Режим різання при фрезеруванні. Види фрез, розрахунок швидкості різання

Одним із способів обробки матеріалів є фрезерування. Воно використовується для обробки металевих і неметалевих заготовок. Робочий процес контролюється за допомогою режимів різання.

суть процесу

Фрезерування здійснюється з метою глибокої чорнової і чистової обробки, формування певного профілю поверхні (пази, канавки), нарізування зубів на зубчастих колесах, коригування форми, художнього виточування візерунків і написів.

Робочий інструмент - фреза - робить головну вращающее рух. Допоміжним є поступальна подача заготовки щодо її ходу. Цей процес має переривчастий характер. Його найважливіша особливість, яка відрізняє від точіння і свердління - той факт, що кожен зуб працює окремо. У зв`язку з цим, для нього характерна наявність ударних навантажень. Зменшити їх вплив можливо з урахуванням раціональної оцінки ситуації та підбору режимів.

Основні поняття про роботу фрезерних верстатів

Залежно від способу розташування шпинделя і кріплення фрези в ньому, від видів здійснюваних дій і від способів управління, виділяють основні типи фрезерувального обладнання:

• горизонтальні;
• вертикальні;
• універсальні;
• фрезерні верстати з ЧПУ.

Основні вузли вертикально-фрезерного верстата:

Відео: Розрахунок режимів різання для фрези - Walter Calculator

1. Станина, в якій розміщується коробка швидкостей, яка регулює обертання вертикально встановленого шпинделя і закріпленої на ньому фрези.
2. Стіл, що включає в себе консоль з поперечними полозками для кріплення і переміщення заготовки та коробку подач, регулюючу руху подачі.

У горизонтально-фрезерних верстатах інструмент закріплюється горизонтально. А універсальні мають кілька різновидів.

Існує універсальне горизонтальне обладнання, для якого характерна наявність оборотності столу і, тим самим, розширення спектра можливих виконуваних робіт. Крім того, є широкоуніверсальний, що має в своїй будові обидва шпинделя і дозволяє здійснювати всі види фрезерування.

Фрезерні верстати з ЧПУ відрізняються наявністю програмного забезпечення та комп`ютерного управління. Вони призначені для художньої обробки заготовок, в тому числі в 3D-форматі.

Класифікація фрез

Фрези - це пристосування для різання. Основні фізичні параметри, за допомогою яких вони оцінюються: висота, діаметр, величини фаски і затилованія, окружний крок. Існує їх велике розмаїття, що розподіляються за різними ознаками:

Відео: Режими різання нержавіючої сталі

• за типом поверхонь, які обробляються (для дерева, пластика, стали, кольорових металів та ін);
• у напрямку руху обертання - праворежущіе і леворежущіе;
• в залежності від конструкційних особливостей - цільні, напайнимі, складні (мають вставні ножі), зварні;
• за формою: конічні, циліндричні, дискові;
• в залежності від умов роботи і вимог до ріжучої частини, можуть виготовлятися з різних матеріалів. До них відносяться: вуглецева інструментальна і швидкоріжуча сталь (Легована, з підвищеним вмістом вольфраму), твердий сплав (міцний - для чорнової обробки, зносостійкий - для чистової). Поширені варіанти, коли корпус виготовлений з вуглецевої або швидкорізальної сталі, а ножі - вставні твердосплавні;
• в залежності від призначення: циліндричні, торцеві, кінцеві, прорізні, відрізні, фасонні.

Найбільш інформативні ознаки: матеріал ріжучої кромки і призначення.

Види фрез для плоских поверхонь

З метою зняття шарів матеріалу на горизонтальних, вертикальних або похилих площинах, використовуються циліндричні і торцеві фрези.

Інструмент першого виду може бути цілісним або з насадними ножами. Великі цільні фрезерувальні насадки призначені для чорнової обробки, а малі - для чистової. Вставні ножі для складних ріжучих головок можуть бути виготовлені з швидкорізальної сталі або обладнані пластинками з твердих сплавів. Твердосплавні фрези мають велику продуктивність роботи, ніж зроблені з легованого сталевого сплаву.

Торцева застосовується для подовжених площин, її зуби розподіляються на торцевій поверхні. Великі складні використовуються для широких площин. До речі, для зняття стружки з складно оброблюваних тугоплавких металів обов`язково наявність твердосплавних ножів. Для застосування цих груп фрезерувальних пристосувань потрібна значна ширина і довжина виробу.

Види інструментів для художнього фрезерування

Для додання матеріалу певного профілю, нанесення візерунка, формування вузьких заглиблень застосовуються кінцеві і дискові фрезерувальні насадки.

