Подачи при фрезеровании концевыми фрезами

Если встаёт такой вопрос, то статья эта может Вам помочь. Автор будет рад, если после её прочтения Вы сделаете шаг в сторону от всяческих таблиц с указанием "оборотов" без учёта диаметра и вылета инструмента к осмысленному и самостоятельному расчёту режима для конкретных условий. В статье много букв, но, на самом деле, её суть укладывается в две простые формулы, подкреплённые здравым смыслом. И я выдаю их не спеша.

Первое : что режем?

И, исходя из этого, выбираем скорость резания

  1. Алюминий и алюминиевые сплавы – 200-400 м/мин.
  2. Латунь – 150-300 м/мин.
  3. Бронза – 100-150 м/мин.
  4. Бакелит – 50-100 м/мин.
  5. ПВХ – 100-200 м/мин.
  6. Термопласты стандартные (акрил, нейлон и проч.) – 300-500 м/мин.
  7. Древесина – 300-500 м/мин.
  8. Нержавеющая сталь – 50-90 м/мин.

Приведённые скорости резания взяты из каталога инструментов «Belin» и являются общими рекомендациями. В каждом конкретном случае скорость резания может выходить за рамки обозначенных диапазонов. На возможную скорость оказывают влияние различия в сплавах и геометриях фрез, наличие или отсутствие защитного покрытия фрезы и всегда уникальные условия резания. Рекомендации приводятся как ориентир, а не правило.

Пример

Попутно я рассмотрю пример выбора режима. Пример условный, и не стоит воспринимать его как реальную возможность резать определённый материал определённой фрезой в Ваших условиях. Я Ваших условий не знаю, а сам пример строится на пошаговом принятии пунктов, каждый из которых нуждается в практической проверке на конкретном станке. Итоговый режим, к которому я прихожу в конце, требует постепенной апробации, понимания от оператора, что и почему он делает в данный момент, хорошего закрепления заготовки и общей надёжности конструкции. Тем не менее, это вполне рабочий, хороший режим и к нему запросто можно прийти на практике.

Допустим, надо резать акрил. Смотрим «термопласты стандартные» и выбираем среднее значение скорости резания – 400 м/мин.

Второе : чем режем?

Здесь нас интересует выбор диаметра инструмента

С увеличением диаметра фрезы становится больше максимально возможная подача на один её оборот. Однако само число её оборотов в минуту ограничено максимальной скоростью резания данного материала (см. выше), так что увеличение диаметра не всегда оправдано. Тем более, что и стоимость инструментов больших диаметров вырастает значительно.

Обычно диаметр фрезы определяется технологией производства. Считается идеальным, если глубина резания соответствует диаметру фрезы (или меньше диаметра). В крайнем случае, она может быть равна 2-м или 3-м диаметрам. Снимать большее количество материала за один проход несколько опрометчиво; и хотя на практике такие прецеденты подчас прощаются, никто таких условий не рекомендует. Мы тоже не станем рекомендовать — разве что для резки пенопласта и подобных ему материалов с низкой плотностью.

Пример

Наш акрил имеет толщину 8 мм, радиус углов, допустим, не важен, так что я выбираю фрезу диаметром 8 мм и буду раскраивать материал за один проход.

Третье : вычисляем частоту вращения

Имея заданную скорость резания и определённый диаметр, посчитаем обороты

n = (1000 * Vc) / (π * D),

где n — искомое число оборотов в минуту,

Vc — желаемая скорость резания (м/мин),

D — выбранный диаметр фрезы (мм).

Если Ваш шпиндель не может выдать найденное количество оборотов, логично взять чуть больший диаметр, чтобы не терять в максимально возможной скорости резания. Небольшое удорожание инструмента с лихвой окупится адекватно ускоренной резкой материала.

Если Вы на это пойти не готовы, то придётся остановиться на тех оборотах, которые может выдать шпиндель станка (а поскольку безопаснее всего для любой техники использовать её мощность не более чем на 90 % от максимальной, то при бережном отношении к оборудованию скорость резания понизится ещё на 10 %).

Пример

n = (1000 * 400 м/мин) / (3,14 * 8 мм) = около 15924 об./мин. Поднимем до 16-и тысяч для ровного счёта, имея в виду, что максимальная скорость резания по акрилу у нас 500 м/мин, а мы изначально взяли только 400. Впоследствии можно подойти и прямо к 500-м м/мин, пересчитав обороты. Пока, для первого раза, не впадаем в крайности.

