Подача на зуб при фрезеровании. Режимы резания при фрезеровании – как выполнить аналитический расчет? Круговое фрезерование с врезанием под углом

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:

D - Диаметр режущей части рабочего инструмента, мм
π - число Пи, 3.14
V - 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:

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

Таблица для расчета режимов резания:

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).

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.

Станки с ЧПУ – приборы, оснащенные системой числового программного управления. Оборудование этого типа позволяет осуществлять точную обработку заготовок автоматизированным или полуавтоматизированным способом.

Для выполнения различных работ предусмотрены режимы резания при фрезеровании на станках с ЧПУ. Таблица значений помогает понять, как правильно настроить рабочее устройство, чтобы оно не вышло из строя в ходе выполнения задачи.

Факторы, влияющие на работу станка

Выбор подходящих режимов зависит от целого ряда факторов. Для самыми важными факторами являются:

• скорость подачи и вращения шпинделя – допустимая норма рассчитывается в зависимости от возможностей режущего станка, типа обрабатываемого материала, а также сложности детали;
• ширина фрезерования – этот показатель настраивается на основе размеров обрабатываемой детали (точные данные можно найти в чертеже);
• глубина фрезерования – зависит от количества проходов фрезы (при простой фрезеровке на станке обычно достаточно одного прохода);
• скорость резания – показатель высчитывается на основе расстояния, которое проходит фреза по дереву или другому материалу в течение одной минуты (скорость также выставляется в зависимости от технических параметров заготовки);
• подача – показатель перемещения шпинделя по трем осям;
• подача в одну минуту – рассчитывается для определения времени, которое потребуется шпинделю на выполнение поставленной задачи.

Для настройки режимов и получения нужной информации рекомендуется пользоваться инструкцией к станку, а также допустимыми значениями и характеристиками обрабатываемых материалов в таблицах.

Способы повышения эффективности работы станка

Если планируется обработка пластика на фрезерном станке, рекомендуется использовать заготовки, полученные методом литья. Температура плавления таких деталей более высокая, благодаря чему риск получения повреждений при обработке сводится к минимуму. Наиболее оптимальный среди режимов для литых пластиковых заготовок – встречное фрезерование.

При работе с акрилом или алюминием следует применять смазочно-охлаждающие жидкости. Наиболее приемлемый вариант – универсальная техническая смазка. Если она отсутствует, охладить инструмент можно при помощи обычной воды. Аналогичные требования к полистиролу.

Если в процессе обработки акриловой детали затупилась фреза, необходимо снизить обороты. Снижение необходимо выполнять до возникновения колкой стружки. Чем ниже обороты, тем больше нагрузки получает режущий механизм. Поэтому описанная задача должна выполняться осторожно – в противном случае появляется риск поломки фрезерного станка. Это необходимо учесть тем, кто ранее резал неправильно.

Выполняя сверление или резку заготовок из пластика и мягкого металла, рекомендуется использовать фрезу однозаходного типа. Благодаря этому условию зона резанья не нагревается, и на нее не попадает стружка. В особенности это условие актуально при . Фанера может легко загореться от высокой температуры.

Многие люди режут материал поэтапно. Но наиболее подходящими режимами изготовления детали являются непрерывные виды обработки. Она обеспечивает стабильную нагрузку на рабочий станок, и сводит к минимуму риск возникновения дефектов на дереве или другом материале.

Чтобы показатель шероховатости поверхности не превышал норму, размер шага фрезы не должен быть больше ее диаметра. Для качественной фрезерной обработки необходимо минимум два прохода, одним из которых будет чистовой.

Если обрабатываются мелкие элементы, необходимо пользоваться уменьшенной скоростью. Если ее не снизить, в процессе обработки некоторые элементы детали могут отколоться, образовав дефект.

Важно! Скорость регулирует программное обеспечение станка.