Кінцева або фреза пазова поширена для вирізання пазів, вузьких і криволінійних площин. Всі вони - цілісні або зварні, ріжуча частина з швидкорізальної легованої сталі, може бути наплавлені твердосплав, а корпус зроблений з вуглецевої сталі. Існують малозаходние (1-3 спіралі) і багатозахідні (4 і більше). Використовуються для верстатів з ЧПУ.

Дискова - це також фреза пазова. Вона може бути застосована для канавок, пазів, нарізування зубів на зубчастих колесах.

Художнє фрезерування здійснюється на деревині, металі, ПВХ.

Види фрез для обробки крайок

Зняття стружки з кутів, надання їм раціональної форми, моделювання, поділ заготовки на частини можна реалізовувати за допомогою шліцьових, кутових і фасонних фрезерувальних насадок:

1. Відрізна і шліцьова має те ж призначення, що і дискова, однак частіше використовуються для надрізів і відділення зайвих частин матеріалу.
2. Кутова необхідна для кромок деталей і кутів. Існують однокутові (лише одна ріжуча частина) і двухуглові (ріжучими є обидві конічні поверхні).
3. Фасонна використовується для складних конструкцій. Може бути напівкруглої або увігнутою. Часто застосовується для нарізування профілю мітчиків, зенкерів, спіральних свердел.

Практично для всіх типів можлива цільна сталева конструкція або складна, з наявністю вставних твердосплавних ножів. Твердосплавні фрези мають якісно вищі показники роботи і її тривалості для інструменту в цілому.

Класифікація видів фрезерування

Існує кілька класифікаційних ознак, за якими розділяють види фрезерування:

• за способом розташування шпинделя і фрези, відповідно, на горизонтальне і вертикальне;
• у напрямку руху, на зустрічну і попутне;
• в залежності від використовуваного інструменту, на циліндричний, торцеве, фасонне, кінцеве.

Циліндрична обробка може бути застосована для горизонтальних площин, здійснюється за допомогою відповідних фрез на горизонтальних верстатах.

Відео: Три золотих правила про режими різання

Торцеве фрезерування можна вважати універсальним. Воно може бути застосовано для всіх типів горизонтальних, вертикальних і похилих площин.

Кінцева обробка забезпечує формування необхідного профілю криволінійним канавкам, свердла і приладів.

Фасонна обробка здійснюється для поверхонь зі складною конфігурацією: кутів, крайок, пазів, нарізування зубів для зубчастих коліс.

Незалежно від виду здійснюваних робіт і матеріалів, які обробляє, результат повинен відрізнятися високою гладкістю фінішного шару, відсутністю зазубрин, точністю обробки. З метою отримання чистої обробленої поверхні важливо контролювати величини подач заготовки по відношенню до інструменту.

Зустрічне і попутне фрезерування

Коли виконується фрезерування металу зустрічного типу - заготівля подається назустріч обертальних рухів насадки. При цьому зуби поступово врізаються в оброблюваний метал, навантаження збільшується прямопропорційно і рівномірно. Однак перед врізання зуба в деталь, він деякий час ковзає, утворюючи наклеп. Це явище прискорює вихід фрези з робочого стану. Використовується при чорновій обробці.

При виконанні попутного типу - заготівля подається по ходу обертальних рухів інструменту. Зуби працюють ударно під великими навантаженнями. Потужність на 10% нижче, ніж при зустрічному фрезеруванні. Здійснюється при чистової обробки деталей.

Основні поняття про фрезерних роботах на верстатах з ЧПУ

Вони характеризуються високим ступенем автоматизації, точністю робочого процесу, високою продуктивністю. Фрезерування на верстаті з ЧПУ здійснюється найчастіше за допомогою торцевих або кінцевих фрез.

Останні - найбільш широко використовуються. При цьому, в залежності від оброблюваного матеріалу, відповідного типу утворює стружки, заданих параметрів програмного забезпечення, використовуються різні кінцеві фрези. Вони класифікуються за кількістю заходів спіралей, які забезпечують наявність різальних крайок і канавний відведення стружки.

Матеріали з широкою стружкою доцільно фрезерувати за допомогою інструментів малого кількості заходів. Для твердих металів з характерною стружкою зламу необхідно вибирати фрезерувальні пристосування з великою кількістю спіралей.

Використання фрез для верстатів з ЧПУ

Малозаходние фрези для ЧПУ можуть мати від однієї до трьох різальних крайок. Вони використовуються для дерева, пластмаси, композитів і м`яких піддатливих металів, які потребують швидкого відводу широкої стружки. Застосовуються для чорнової обробки заготовок, до яких не ставляться високі вимоги. Для даного інструменту характрена невелика продуктивність, невисока жорсткість.