Четвёртое : подача на оборот / подача на зуб фрезы

Центральное место при выборе режима!

Сломается или не сломается (и вообще, насколько «комфортно» будет себя чувствовать) фреза, зависит не от того, 6 или 3 метра в минуту она проходит, а от того, какое количество материала снимается каждым её лезвием за один оборот. Это называется — подача на зуб фрезы, или просто подача на зуб (шаг на зуб). Подача на оборот совпадает с подачей на зуб, если речь идёт об однозаходной фрезе. Для двухзаходной фрезы подача на оборот больше подачи на зуб в два раза. Для трёхзаходной — в три и т. д.

Как выбрать подачу на зуб? В идеале, есть рекомендуемые производителем значения подач на зуб для тех или иных материала, диаметра фрезы и глубины резания. Но это только в идеале. Китайский производитель в этом отношении нас не балует. Впрочем, и расстраиваться не нужно. Адекватный диапазон подач на зуб всё равно лежит где-то в пределах от 0,1 до 0,25 мм для заглубления на диаметр фрезы в практически любой материал (правда, если геометрия, материал фрезы и вообще условия обработки подходящие – то есть, речь не о попытках резать нержавейку на станках для производства рекламы). Заметите возможность фрезеровать с бОльшими подачами? Отлично, но давайте не с первого захода. А с меньшими, пожалуй, нет смысла. Конечно, если у вас не микрофреза в патроне.

Читайте также:  Сталь с235 это какая сталь

В среднем, для фрез диаметром от 3 мм, при работе на глубину, равную диаметру, подачу на зуб можно ставить 0,15 мм. Если не уверены, начните с 0,1 мм на зуб. Это минимальное значение, при котором фреза точно не испытывает перегрузок, но и не будет гореть. Увеличить сможете всегда, а безопасность первого врезания таким образом обеспечите. Идеал — это, конечно, максимальные подачи на зуб. Но помните, что неадекватно большая подача на зуб чревата 1) повышенными поперечными нагрузками на фрезу (риск поломки) и 2) образованием толстой стружки, при которой тепло не успевает уходить от лезвия в стружку и скапливается на кромке (в результате повышается температура в зоне резания, снижается стойкость и прочность режущей кромки, возникает дополнительный риск налипания стружки и поломки).

Пример

Предположим, у меня однозаходная фреза. Была бы она трёхмиллиметровой, я указал бы подачу, максимум, 0,15 мм/зуб. Но 8 мм диаметр – не мало, поэтому ставлю 0,2 мм/мин. Это довольно смело для первого врезания, но, скорее всего, на практике можно будет и больше. Хотя — всё же рекомендую начинать с меньших значений. Беру 0,2, по сути, только для репрезентативности, чтобы не заниматься постепенным увеличением подачи на Вашем мониторе.

Пятое : считаем подачу в миллиметрах в минуту / секунду

Приходим к итогу

Зная частоту вращения и желаемую подачу на зуб, легко вычислим минутную подачу.

где F – искомая подача (мм/мин),

n – частота вращения (число оборотов в минуту),

fz – подача на зуб (мм),

z – количество зубьев фрезы.

Если указываете подачу в мм/сек, просто разделите это значение на 60.

При глубине резания, равной 1-му диаметру фрезы, значение вводится как есть. При 2-м диаметрам, отнимите 25%, а при 3-м – 50% от найденной подачи.

Пример

F = 16000 об./мин * 0,2 мм/зуб * 1 зуб = 3200 мм/мин. Или 3200 / 60 = около 53 мм/сек.

Итак, это совершенно безопасная и адекватная подача для однозаходной фрезы диаметром 8 мм по акрилу при частоте вращения 16 тыс. об./мин.

Но не предел мечтаний. Простестировав, мы видим, что фреза спокойно работает. Что можно сделать для увеличения скорости обработки?

Во-первых, положим, наш станок может выдавать 24 тыс. оборотов в минуту, так давайте повысим скорость резания до максимальной (напомню, по акрилу это 500 м/мин. Считаем обороты: n = (1000 * 500 м/мин) / (3,14 * 8) = около 19904 об./мин. Оставим 19,9 тыс. об./мин.