Таблица: скорость резания материалов

В таблицу внесены общие значения для большинства станочных приборов, но они могут выходить за указанные рамки в зависимости от модификации фрезерных станков и особенностей материала. Например, для фанеры характерен более низкий показатель жесткости, чем имеет древесина, поэтому стандартные значения скорости не подойдут.

Погружение и кромка реза

Фрезеровка должна выполняться буровым способом, схожим с осуществлением сверления. Если торец не задевает обрабатываемый материал, необходимо выполнить перенастройку. Из-за отличий между кантами прохода, качество обработки сторон отличается. Рекомендуется:

• выполнять фрезеровку внутренних контуров по часовой стрелке;
• осуществлять фрезеровку внешних контуров против часовой стрелки.

Благодаря фрезерованию по этой системе менее качественная сторона будет срезаться.

Важно! Чем глубже погружение, тем выше вероятность поломки. При высокой скорости фреза должна погружаться на минимальную глубину, а резание выполняться в несколько проходов.

Вывод стружки

Для поддержания фрезы в работоспособном состоянии необходимо периодически делать вывод стружки. Сложность выполнения этой задачи зависит от скорости и глубины фрезерования.

Глубина фрезеровки древесины или другого материала не должна превышать три диаметра фрезы. Если нужно пройти пазы с большей глубиной, режем в несколько проходов. Если фрезеруются пластиковые заготовки, следует использовать фрезы, имеющие отполированные канавки.

Нагрев и смазывание

При повышении температуры и налипании стружки фреза утрачивает свои эксплуатационные характеристики, и работает хуже. Чтобы избежать поломки, нанесения вреда древесине или другим материалами, рекомендуется смазывать рабочие механизмы.

Необходимы к использованию:

• спирт и специальные эмульсии – при резке или сверлении алюминия и цветных металлов;
• мыльная вода – при обработке деталей, в составе которых имеется плексиглас.

При этом необходимо контролировать подачу и ее скорость. Определение оптимальных значений осуществляется в зависимости от материала и его толщины. Для настройки нужного показателя следует пользоваться значениями из таблицы.

Таблицы: скорость подачи

Значения в таблице указывают минимальный и максимальный показатели, на которых фрезерные станки могут исправно резать без риска возникновения сбоев.

ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

§ 78. УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Понятие о наивыгоднейшем режиме резания

Наивыгоднейшим следует считать такой режим резания при работе на фрезерном станке, при котором наиболее удачно сочетаются скорость резания, подача и глубина срезаемого слоя, обеспечивающие в данных конкретных условиях (т. е. с учетом наилучшего использования режущих свойств инструмента, скоростных и мощностных возможностей станка) наибольшую производительность труда и наименьшую стоимость операции при соблюдении заданных технических условий в отношении точности и чистоты обработки.
Научно-исследовательским институтом труда Государственного комитета Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы разработаны при участии крупнейших отечественных ученых с учетом практического применения в производственных условиях режимы резания при фрезеровании инструментами из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Они могут служить в качестве исходных данных при назначении скоростей резания и минутных подач.
Эти нормативы имеются на каждом заводе и служат руководящим материалом для разработки технологического процесса и составления операционных карт, подобно приведенной на стр. 204-205. Однако приведенные в них скорости резания и минутные подачи не являются предельными и в ряде случаев могут перекрываться фрезеровщиками, если применять более производительные инструменты или работать на более мощных и жестких станках.
С другой стороны, молодые, т. е. начинающие и не имеющие достаточного опыта, фрезеровщики не всегда могут работать на предельных режимах резания, поэтому для них предусмотрены в «Справочнике молодого фрезеровщика» менее жесткие режимы резания, начиная с которых, необходимо, по мере повышения квалификации, переходить к более жестким.
Чтобы самому внедрять новые режимы, надо знать порядок и последовательность установления режимов фрезерования.

