Режимы резания при фрезеровании

Режимы резания при фрезеровании

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Последовательность расчета режимов резания при обработке заготовок различными фрезами изложена в справочнике Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с. (разд. 2, карта Ф-1). Для примера рассмотрим методику расчета режимов резания на одношпиндельных фрезерных станках с прямолинейной подачей.

1. Расчет длины рабочего хода L_р.х., мм (при обработке нескольких деталей их комплект рассматривается как одна деталь), с учетом длин L, рассчитанных для отдельных инструментов, и последовательности их работы производится по формуле

где L_р — длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении подачи; L_п — величина подвода, врезания и перебега инструмента (значение L_п см. в Приложении 5 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с.); L_д — дополнительная величина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации деталей.

2. Назначение расчетной подачи на зуб фрезы S_z, мм/зуб, производят по карте Ф-2. При этом учитывают следующие исходные данные: обрабатываемый материал и его твердость; тип и инструментальный материал фрезы; в зависимости от типа фрезы — глубина резания t, ширина фрезерования B, диаметр фрезы d и число зубьев z. Например, при обработке чугуна торцовыми и дисковыми фрезами подачу на зуб фрезы S_о можно выбрать по табл. 2.8 (фрагмент карты Ф-2), а соответствующую ей подачу S_о определить по формуле

Примечания. 1. Большие значения подач необходимо применять при жесткой технологической системе, меньшие — при ее пониженной жесткости.
2. Меньшие значения подач необходимо применять при прорезывании глубоких пазов и при работе фрезами небольших размеров.

3. Назначение стойкости инструмента T_р, мин, производится по карте Ф-3 в зависимости от типа фрезы и ее диаметра d, площади фрезеруемой поверхности F и коэффициента загрузки фрезы К по формуле

где Т_м — стойкость в минутах основного времени; λ — коэффициент времени резания; К — коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки инструмента.

Значения входящих в формулу коэффициентов указаны в карте Ф-3.

4. Расчет скорости резания v, м/мин, частоты вращения шпинделя n, об/мин, и минутной подачи S_м, мм/мин, для различных фрез производится в четыре этапа в зависимости от обрабатываемого материала, типа и инструментального материала фрезы, диаметра фрезы d и числа зубьев z, подачи S_z, глубины резания t или ширины фрезерования B, а также стойкости инструмента T_р.

4.1. Определение рекомендуемых значений v для каждого инструмента в наладке (табл. 2.9, фрагмент карты Ф-4 справочника).

1 — Данные по обрабатываемости конструкционных материалов, инструментальным материалам и смазочно-охлаждающим жидкостям представлены в Приложениях 1, 2, 3 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с.

4.2. Расчет частоты вращения шпинделя п, соответствующей рекомендуемой скорости v, для каждого инструмента по формуле

4.3. Назначение частоты вращения шпинделя n по паспорту станка (не рекомендуется превышать минимальные значения, определенные на этапе 4.2, более чем на 15 %).

Скорость резания v, м/мин, определяется по формуле:

где v_табл — скорость резания по таблице, м/мин; K₁ — коэффициент, зависящий от марки обрабатываемого чугуна и инструментального материала; K₂ — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента T_р.

4.4. Расчет минутной подачи мм/мин, по формуле

и уточнение ее по паспорту станка.

5. Расчет основного времени T_o, мин, при обработке комплекта деталей, установленных на столе станка,

где L_р.х. — длина рабочего хода, мм (см. этап 1); S_м — минутная подача, мм/мин (см. этап 4.4).

6. Корректирование режимов резания в соответствии с данными Приложения 7 (Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с.), когда время T_o, рассчитанное на этапе 5, меньше основного времени, соответствующего заданной производительности.

7. Выполнение проверочных расчетов по мощности резания N_p состоит из двух этапов.

7.1. Определение значения кВт, для каждой фрезы по формуле, приведенной в карте Ф-6:

где N_r — мощность резания по данным графика (см. карту Ф-6), определяемая в зависимости от объема срезаемого слоя Q в единицу времени (при колеблющихся значениях мощности резания из-за переменного числа одновременно работающих зубьев значение N_r, принимают равным среднему значению мощности); К — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и его твердости.

Значения этого коэффициента приведены ниже.

Значение Q, см 3 /мин, определяют по формуле

где t — глубина резания, мм; В — ширина фрезерования, мм; S_м — минутная подача, мм/мин.

7.2. Проверка мощности двигателя производится по данным Приложения 6 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с..

Источник: Черпаков Б.И., Альперович Т.А. «Металлорежущие станки», учебник. -М. 2003

Выбор режимов резания при фрезеровании

Режимы резания для станков с ЧПУ, используемые на практике в зависимости от обрабатываемого материала и типа фрезы

Теоретические основы по выбору режимов резания на фрезерных станках
Скорость вращения шпинделя, скорость подачи — всё это основы резания. Получить информацию об этом сравнительно легко. В любой книге по фрезерному делу можно найти данную информацию. Ниже приводится краткий конспект одной из таких книг. Выбор диаметра фрезы для работы определяется по двум параметрам — ширине и глубине фрезерования.

