Параметры наивыгодных режимов резания для различного материала, типов фрез и применяемого оборудования указаны в специальных справочных таблицах.

Эти данные получены путём обобщения обширного числа опытных данных, так как, строго говоря, оптимальные режимы обработки можно определить только экспериментально — в конкретных условиях производства. Ввиду невозможности проводить такие изыскания каждый раз, рекомендуется следовать справочным данным.

Однако без понимания теоретических основ, выбор оптимальных режимов резания даже с помощью первоклассного справочного материала может не дать желаемого результата.

Физические процессы при обработке резанием

Фрезерование заготовки происходит путём взаимодействия зубьев режущего инструмента с поверхностью материала. Зуб представляет собой острый клин, врезающийся под действием приложенной силы в поверхность и снимающий слой материала обрабатываемой заготовки.

Чем меньше у инструмента угол заострения, тем меньшее усилие резания требуется приложить для снятия материала. Однако при обработке твёрдых материалов, чрезмерно острый клин (режущая кромка) будет выкрашиваться, что приведёт к быстрому износу и порче инструмента (либо его аварийной поломке).

Поэтому углы заточки, как и тип материала фрезы, различаются в зависимости от вида обрабатываемой заготовки.

При движении вдоль поверхности, режущий клин надавливает на слой материала, и когда сила резания превысит силы молекулярного сцепления частиц, происходит скалывание и сдвиг элементов поверхности.

Продолжая непрерывное движение, резец захватывает всё новые элементы — так образуется стружка. Нетрудно догадаться, что для дальнейшего беспрепятственного продвижения резца вдоль поверхности обработки, стружка должна оперативно отводиться из области резания.

Для этого инструмент (в нашем случае — фреза) снабжается специальными канавками в виде спирали.

Конструкция и форма канавок также зависят от условий резания (скорости, наличие системы охлаждения фрезы) и от типа заготовки — твёрдый и хрупкий материал склонен к образованию ломкой «короткой» стружки, а мягкий — к появлению «длинной» стружки в виде непрерывной ленты.

Материал инструмента

Как следует из вышеописанного, при контакте с заготовкой режущая кромка инструмента подвергается воздействию большого давления и температуры (от 600 °С и выше).

Трение поверхности режущего клина о плоскость обработки и трение стружки о режущий клин вызывают быстрый износ рабочей поверхности инструмента, что ведёт к изменению формы и нарушению качества обработки заготовки (а спустя некоторое время инструмент оказывается полностью непригоден к работе).

Для повышения срока службы, материал режущего инструмента должен обладать большой стойкостью к истиранию при высокой температуре, а также достаточной прочностью, чтобы не выкрашиваться и не разрушаться под давлением от силы резания. В соответствие с этим, фрезы для станков изготавливают из быстрорежущих сталей, твёрдых сплавов или керамических материалов — в виде прикрепляемых пластин или напыления на режущие кромки.

Элементы режима резания

В процессе обработки фреза и заготовка совершают взаимные перемещения. Эти движения являются важными элементами режима обработки и подразделяются на:

  • глубину резания (мм) — линейное расстояние по нормали между поверхностью до обработки и уже обработанной. Глубина резания может быть равна припуску на обработку — тогда фрезерование заканчивается за один проход. Во всех остальных случаях фреза погружается в материал на меньшую глубину и таким образом за несколько проходов постепенно снимает припуск;
  • подачу — относительное взаимное движение заготовки и фрезы. В зависимости от типа станка, заготовка может располагаться на статичном рабочем столе — тогда движение подачи в продольном (Y), поперечном (X) и вертикальном (Z) направлении совершает непосредственно шпиндель с закреплённой в патроне и вращающейся вокруг своей оси фрезой. В случае станка с подвижным рабочим столом, движение подачи относительно неподвижной фрезы совершает сама заготовка. Подача обычно выражается величиной перемещения, отнесённой к единице времени (минутная подача — мм/мин);
  • площадь сечения среза (мм2) — это глубина резания помноженная на величину подачи;
  • ширину снимаемого слоя (мм) — измеряемое вдоль поверхности обработки расстояние (аналогично глубине резания, но она измеряется вдоль нормали);
  • скорость резания (об/мин) — это радиальная скорость движения режущих зубьев фрезы.

Выбор режимов фрезерования

Чем выше скорость обработки, тем быстрее получается готовая деталь. Это сокращает затраты времени и повышает интенсивность производства. Однако с ростом скорости повышается износ инструмента и снижается качество фрезерования.

Соответственно скорость обработки должна определяться стойкостью фрезы, а также материалом обрабатываемой заготовки (к примеру, фрезерование дерева на высокой скорости приводит к нежелательному подгоранию кромок реза). Наличие системы охлаждения/смазывания фрезы (СОЖ) позволяет при прочих равных условиях фрезеровать на более высокой скорости.

Наконец современные твердосплавные фрезы позволяют проводить высокоскоростную обработку, что является очень перспективным технологическим приёмом.

Таким образом, при определении режима фрезерования следует учитывать:

  • мощностные характеристики станка;
  • наличие вспомогательных систем (охлаждения, удаления стружки и т. д.);
  • вид обрабатываемого материала (его твёрдость и склонность к образованию стружки определённого типа);
  • тип режущего инструмента (фрезы).

Исходя их этих данных, с помощью справочных таблиц и рекомендаций производителей оборудования и инструмента можно определить конкретные величины скорости резания и величины подачи.

Следует отметить, что превышение этих значений как в большую, так и в меньшую сторону является нежелательным — ведёт к порче инструмента, снижению качества обработки и риску отказа оборудования в целом.

Ссылка на основную публикацию
Для любых предложений по сайту: [email protected]