Материал режущей части фрезы

Решающим фактором, определяющим уровень режима резания, является материал режущей части фрезы. Как упоминалось выше, применение фрез с пластинками из твердого сплава позволяет работать на больших скоростях резания и больших подачах по сравнению с фрезами из быстрорежущей стали; как увидим далее, твердосплавные фрезы дают возможность повышения производительности в два-три раза против быстрорежущих. Поэтому твердосплавные фрезы целесообразно применять почти на всех видах фрезерной обработки; препятствием к их применению может явиться недостаточная мощность оборудования или специфические свойства материала обрабатываемой заготовки.
Однако в ряде случаев применение для режущей части фрез углеродистых, легированных инструментальных и быстрорежущих сталей является рациональным, особенно когда чистота обработанной поверхности и точность полученной поверхности детали имеют большее значение, чем скорость выполнения работы.

Геометрические параметры режущей части

Не менее важным фактором, влияющим на выбор режимов резания, являются геометрические параметры режущей части фрезы (режущих углов, размеров и формы зуба), что часто называют геометрией фрезы . Ранее, в § 7, рассмотрены значение и влияние каждого из элементов геометрии зуба фрезы в процессе резания; здесь же рассмотрим рекомендуемые геометрические параметры режущей части фрез из быстрорежущей стали Р18 и с пластинками твердого сплава.
В табл. 35 и 36 приведены рекомендуемые значения геометрических параметров цилиндрических, торцовых, дисковых, отрезных, концевых и фасонных фрез из быстрорежущей стали.

Таблица 35

Геометрические параметры режущей части фрез из быстрорежущей стали Р18

I. Передние углы

II. Задние углы

III. Углы в плане и переходной кромки

Примечания. 1. У фрез цилиндрических с углом наклона зубьев свыше 30° передний угол γ при обработке стали σ b меньше 60 кГ/мм 2 берется равным 15°.
2. У фасонных фрез с передним углом у больше 0° необходима коррекция контура при обработке точных профилей.
3. При обработке жаропрочных сталей торцовыми фрезами брать верхние значения передних углов, концевыми и цилиндрическими - нижние и средние.
4. На задней поверхности фрез при заточке оставлять круглошлифованную ленточку шириной не более 0,1 мм . Зубья у фрез шлицевых (прорезных) и отрезных (круглых пил) затачиваются без оставления ленточки.

В табл. 37 - 40 приведены рекомендуемые значения передних и задних углов, главного, вспомогательного и переходного углов в плане, углов наклона режущей кромки и винтовых канавок, радиуса при вершине торцовых, цилиндрических, концевых и дисковых фрез с твердосплавными пластинами.
Фрезы, применяемые для обработки большинства заготовок, обычно поставляются инструментальными заводами с геометрическими параметрами, соответствующими ГОСТ, и фрезеровщику в отличие от токаря и строгальщика, почти невозможно изменять путем заточки режущие углы фрез. Вследствие этого приведенные в табл. 35 - 40 геометрические параметры режущей части фрез помогут фрезеровщику правильно выбрать соответствующую данной обработке фрезу из имеющихся в инсрументальной кладовой учебного и производственного цеха стандартных фрез. Однако основное назначение этих таблиц заключается в рекомендациях в том случае, если фрезеровщик захочет сам заказать инструментальному отделу стандартные или специальные фрезы с оптимальными для данной обработки геометрическими параметрами.

Таблица 37

Геометрические параметры режущей части торцовых фрез с пластинками из твердого сплава

Примечание . Малые углы в плане φ = 15 - 30° следует применять, при обработке на жестких станках для черновых проходов с малыми глубинами резания или чистовых проходов с невысокими требованиями чистоты и точности к обработанной поверхности.

Таблица 38

Геометрические параметры режущей части цилиндрических фрез с винтовыми пластинками из твердого сплава

Примечание . На задней поверхности зуба вдоль режущей кромки допускается ленточка шириной не более 0,1 мм .

Таблица 39

Геометрические параметры режущей части концевых фрез с пластинками из твердого сплава при обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей

* При малой жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь и при больших сечениях стружки (В больше D ; t больше 0,5D ), а также при работе с низкими скоростями резания при недостаточном числе оборотов шпинделя (v меньше 100 м/мин ) передний угол γ назначается положительным + от 0 до +8°.
** Большие значения для мягких сталей, меньшие - для твердых сталей.