Режимы резания

Ширина фрезерования — ширина обрабатываемой поверхности задается, как правило, в чертеже и определяется размером детали или заготовки. В случае обработки нескольких заготовок закреплённых рядом, ширина фрезерования кратно увеличивается.

Глубина фрезерования (или глубина резанья) — толщина слоя снимаемого фрезой материала за один проход. Если снимать много то фреза делает два и более проходов. При этом последний проход производят с небольшой глубиной резанья для получения более чистой поверхности обработки. Такой проход называют чистовым фрезерованием в отличие от предварительного или чернового фрезерования, которое производят с большей глубиной резанья. Однако при небольшом припуске на обработку, фрезерование производится за один проход.

Скорость резанья — это путь (обычно обозначаемый в метрах), который проходят режущие кромки зубьев фрезы в одну минуту. Скорость резанья рассчитывается по следующей формуле: длину окружности фрезы умножаем на количество зубьев фрезы и на количество оборотов в минуту и все делим всё на 1000 (переводим миллиметры в метры).
Скорость резанья обычно определяют по справочным таблицам режимов резанья. Так как скорость резанья при фрезеровании зависит от стойкости конкретной фрезы, то рекомендуемая в таблицах скорость резанья соответствует тому, на какой максимальной скорости может происходить резанье без поломки фрезы.

Подача — это величина (обычно обозначаемая в миллиметрах) перемещения шпинделя станка в продольном — Y, поперечном — X или вертикальном — Z направлении.

Подача в одну минуту — величина перемещения шпинделя в миллиметрах за время, равное одной минуте. Вычисляется по формуле: подача в одну минуту равна подачи на один зуб фрезы умноженной на число зубьев фрезы и умноженной на количество оборотов фрезы в минуту.

Режимы резания для станков с ЧПУ

Как известно, основами резания являются скорость вращения шпинделя и скорость подачи. Выбор диаметра фрезы для работы определяется по двум параметрам — ширине и глубине фрезерования. Ширина фрезерования, или ширина обрабатываемой поверхности, задается, как правило, в чертеже и определяется размером детали или заготовки. В случае обработки нескольких заготовок, закрепленных рядом, ширина фрезерования кратно увеличивается.

Глубина фрезерования — толщина слоя снимаемого фрезой материала за один проход. Если снимать много, то фреза делает два и более проходов. При этом последний проход производят с небольшой глубиной резанья для получения более чистой поверхности обработки. Такой проход называют чистовым фрезерованием в отличие от предварительного или чернового фрезерования, которое производят с большей глубиной резанья. Однако при небольшом припуске на обработку фрезерование производится за один проход.

Скорость резанья — это путь (обычно обозначаемый в метрах в минуту), который проходят режущие кромки зубьев фрезы в одну минуту.

Скорость резанья обычно определяют по справочным таблицам режимов резанья. Так как скорость резанья при фрезеровании зависит от стойкости конкретной фрезы, то рекомендуемая в таблицах скорость резанья соответствует тому, на какой максимальной скорости может происходить резанье без поломки фрезы.

Подача в одну минуту — величина перемещения шпинделя в миллиметрах за время, равное одной минуте. Вычисляется она по следующей формуле: подача в одну минуту равна подаче на один зуб фрезы, умноженной на число зубьев фрезы и умноженной на количество оборотов фрезы в минуту.

Выбирать фрезы для 3D — в качестве режущего инструмента для мощных скоростных фрезерных станков с ЧПУ используют в основном цельные концевые твердосплавные фрезы. Основным требованием к режущему инструменту является твёрдость сплава,

Приведенная ниже таблица содержит справочную информацию параметров режима резания, взятые 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 (СПИД), охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя снимаемого за проход и размер обрабатываемых элементов.

Как выбрать режим резания при фрезеровании

Чтобы исключить риск брака в процессе фрезерования, необходимо правильно выбрать соответствующий режим резания заготовок. Для этого следует максимально грамотно произвести соответствующие расчеты.

Понятие оптимального режима

Процесс фрезерования отличается от операции точения прежде всего более высокой сложностью работы. Одно из главных отличий заключается в непосредственном контакте рабочего инструмента с обрабатываемой заготовкой: при фрезеровании за счет оборотов резцы сначала воздействуют на деталь, а затем теряют контакт с ней. Эта цикличность повторяется на протяжении всей работы над изделием. И при каждом прикосновении происходит очень мощный удар, одинаково воздействующий и на заготовку, и на зубья фрезы. Также следует учесть, что и снимаемая стружка может иметь разные параметры, в то время как при точении они не меняются.

Если все эти нюансы учесть в расчетах, то такой режим резания можно будет считать оптимальным. Однако не всегда разработанная технологическая карта может быть использована на новом оборудовании. Оператору придется заново производить расчеты, для чего надо знать основные элементы режимов.

