Расчёт режимов резания при фрезеровании
Содержание:
1. Фрезерование: особенности механической обработки резанием
Фрезерование — это процесс механической обработки, при котором режущий инструмент (фреза) выполняет вращательное движение, а заготовка перемещается поступательно. Этот метод широко применяется для обработки различных поверхностей и материалов.
1.1 Виды фрезерования
В зависимости от типа используемой фрезы и характера обрабатываемой поверхности, основные виды фрезерования делятся на следующие категории:
- торцевое фрезерование — обработка плоских поверхностей с помощью торцовых фрез;
- фрезерование пазов и уступов — обработка канавок, пазов и ступенчатых поверхностей;
- фасонное (профильное, объёмное) — обработка сложных контуров и криволинейных поверхностей.
1.2 Основные режимы резания
При выполнении фрезерных операций ключевыми параметрами резания являются:
- подача на зуб — расстояние, которое проходит заготовка за один оборот зуба фрезы;
- скорость резания — скорость движения режущей кромки относительно обрабатываемого материала;
- толщина снимаемого слоя (припуск) — объём материала, удаляемого за один проход.
1.3 Регулируемые параметры процесса
Во время фрезерования можно регулировать следующие параметры:
- глубина резания: толщина слоя материала, удаляемого за один проход. Глубина резания напрямую влияет на производительность процесса и нагрузку на инструмент;
- ширина резания: показатель ширины снимаемого слоя металла по направлению, перпендикулярному движению подачи. Этот параметр важен для оценки усилий резания;
- подача инструмента: перемещение заготовки относительно оси вращения фрезы.
Подача может быть рассчитана в следующих единицах:
- на один зуб;
- на один оборот;
- в минуту.
1.4 Факторы, влияющие на величину подачи
На выбор величины подачи влияют несколько факторов:
- прочность инструмента — способность режущей части выдерживать нагрузки без повреждений;
- жёсткость технологической системы — устойчивость конструкции станка и крепления заготовки;
- мощность оборудования — возможность станка поддерживать заданные параметры обработки без перегрузки.
Фрезерование остаётся одним из самых востребованных методов обработки благодаря своей универсальности и высокой точности. Правильная настройка режимов резания и параметров процесса позволяет добиться оптимального результата при минимальных затратах времени и ресурса инструмента.
2. Формулы для расчета режимов резания при фрезеровании
2.1 Частота вращения, (об/мин)
Рис. 1 /Формула – Частота вращения, (об./мин)
Частота вращения, (об./мин)
где,
Vc – Скорость резания, м/мин;
π – константа, приблизительно равная 3,14;
Dc – диаметр фрезы, мм.
2.2 Скорость резания, (м/мин)
Скорость резания является одним из главных параметров, влияющим на износ пластин. Она больше всего влияет на износ по задней поверхности (самый распространенный тип износа).
Рис. 2 /Формула – Скорость резания, (м/мин)
Скорость резания, (м/мин)
где,
Vc – Скорость резания, м/мин;
π – константа, приблизительно равная 3,14;
Dc – диаметр фрезы, мм.
2.3 Минутная подача, (мм/мин)
Рис. 3 /Формула – Подача, (мм/мин)
где,
Vf – минутная подача, мм/мин;
fz – Подача на зуб, мм/зуб;
n – Частота вращения, об/мин;
ZEFP – эффективное число зубьев для расчета подачи или подачи на оборот, шт.
2.4 Подача на зуб, (мм/об)
Рис. 4 /Формула – Подача на зуб, (мм/об)
где,
fz – подача на зуб, мм/зуб;
Vf – минутная подача, мм/мин;
n – частота вращения, об/мин;
ZEFP – эффективное число зубьев для расчета подачи или подачи на оборот, шт.
Эффективное число зубьев (ZEFP) используется для расчета скорости подачи (Vf) и подачи на оборот (f). Для большинства фрез эффективное число зубьев (ZEFP) равняется числу зубьев фрезы (ZNP), но для некоторых фрез ZEFP меньше, чем ZNP.
2.5 Подача на оборот, (мм/об)
Рис. 5 /Формула – Подача на оборот, (мм/об)
Подача на оборот, (мм/об)
где,
f = подача на оборот;
ZEFP – эффективное число зубьев для расчета подачи или подачи на оборот, шт;
fz = подача на зуб.
2.6 Удельный съём металла, (см³/мин)
Рис. 6 /Формула – Удельный съём металла, (см³/мин)
Удельный съём металла, (см³/мин)
где,
ae – ширина резания мм / радиальная глубина резания, мм;
ap – глубина резания мм / осевая глубина резания, мм;
Vf – подача, мм/мин.
2.7 Скорость резания и частота вращения для объёмного фрезерования
Рис.7 /Формула – Скорость резания и частота вращения для объёмного фрезерования
Скорость резания и частота вращения для объёмного фрезерования
где,
Vc – скорость резания, м/мин;
π – константа, приблизительно равная 3,14;
Dc – диаметр фрезы, мм;
ap – глубина резания мм / осевая глубина резания, мм.
2.8. Общие рекомендации по использованию
- При выборе режимов резания учитывайте мощность станка и жёсткость системы "станок — инструмент — заготовка".
- Начните с рекомендуемых значений из справочников и каталогов производителей инструмента, затем корректируйте их в зависимости от конкретных условий обработки.
- При обработке твердых или закаленных материалов используйте твердосплавные и инструменты с кубическим нитридом бора (CBN), возможно использование керамического инструмента.
- При обработке труднообрабатываемых материалов, жаропрочных сплавов рекомендуется использование керамического инструмента.
- Следите за износом инструмента — при его ухудшении снижайте скорость резания или увеличивайте период переточки.
Заключение
Перед выбором оптимальных режимов резания необходимо определить критерий их настройки. Это может быть максимальная производительность, минимизация затрат на инструмент или баланс между этими двумя параметрами.
Максимальная производительность подразумевает использование высоких режимов резания, что приводит к увеличению расходов на инструмент из‑за его ускоренного износа. Однако повышение производительности также снижает затраты на оплату нормочаса и амортизацию оборудования, что делает этот подход выгодным в определённых условиях.
С другой стороны, экономическая эффективность требует учета всех затрат, включая расходы на инструмент, оплату труда и амортизацию оборудования. В каждом случае важно индивидуально определить цель оптимизации, учитывая особенности металлорежущего оборудования, тип детали и систему оплаты труда на предприятии.
Таким образом, постановка задачи по выбору режимов резания должна быть основана на комплексном анализе производственных условий и экономических факторов.
Важная информация!
Информация, представленная в технических статьях и обзорах на Сайте, носит исключительно информационный и ознакомительный характер и предназначена для общего понимания принципов работы, характеристик и применения металлорежущего инструмента и оснастки для станков.
Все расчеты, формулы, рекомендации и технические данные, приведённые в материалах, взяты из каталогов производителей и могут быть использованы только в качестве ориентировочных значений. Окончательное определение параметров и условий применения инструмента должно производиться квалифицированным специалистом (технологом, инженером) на производстве или квалифицированным сотрудником нашей компании.
ООО «Айрон Парк» не несёт ответственности за возможные ошибки, упущения или неправильное использование информации, содержащейся в статьях и обзорах.
Мы рекомендуем всегда консультироваться с техническим специалистом перед применением рекомендаций в производственных условиях.