За допомогою однозахідних здійснюється художнє фрезерування алюмінію.

Широко використовуваними є дво- і трехзаходние кінцеві. Вони забезпечують жорсткість більш високих значень, якісне відведення стружки, дозволяють працювати з металами середньої твердості (наприклад, зі сталлю).

Багатозахідні фрези для ЧПУ мають більше 4-х ріжучих крайок. Застосовуються для металів середньої і високої твердості, для яких характерна дрібна стружка і високий опір. Їм властива значна продуктивність, вони актуальні для чистової і напівчистової обробки і не розраховані на роботу з м`якими матеріалами.

З метою правильного вибору інструменту для верстатів з ЧПУ важливо враховувати режим різання при фрезеруванні, а також всі характеристики оброблюваної поверхні.

Відео: Режими різання титанових сплавів

режими різання

Для забезпечення потрібної якості фрезерованного шару важливо правильно визначити і підтримувати необхідні технічні параметри. Основними показниками, що описують і регулюючими фрезерувальний процес, є режими роботи.

Розрахунок режимів різання при фрезеруванні проводиться з урахуванням основних елементів:

1. Глибина (t, мм) - товщина металевої кулі, який знімається за один робочих хід. Вибирають її з урахуванням припуску на обробку. Чорнові роботи здійснюються за один прохід. Якщо припуск становить більше 5 мм, то фрезерування проводять в декілька проходів, при цьому на останній залишають близько 1 мм.
2. Ширина (B, мм) - ширина оброблюваної поверхні в напрямку, перпендикулярному руху подачі.
3. Подача (S) - довжина переміщення заготовки щодо осі інструменту.

Виділяють кілька взаємопов`язаних понять:

• Подача на один зуб (S_z, мм / зуб) - зміна положення деталі при повороті фрези на відстань від одного робочого зуба до наступного.
• Подача на один оборот (S_про, мм / об) - переміщення конструкції при одному повному обороті фрезерувальні насадки.
• Подача за одну хвилину (S_хв, мм / хв) - важливий режим різання при фрезеруванні.

Їх взаємозв`язок встановлюється математематіческі:

S_хв= S_про* N = S_z* Z * n,

де z - Кількість зубів;

n - Частота обертання шпинделя, хв^-1.

На величину подачі також впливають фізичні і технологічні властивості оброблюваної площі, міцність інструменту і робочі характеристики механізму подач.

Розрахунок швидкості різання

В якості номінального розрахункового параметра приймають ступінь швидкого обороту шпинделя. Фактична швидкість V, м / хв залежить від діаметра фрези і частоти її обертових рухів:

V = (&pi- * D * n) / 1000

Частота обертання фрезерного інструменту визначається:

n = (1000 * V) / (&pi- * D)

Маючи інформацію про хвилинної подачі, можна визначити необхідний час для заготівлі c довжиною L:

T₀= L / S_хв

Розрахунок режимів різання при фрезеруванні і їх установку актуально здійснювати перед налагодженням верстата. Встановлення раціональних заданих параметрів, з урахуванням характеристик інструменту і матеріалу деталі, забезпечує високу продуктивність робіт.

Поради для визначення режимів

Неможливо ідеально підібрати режим різання при фрезеруванні, однак можна керуватися основними принципами:

1. Бажано, щоб діаметр фрези відповідав глибині обробки. Це забезпечить очищення поверхні за один прохід. Тут основний фактор - матеріал. Для дуже м`яких цей принцип не діє - існує ризик зняття стружки, товщиною більшою, ніж необхідно.
2. Ударні процеси і вібрації неминучі. У зв`язку з цим, збільшення значень подачі веде до зниження швидкості. Оптимально починати роботу з подачі на зуб, що дорівнює 0,15 мм / зуб, а в процесі - регулювати.
3. Частота обертання інструменту не повинна бути максимально можливою. В іншому випадку існує ризик зниження швидкості різання. Її підвищення можливо зі збільшенням діаметра фрези.
4. Збільшення довжини робочої частини фрези, перевагу великої кількості зубів знижують продуктивність і якість обробки.
5. Орієнтовні значення швидкостей для різних матеріалів:

• алюміній - 200-400 м / хв;
• бронза - 90-150 м / хв;
• нержавіюча сталь - 50-100 м / хв;
• пластмаси - 100-200 м / хв.

Краще починати з середньою швидкістю, а в процесі коригувати її в меншу або більшу сторону.

Режим різання при фрезеруванні важливо визначати не тільки математично або за допомогою спеціальних таблиць. Для правильного вибору і установки оптимальних параметрів для верстата і потрібного інструменту необхідно оперувати деякими особливостями і особистим досвідом.