Геометрия и материал режущего инструмента

В изготовлении большинства фрез используется быстрорежущая сталь, а зубцы выполняются из твердых сплавов. Такой инструмент отличается большей эффективностью, однако подходит не для всех станков, так как они имеют разный технический потенциал.

Для старых моделей оптимальными будут обычные фрезы — концевые и другие типы, выполненные из углеродистых и легированных сталей. К примеру, таким образом можно изготавливать детали с высокой точностью и чистотой поверхности, но в ущерб скорости производства.

Форма режущих насадок также является определяющей в выборе режима резания: необходимо брать во внимание геометрию каждого зубца, параметры переходных кромок и углов их размещения на основании, а также степень их воздействия на заготовки из различных металлов, для чего используется специальная таблица.

Глубина и ширина фрезерной обработки

Глубина или толщина удаляемого слоя указывает на разницу между обрабатываемой и уже обработанной поверхностями. Этот показатель устанавливается максимально большим, чтобы снизить количество проходов инструмента. Но если в приоритете будет чистота поверхности, то количество проходов увеличивается. В одних случаях их может быть два (черновой и чистовой), в иных — больше. В таких ситуациях определяющим параметром становится качество выработки.

Шириной фрезерования принято считать ширину обрабатываемой заготовки, в работе с несколькими изделиями их соответствующие параметры суммируются.

Выбор диаметра фрезы

С учетом параметров срезаемого слоя и ширины изделия устанавливается диаметр режущей части. Это также влияет на величину срезаемой стружки. Прямая взаимосвязь приводит к тому, что на первый взгляд малое сечение фрезы будет целесообразнее. Однако при этом придется подбирать зажим с малой жесткостью, чтобы не повредить фрезу, и это снова будет отрицательно влиять на величину стружки из-за уменьшения давления.

Выбор подачи для фрезерования

Чистовая обработка оценивается по качеству поверхности. В черновой работе руководствуются следующими факторами:

• жесткостью схемы «деталь–фреза–станок»;
• материалом детали;
• углами заточки;
• мощностью привода;
• материалом режущего инструмента.

Скорость резания

Для расчета скорости используется таблица со специальными нормативами согласно типу фрезы, обрабатываемому материалу, мощности фрезерного станка и другим параметрам.

Расчет ведется в соответствии с минутной подачей и количеством оборотов режущей части. Оптимальным считается результат, при котором сохраняется производительность со снижением риска повреждения зубьев.

Выбор режимов резания при фрезеровании плоскостей

Для обеспечения высокой производительности труда выгодно работать с возможно большим режимом резания. Однако его величина ограничивается главным образом режущими способностями фрезы и мощностью станка. Поэтому обычно выбирают не наибольший, а наивыгоднейший для данных условий режим резания, элементы которого рекомендуется назначать в определенной последовательности.

Вначале выбирают наибольшую возможную ширину фрезерования В и глубину резания t, затем — допустимые значения подачи на зуб Sz и скорости резания v. После этого по формулам (6) и (2) определяют требуемые частоту вращения n и минутную подачу Sм, которые принимают ближайшими меньшими из имеющихся на станке. Для наглядности этот порядок действий можно представить в следующем виде:

Ширину фрезерования устанавливают такой, чтобы обработку поверхности можно было бы провести за один проход. При работе торцовыми фрезами это условие осуществимо почти в любом случае, так как по действующим стандартам предусмотрен широкий диапазон диаметров таких фрез. Если же работа ведется цилиндрическими фрезами, длина которых не всегда позволяет выполнить указанное выше условие, то фрезерование производят за наименьшее число проходов.

Для уменьшения времени обработки глубину резания также целесообразно принимать большей с целью сокращения количества проходов при фрезеровании поверхности. В связи с этим, если условия позволяют, весь припуск выгодно срезать за один проход, В иных случаях обработку выполняют за два или более проходов. При этом поверхности с малой шероховатостью (Rz20. Ra1,25) рекомендуется окончательно фрезеровать с малой глубиной резания 0,5. 1,5 мм.

Подачу на зуб фрезы принимают в зависимости от вида обработки. При черновом фрезеровании она ограничивается жесткостью заготовки и фрезы, прочностью или твердостью обрабатываемого материала, мощностью станка; при чистовом фрезеровании — шероховатостью обрабатываемой поверхности. Причем с уменьшением подачи шероховатость поверхности также уменьшается.

Скорость резания оказывает наибольшее влияние на стойкость фрезы. С увеличением скорости резания выше допустимых значений резко ускоряется износ фрезы, требуется более частая ее замена, переточка. Поэтому скорость резания следует выбирать в допустимых пределах в зависимости от всех условий работы. Она может быть принята большей: при обработке менее твердых и прочных материалов с небольшой шириной фрезерования, глубиной резания и подачей, для фрез из более теплостойких материалов с малыми углами в плане, а также при применении смазывающе-охлаждающих жидкостей.

Подача и скорость резания обычно определяются из нормативных таблиц справочника. Однако для учебных целей в начальном периоде обучения при выборе элементов режима резания можно пользоваться их ориентировочными значениями, приведенными в табл.1.