Ширина и глубина фрезерования

Ширина фрезерования задается в чертеже детали. В случае обработки нескольких заготовок, закрепленных параллельно в одном зажимном приспособлении, ширина фрезерования равна ширине всех заготовок. В случае обработки наборами фрез ширина фрезерования равна суммарной ширине всех сопряженных поверхностей.
Глубина фрезерования (глубина резания, толщина срезаемого слоя) дается как расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями. В целях сокращения времени на обработку рекомендуется выполнять фрезерование в один проход. При повышенных требованиях к точности и чистоте обработанной поверхности фрезерование ведется в два перехода - черновой и чистовой. В отдельных случаях, при снятии больших припусков или при фрезеровании на станках с недостаточной мощностью, возможна обработка в два черновых прохода.

Таблица 40

Геометрические параметры режущей части дисковых фрез с пластинками из твердого сплава

При фрезеровании стальных поковок, стальных и чугунных отливок, покрытых окалиной, литейной коркой или загрязненных формовочным песком, глубина фрезерования должна быть больше толщины загрязненного слоя, чтобы зубья фрезы не оставляли на обработанной поверхности черновин, так как скольжение по корке отрицательно действует на фрезу, ускоряя износ режущей кромки.
Для наиболее часто встречающихся случаев фрезерования рекомендуется черновую обработку производить по стали с глубиной резания 3-5 мм , а по стальному и чугунному литью - с глубиной резания 5-7 мм . Для чистового фрезерования берут глубину резания 0,5-1,0 мм .

Диаметр фрезы

Диаметр фрезы выбирают в основном в зависимости от ширины фрезерования В и глубины резания t . В табл. 41 приведены данные для выбора цилиндрических фрез, в табл. 42 - торцовых фрез и в табл. 43 - дисковых фрез.

* Применять сборные составные фрезы по ГОСТ 1979-52.

Рассмотрим влияние диаметра фрезы на производительность фрезерования.
Диаметр цилиндрической фрезы влияет на толщину среза : чем больше диаметр фрезы D тем тоньше получается срез; при одной и той же подаче s зуб и глубине фрезерования t .
На рис. 327 показан срез, получающийся при одинаковых глубине фрезерования t и подаче s зуб, но при разных диаметрах фрез. Срез, получающийся при большем диаметре фрезы (рис. 327, а), имеет меньшую толщину, чем срез при меньшем; диаметре фрезы (рис. 327, б).

Так как удельное давление возрастает с уменьшением толщины срезаемого слоя а наиб (см. табл. 38), выгоднее работать с более толстыми срезами, т. е. при прочих равных условиях при меньшем диаметре фрезы.
Диаметр фрезы влияет на величину пути , который должна пройти фреза для одного прохода.
На рис. 328 показан путь, который должна пройти фреза при обработке детали длиной L ; на рис. 329 - путь, который должна пройти торцовая фреза при несимметричном фрезеровании заготовки длиной L ; на рис. 330 - путь, который должна пройти тортовая фреза при симметричном фрезеровании заготовки длиной L .

Величина врезания l (путь врезания):
при работе цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами зависит от диаметра фрезы D глубины фрезерования t и выражается формулой

при работе торцовыми и концевыми фрезами при несимметричном фрезеровании зависит от диаметра фрезы D ширины фрезерования В и выражается формулой

при работе торцовыми фрезами при симметричном фрезеровании зависит от диаметра фрезы D ширины фрезерования В и выражается формулой

Величина перебега l 1 выбирается в зависимости от диаметра фрезы в пределах 2-5 мм .
Следовательно, для уменьшения пути врезания и перебега фрезы, т. е. для сокращения холостого хода станка, целесообразно выбирать меньший диаметр фрезы.
В конце книги в приложениях 2 и 3, даны таблицы значений пути врезания и перебега фрез.
Диаметр фрезы влияет на величину крутящего момента : чем меньше диаметр фрезы, тем меньший крутящий момент надо сообщить шпинделю станка.
Таким образом, выбор фрезы с меньшим диаметром является, казалось бы, более целесообразным. Однако с уменьшением диаметра фрезы приходится выбирать более тонкую, т. е. менее жесткую фрезерную оправку, поэтому приходится уменьшать нагрузку на оправку, т. е. уменьшать сечение срезаемого слоя.