Во-вторых, можно повысить подачу на зуб, но ещё предпочтительнее попробовать двухзаходную фрезу – диаметр 8 мм достаточно большой для этого. Сделаем так, немного понизив подачу на зуб, чтобы исключить риск налипания стружки. Пусть будет 0,15 мм на зуб. И, само собой, имеет смысл взять фрезу с рабочей частью длиной 10 мм, чтобы минимизировать вибрации.

Считаем подачу: F = 19900 об./мин * 0,15 мм/зуб * 2 зуба = 5970 мм/мин. Неплохо, да? Кажется, много, а нагрузка на фрезу и на всю конструкцию станка стала меньше, чем была изначально, поскольку мы снизили подачу на зуб фрезы.

Конечно, есть возможность использовать в нашем примере и более популярный и недорогой 6-й диаметр и также раскраивать на всю глубину. Но:

1) для максимальной скорости резания придётся увеличить обороты (иногда это невозможно);

2) из-за меньшего поперечного сечения та же самая подача на зуб будет создавать бОльшую поперечную нагрузку, соответственно максимальная подача на зуб у фрезы диаметром 6 мм меньше, чем у 8 мм;

3) если мы будем кроить акрил толщиной 8 мм за один проход, то эта глубина составит почти 1,5 диаметра нашей фрезы, что ещё более снизит максимальную подачу, процентов на 20;

4) двухзаходную фрезу этого диаметра придётся использовать с большой осторожностью, если вообще придётся, поскольку её канавки меньше и риск не справиться с отводом стружки существенно выше.

Это не значит, что «шестёркой» в этих условия работать нельзя. Зная материал этой статьи, Вы легко подберёте правильный и максимально быстрый в этих условиях режим. Можно и фрезой в 3 мм работать работать по акрилу толщиною в 8. Конечно, значительно медленнее, но можно (а если есть требование к радусу скруглений, то и приходится). Главное – правильно учесть все условия.

Надеюсь, моя статья отчасти поможет Вам в этом.

Читайте также:  Сделал сам своими руками из металла

P . S . : общие рекомендации

1. Диаметр фрезы выбирается близким к глубине резания. Если скорость резания на максимальных оборотах получается слишком низкой, имеет смысл увеличить диаметр и, т. о., повысить скорость резания.

2. Вылет фрезы должен быть минимальным, соответственно брать фрезы со слишком большой режущей длиной целесообразно только в случае крайней необходимости: надо помнить, что это минимальные подачи и риск возникновения вибраций.

3. Использование инструментов достаточно большого диаметра стимулирует к увеличению подач. Однако неадекватно высокие подачи способны или сломать фрезу, или передать нагрузку на подшипники шпинделя и несущую конструкцию. Превышать 0,25 мм/зуб можно, только убедившись в запасе прочности фрезы и полностью доверяя конструкции своего станка.

4. Увеличение количества зубьев – хорошая идея для увеличения минутной подачи. Однако следует помнить о том, что стружка должна успевать свободно отводиться из зоны резания. Чем большее количество зубьев имеет фреза, тем меньше места остаётся для её стружечных канавок. Всегда есть риск, что объёма канавок не хватит для быстрого отвода стружки: тогда возможно налипание пыли или стружки, в связи с чем фреза фактически перестанет резать. Последствия этого предугадать нетрудно. Я не призываю Вас отказываться от экспериментов, наоборот. Главное – не ставить поначалу высоких подач на зуб, остановиться на минимальных 0,1-0,12 мм, чтобы убедиться, что фреза работает и справляется с заданным объёмом стружки. Помните, что двухзаходная фреза с подчей на зуб 0,1 мм имеет такую же минутную подачу, как однозаходная с подачей на зуб 0,2 мм. При этом, нагрузка на на её кромку в два раза ниже, соответственно выше стойкость. Как видите, в адекватном увеличении количества заходов есть смысл. Замечу, что в одном из видео специалист «Onsrud» настоятельно рекомендует использовать по пластику только двухзаходные фрезы начиная с диаметра 3/8 дюйма (= 9,525 мм). Но можно работать и трёх-, и четырёхзаходными фрезами – с впечатляющей производительностью. Здесь важно добиться надёжного отвода стружки из зоны резания и правильно выбрать подачу на зуб.

