Расчёт подачи при фрезеровании. Режимы резания при фрезеровании
Читайте также
Скорость резания, v c
Окружная скорость перемещения режущей кромки относительно заготовки.
Эффективная или фактическая скорость резания, v e
Окружная скорость на эффективном диаметре резания (DC ap ). Это значение необходимо для определения режимов резания при фактической глубине резания (a p ). Это особенно важно при использовании фрез с круглыми пластинами, фрез со сферическим концом и всех фрез с большим радиусом при вершине, а также фрез с главным углом в плане менее 90 градусов.
Частота вращения шпинделя, n
Число оборотов фрезы, закрепленной в шпинделе, совершаемое за минуту. Этот параметр связан с характеристиками станка и вычисляется на основе рекомендованной скорости резания для данной операции.
Подача на зуб, f z
Параметр для расчёта минутной подачи. Подача на зуб определяется исходя из рекомендуемых значений максимальной толщины стружки.
Подача на оборот, f n
Вспомогательный параметр, показывающий, на какое расстояние перемещается инструмент за один полный оборот. Измеряется в мм/об и используется для расчёта минутной подачи и нередко является определяющим параметром в отношении чистовой обработки.
Минутная подача, v f
Её также называют скоростью подачи. Это скорость движения инструмента относительно заготовки, выражаемая в пройденном пути за единицу времени. Она связана с подачей на зуб и количеством зубьев фрезы. Число зубьев фрезы (z n ) может превышать эффективное число зубьев (z c ), то есть количество зубьев в резании, которое используется для определения минутной подачи. Подача на оборот (f n ) в мм/об (дюйм/об) используется для расчёта минутной подачи и нередко является определяющим параметром в отношении чистовой обработки.
Максимальная толщина стружки, h ex
Этот параметр связан с подачей на зуб (f z ), шириной фрезерования (a e ) и главным углом в плане (k r ). Толщина стружки – важный критерий при выборе подачи на зуб для обеспечения наиболее высокой минутной подачи.
Средняя толщина стружки, h m
Полезный параметр для определения удельной силы резания, используемой для расчёта потребляемой мощности.
Скорость съёма металла, Q (cм 3 /мин)
Объём снятого металла в кубических миллиметрах в минуту (дюйм 3 /мин). Определяется на основе глубины и ширины резания и подачи.
Удельная сила резания, k ct
Постоянная материала, используемая для расчёта мощности и выражаемая в Н/мм2
Время обработки, T c (мин)
Отношение обрабатываемой длины (l m ) к минутной подаче (v f ).
Потребляемая мощность, P c и КПД, η mt
Методы фрезерования: определения
Линейное врезание
Одновременное поступательное перемещение инструмента в осевом и радиальном направлениях.
Круговая интерполяция
Перемещение инструмента по круговой траектории при постоянной координате z.
Круговое фрезерование с врезанием под углом
Перемещение инструмента по круговой траектории с врезанием (винтовая интерполяция).
Фрезерование в одной плоскости
Фрезерование с постоянной координатой z.
Фрезерование с точечным контактом
Неглубокое радиальное врезание фрезами с круглыми пластинами или сферическим концом, при котором зона резания смещается от центра инструмента.
Профильное фрезерование
Формирование повторяющихся выступов при профильной обработке поверхностей сферическим инструментом.
К атегория:
Фрезерные работы
Выбор рациональных режимов фрезерования
Выбрать рациональный режим фрезерования на данном станке означает, что для данных условий обработки (материал и марка заготовки, ее профиль и размеры, припуск на обработку) надо выбрать оптимальный тип и размер фрезы, марку материала и геометрические параметры режущей части фрезы, смазочно-охлаждаю-щую жидкость и назначить оптимальные значения следующих параметров режима резания: В, t, sz. v, п, Ne, Тм.
Из формулы (32) следует, что на объемную производительность фрезерования параметры В, t, sz и v оказывают одинаковое влияние, так как каждый из них входит в формулу в первой степени. Это означает, что при увеличении любого из них, например, в два раза (при прочих неизменных параметрах) объемная производительность увеличится также в два раза. Однако на стойкость инструмента указанные параметры оказывают далеко не одинаковое влияние (см. § 58). Поэтому с учетом стойкости инструмента выгоднее прежде всего выбирать максимально допустимые значения тех параметров, которые в меньшей степени влияют на стойкость инструмента, т. е. в такой последовательности: глубина резания, подача на зуб и скорость резания. Поэтому и выбор этих параметров режимов резания при фрезеровании на данном станке следует начинать в той же последовательности, а именно:
1. Назначается глубина резания в зависимости от припуска на обработку, требований к шероховатости поверхности и мощности станка. Припуск на обработку желательно снять за один проход с учетом мощности станка. Обычно глубина резания при черновом фрезеровании не превышает 4-5 мм. При черновом фрезеровании торцовыми твердосплавными фрезами (головками) на мощных фрезерных станках она может достигать 20-25 мм и более. При чистовом фрезеровании глубина резания не превышает 1-2 мм.