Подача

Подача при черновой обработке зависит от обрабатываемого материала, материала режущей части фрезы, мощности привода станка, жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь, размеров обработки и углов заточки фрезы.
Подача при чистовой обработке зависит от класса чистоты поверхности, обозначенной на чертеже детали.
Основной исходной величиной при выборе подачи для чернового фрезерования является подача s зуб.
Для торцовых фрез на выбор подачи s зуб оказывает способ установки фрезы относительно заготовки, что обусловливает величину угла встречи зуба фрезы с заготовкой и толщину срезаемой стружки при входе и выходе зуба фрезы из контакта с заготовкой. Установлено, что для торцовой твердосплавной фрезы наиболее благоприятные условия врезания зуба в заготовку достигаются при расположении фрезы относительно заготовки, как на рис. 324, в, т. е. при смещении фрезы относительно заготовки на величину С = (0,03 - 0,05)D . Такое смещение оси фрезы дает возможность увеличить подачу на зуб против подачи при симметричном фрезеровании (рис. 324, а) чугуна и стали в два раза и более.
В табл. 44 приводятся рекомендуемые подачи при черновом фрезеровании твердосплавными торцовыми фрезами для этих двух случаев.

Примечания. 1. Приведенные значения черновых подач рассчитаны для работы стандартными фрезами. При работе нестандартными фрезами с увеличенным числом зубьев значения подач следует уменьшать на 15 - 25%.
2. В первоначальный период работы фрезы до износа, равного 0,2-0,3 мм , чистота обработанной поверхности при чистовом фрезеровании снижается примерно на один класс.

Примечание. Большие подачи брать для меньших глубины резания и ширины обработки, меньшие - для больших глубины и ширины обработки.

Примечание. Подачи даны для жесткой системы станок - приспособление - инструмент - деталь.

При торцовом фрезеровании твердосплавными фрезами на величину подачи влияет также главный угол в плане φ. Подачи, приведенные в табл. 44, рассчитаны на фрезы с φ = 60 - 45°. Уменьшение угла в плане φ до 30° позволяет увеличить подачу в 1,5 раза, а увеличение угла φ до 90° требует снижения подачи на 30%.
Подачи при чистовой обработке твердосплавными фрезами, приведенные в табл. 44, даются на один оборот фрезы, так как подачи на один зуб получаются слишком малыми. Подачи даются в зависимости от класса чистоты обработанной поверхности по ГОСТ 2789-59.
В табл. 45 приведены рекомендуемые подачи на один зуб фрезы при черновом фрезеровании плоскостей цилиндрическими, торцовыми и дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали Р18.
В табл. 46 приведены подачи при чистовом фрезеровании плоскостей цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали Р18, а в табл. 47 - при чистовом фрезеровании плоскостей торцовыми и дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали Р18. Ввиду малых значений подач на один зуб фрезы, получающихся при чистовом фрезеровании, в табл. 46 и 47 приводятся подачи на один оборот фрезы.
Следует иметь в виду, что работа с подачами, указанными в табл. 44-47, ставит непременным условием наличие минимального биения зубьев фрезы (см. табл. 50).

Примечание. Подачи даны для жесткой системы станок - приспособление- инструмент - деталь при обработке фрезами со вспомогательным углом в плане φ 1 = 2°; для фрез с φ 1 = 0 подачи можно увеличить на 50 - 80%.

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.

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.