5. Дороговизна цельнотвёрдосплавных фрез больших диаметров заставляет обращать внимание на фрезы с твердосплавными напайками. У последних есть ряд минусов, несмотря на очевидный плюс – значительно меньшую цену. Технология их изготовления не позволяет добиться такой точности, как у цельнотвердосплавных. Также ограничены их геометрические возможности. Стальная основа хуже отводит тепло, чем твёрдый сплав, поэтому оно скапливается в режущей пластине, снижая её твёрдость и прочность, провоцируя налипание стружки. Фрезы с напайками имеют меньшую скорость резания и меньшие подачи. Однако такие фрезы использовать можно и в некоторых случаях необходмо. Главное – для станков с ЧПУ рекомендуются только фрезы, изготовленные производителем инструмента для станков с ЧПУ. Избегайте брать фрезы для ручного фрезера, какими бы хорошими или дешёвыми они не считались. Это позволит Вам сберечь подшипники шпинделя, свой станок и, в конечном счёте, немало средств.

(с) Дмитрий Мирошниченко, компания “AllegroMills”

Содержание: Скрыть Открыть

Выбор режима резания играет основную роль при любой металлорежущей операции, и особенно при фрезеровании. От этого зависит производительность работ, возможность максимального использования ресурсов станка, стойкость инструмента и качество конечного результата. Для выбора режима резания разработаны специальные таблицы, но есть ряд общих понятий, которые необходимо знать любому фрезеровщику.

Особенности фрезерования

Процесс фрезерования является одним их наиболее сложных из всех видов металлообработки. Основной фактор – это прерывистый характер работы, когда каждый из зубьев инструмента входит в кратковременный контакт с обрабатываемой поверхностью. При этом каждый контакт сопровождается ударной нагрузкой. Дополнительные факторы сложности – более одной режущей поверхности и образование прерывистой стружки переменной толщины, что может стать серьёзным препятствием для работы.

Поэтому очень важен правильный подбор режима резания, что позволяет добиться максимальной производительности оборудования. Сюда входит правильный выбор подачи, скорости и силы реза, а также глубины удаляемого слоя что позволяет получить необходимую точность при минимальных затратах и износе инструмента.

Параметры режима резания

Основными характеристиками, которые регулируются в процессе фрезерования и являющиеся составляющими режима резания являются:

  • глубина реза – это толщина металла снимаемая за один проход. Выбирается с учетом припуска на обработку;
  • ширина реза – показатель ширины снимаемого слоя металла по направлению перпендикулярному направлению подачи;
  • подача инструмента – перемещение обрабатываемой поверхности относительно оси фрезы. В расчете режима используются такие показатели как подача на один зуб, в минуту и на один оборот. На величину подачи влияет прочность инструмента и характеристики оборудования.

Ширина и глубина

Данные параметры имеют важное значение для рационального выбора режима фрезерования. Глубина, как правило, устанавливается на максимально допустимое значение для уменьшения количества проходов. При повышенных требованиях к чистоте и точности обработки применяются черновой и чистовой проходы, соответственно, для съёма основной массы металла и калибровки поверхности. Количество черновых проходов может быть увеличено для повышения качества реза.

При выборе глубины также необходимо учесть припуск на обработку. Как правило, несколько проходов применяется при значении припуска более 5 мм. При последнем черновом проходе оставляют около 1 мм на чистовую обработку.

Читайте также:  Оборудование для малого бизнеса и мини производства

При подборе ширины необходимо учесть, что при одновременной обработке нескольких деталей учитывается общее значение. Выбирая данные значения необходимо учесть и состояние поверхности заготовки. При наличии следов литья, окалины или загрязнений необходимо увеличить глубину реза. В противном случае возможно скольжение зуба, дефекты поверхности, быстрый износ режущих кромок.

При выборе глубины реза существуют следующие типовые рекомендации:

  • Чистовая обработка – до 1 мм.
  • Черновая по чугуну и стали – от 5 до 7 мм.
  • Черновая для разных марок стали – от 3 до 5 мм.