2. Назначается максимально допустимая по условиям обработки подача. При установлении максимально допустимых подач следует применять подачи на зуб, близкие к «ломающим».
Последняя формула выражает зависимость подачи на зуб от глубины фрезерования и диаметра фрезы. Величина максимальной толщины среза, т. е. значение постоянного коэффициента I с в формуле (21), зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала \ (для данного типа и конструкции фрезы). Значения максимально допустимых подач ограни- j чиваются различными факторами:
а) при черновой обработке - жесткостью и виброустойчивостью инструмента (при доста- i точной жесткости и виброустойчивости станка),’ жесткостью обрабатываемой заготовки и прочностью режущей части инструмента, например зуба фрезы, недостаточным объемом стружечных канавок, например, для дисковых фрез и др. Так, подача на зуб при черновом фрезеровании стали цилиндрическими фрезами со вставными ножами и крупным зубом выбирается в пределах 0,1-0,4 мм/зуб, а при обработке чугуна до 0,5 мм/зуб;
б) при чистовой обработке - шероховатостью поверхности, точностью размера, состоянием поверхностного слоя и др. При чистовом фрезеровании стали и чугуна назначается сравнительно малая подача на зуб фрезы (0,05-0,12 мм/зуб).
3. Определяется скорость резания; так как она оказывает самое большое влияние на стойкость инструмента, то ее выбирают исходя из принятой для данного инструмента нормы стойкости. Скорость резания определяется по формуле (42) или по таблицам нормативов режимов резания в зависимости от глубины и ширины фрезерования, подачи на зуб, диаметра фрезы, числа зубьев, условий охлаждения и др.
4. Определяется действующая мощность резания Ne при выбранном режиме по таблицам нормативов или по формуле (39а) и сопоставляется с мощностью станка.
5. По установленной скорости резания (и, или i^) определяется ближайшая ступень частоты вращения шпинделя станка из числа имеющихся на данном станке по формуле (2) или по графику (рис. 174). Из точки, соответствующей принятой скорости резания (например, 42 м/мин), проводят горизонтальную линию, а из точки с отметкой выбранного диаметра фрезы (например, 110 мм) - вертикальную. По точке пересечения указанных линий определяют ближайшую ступень чисел оборотов шпинделя. Так, в примере, показанном на рис. 172, при фрезеровании фрезой диаметром D = 110 мм со скоростью резания 42 м/мин частота вращения шпинделя будет равна 125 об/мин.
Рис.174 Номограмма частоты вращения фрезы
6. Определяется минутная подача по формуле (4) или по графику (рис. 175). Так, при фрезеровании фрезой D = 110 мм, z = 10 при sz = = 0,2 мм/зуб и п = 125 об/мин минутная подача по графику определяется следующим образом. Из точки, соответствующей подаче на зуб sг = 0,2 мм/ зуб, проводим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей числу зубьев фрезы г = 10. Из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей принятой частоте вращения шпинделя л = 125 об/мин. Далее из полученной точки проводим вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с нижней шкалой минутных подач, имеющихся на данном станке, определяет ближайшую ступень минутных подач.
7. Определяется машинное время.
Машинное время. Время, в течение которого происходит процесс снятия стружки без непосредственного участия рабочего, называется машинным временем (например, на фрезерование плоскости заготовки с момента включения механической продольной подачи до момента ее выключения).
Рис. 1. Номограмма минутной подачи
Повышение производительности при обработке на металлорежущих станках ограничивается двумя основными факторами: производственными возможностями станка и режущими свойствами инструмента. Если производственные возможности станка малы и не позволяют полностью использовать режущие свойства инструмента, то производительность такого станка будет составлять лишь некоторую часть от возможной производительности при максимальном использовании инструмента. В том случае, когда производственные возможности станка значительно превышают режущие свойства инструмента, на станке может быть достигнута максимально возможная при данном инструменте производительность, но при этом не будут полностью использованы возможности станка, т. е. мощность станка, максимально допустимые силы резания и т. д. Оптимальными с точки зрения производительности и экономичности использования станка и инструмента будут такие случаи, когда производственные мощности станка и режущие свойства инструмента будут совпадать или близки друг к другу.