Подача и скорость фрезы

Величина подачи зависит, в первую очередь от типа обработки – черновая или чистовая. При чистовом резе подача определяется требованиями к качеству поверхности. При черновом необходимо учесть несколько факторов:

  • жесткость заготовки, инструмента и станка;
  • материал заготовки и фрезы;
  • угол заточки фрез;
  • мощность привода станка.

Скорость обработки определяется по нормативам, в которых учитывается тип инструмента и материал заготовки. Данный параметр выбирается по стандартной таблице.

Необходимо учесть, что значения в таблице приведены для стандартной стойкости инструмента. Если фреза не соответствует стандартным параметрам, то необходимо учесть поправочный коэффициент который зависит от ширины инструмента (для торцовых фрез), свойств заготовки, угла фрезы и наличия окалины.

Рекомендации при выборе режима

Идеально подобрать режим обработки практически невозможно, но есть ряд рекомендаций, которым желательно следовать:

  • Диаметр инструмента должен соответствовать глубине обработки. Это позволяет провести обработку в один проход, но для слишком мягких материалов есть риск снятия стружки большей толщины, чем необходимо.
  • По причине ударов и вибрации желательно начать с подачи порядка 0,15 мм на зуб и затем регулировать в большую или меньшую сторону.
  • Не желательно использовать максимальное количество оборотов, это может привести к падению скорости реза. Повысить частоту можно при увеличении диаметра инструмента.

Определение режима реза производится не только с помощью таблиц. Большую роль играет знание особенностей станка и личный опыт фрезеровщика.

Методика расчета режимов резания при фрезерных работах

Материал инструмента для обработки сталей назначать Т15К6; для обработки чугуна – ВК6; для обработки медных и алюминиевых сплавов – Р6М5.

При расчетах следует задаваться подачей инструмента, глубиной резания и шириной фрезерования. Подачи выбирать согласно

таблицам 1, 2 и 3.

Торцовые и дисковые фрезы

Цилиндрические фрезы из быстрорежущей стали, при диаметре фрезы

Чугун, медные и алюминиевые сплавы

Диаметр фрезы, мм

Подача на зуб при фрезеровании концевыми фрезами, при глубине фрезерования, мм

Диаметр фрезы, мм

Фрезерование на шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей при глубине фрезерования на один двойной ход, составляющий часть глубины шпоночного паза

Фрезерование на вертикально-фрезерных станках за один проход

Осевое врезание на глубину шпоночного паза

Продольное движение при фрезеровании шпоночного паза

Подача на зуб, мм

Скорость резания при фрезеровании рассчитывается по формуле для всех видов обработки:

Т- стойкость фрезы (см таблицу 4)

B – ширина фрезерования

s z – подача на зуб

t – глубина фрезерования

D – диаметр фрезы

С v , x , y , q , m , u – коэффициенты, зависящие от условий обработки (см таблицу 5)

Диаметр фрезы, мм

Стойкость фрезы, мин

Тип фрезы, материал

Концевые напайные Т15К6

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Обработка алюминиевых сплавов

Концевые цельные Р6М5

Прорезные и отрезные Р6М5

Kv – поправочный коэффициент

К φ v – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 6)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 7)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 8)

Кмат V – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

Главный угол в плане φ

литье под давлением

(медные и алюмин. сплавы)

Алюминиевые и медные сплавы

при обработке резцами из быстрореж.стали

при обработке резцами из тверд.сплава

Методика применима к использованию в системе ТехноПро для расчетов режимов резания. Коэффициенты из таблицы 5 необходимо внести в информационную базу режущего инструмента и использовать в условии расчета при фрезеровании. Величину подачи необходимо вводить вручную.

Зубофрезерование

При зубофрезеровании скорость резания (при аналитическом методе) зависит от стойкости инструмента, подачи и, в меньшей мере, от модуля. Номенклатура червячных колес имеет максимум по модулю 8, поэтому согласно расчетным таблицам, имеет смысл назначать режимы одинаковые для всего ряда (в таблицах режимы незначительно отличаются, по мере изменения параметров детали).

Подача при зубофрезеровании назначается:

-при черновой обработке, в зависимости от жесткости СПИД

-при чистовой, в зависимости от требуемой шероховатости

Рекомендуется сразу применять чистовую радиальную подачу, чтобы избежать перегрузки системы СПИД. Рекомендованные величины подач в таблице 9.