Это условие положено в основу так называемых производственных характеристик станков, которые были предложены и разработаны проф. А. И. Кашириным. Производственная характеристика станка представляет собой график зависимостей возможностей станка и инструмента. Производственные характеристики позволяют облегчить и упростить определение оптимальных режимов резания при обработке на данном станке.
Режущие свойства того или иного инструмента характеризуются режимами резания, которые допускаются в процессе обработки. Скорость резания при заданных условиях обработки можно определить по формуле (42, а). Практически же ее находят по таблице режимов резания, которые приведены в справочниках нормировщика или технолога. Однако следует отметить, что нормативы по режимам резания как для фрезерования, так и для других видов обработки разрабатываются, исходя из режущих свойств инструмента для различных случаев обработки (тип и размер инструмента, вид и марка материала режущей части, обрабатываемый материал и др.), и не связаны со станками, на которых будет производиться обработка. Так как производственные возможности различных станков разные, то практически осуществимый оптимальный режим обработки на разных станках будет различным для одних и тех же условий обработки. Производственные возможности станков зависят прежде всего от эффективной мощности станка, частоты вращения, подач и др.
Рис. 2. Врезание и перебег
Производственные характеристики фрезерных стянкои для случая (Ьпезепования тогшо-выми фрезами были разработаны проф. А. И. Кашириным и автором.
Принцип построения производственных характеристик фрезерных станков (номограмм) для работы торцовыми фрезами основан на совместном графическом решении двух уравнений, которые характеризуют зависимость скорости резания vT по формуле (42) при -Bz’ = const, с одной стороны, и скорости резания ид„ допускаемой мощностью станка, - с другой. Скорость резания vN может быть определена по формуле
Рис. 3. Производственная характеристика консольно-фрезерного станка 6Р13
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОНЯТИЯ О ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ
§ 10. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
В процессе фрезерования зубья фрезы при ее вращении последовательно один за другим врезаются в надвигающуюся заготовку и снимают стружку, осуществляя резание.
Элементами резания при фрезеровании являются ширина фрезерования, глубина фрезерования, скорость резания и подача.
Ширина и глубина фрезерования
Шириной фрезерования называют ширину обрабатываемой поверхности в миллиметрах (рис. 52). Ширина фрезерования обозначается через В.
Глубиной резания при фрезеровании, или глубиной фрезерования
, или часто глубиной срезаемого слоя, называют толщину (в миллиметрах) слоя металла, снимаемого с поверхности заготовки фрезой за один проход, как это показано на рис. 52. Глубина фрезерования обозначается через t. Глубина фрезерования измеряется как расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями.
Весь слой металла, который необходимо удалить при фрезеровании, называется, как указывалось выше, припуском на обработку. Глубина фрезерования зависит от припуска на обработку и мощности станка. Если припуск велик, обработку производят в несколько переходов. При этом последний переход производят с небольшой глубиной резания для получения более чистой поверхности обработки. Такой переход называют чистовым фрезерованием в отличие от чернового, или предварительного фрезерования, которое производят с большей глубиной
фрезерования. При небольшом припуске на обработку фрезерование производят обычно с одного прохода.
На рис. 53 показана ширина В и глубина фрезерования t при обработке основными видами фрез.
Скорость резания
Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы. В процессе фрезерования фреза вращается с определенным числом оборотов, которое устанавливается при настройке станка; однако для характеристики вращения фрезы принимают не число ее оборотов, а так называемую скорость резания.
Скоростью резания
при фрезеровании называют путь, который проходят в одну минуту наиболее отдаленные от оси точки режущей кромки зуба фрезы. Скорость резания обозначается через υ.
Обозначим диаметр фрезы через D
и предположим, что фреза делает один оборот в минуту. В этом случае режущая кромка зуба фрезы пройдет в минуту путь, равный длине окружности диаметра D мм
, т. е. πD
миллиметров. В действительности фреза делает больше одного оборота в минуту. Предположим, что фреза делает n
оборотов в минуту, тогда режущая кромка каждого зуба фрезы пройдет в одну минуту путь, равный πDn мм
. Следовательно, скорость резания при фрезеровании равна πDn мм/мин
.
Обычно скорость резания при фрезеровании выражают в метрах в минуту, для чего необходимо полученное выражение скорости в мм/мин
разделить на 1000. Тогда формула скорости резания при фрезеровании примет вид:
Из формулы (1) следует, что чем больше диаметр D фрезы, тем больше скорость резания при данном числе оборотов, и чем больше число оборотов n шпинделя, тем больше скорость резания при данном диаметре фрезы.
Пример 1
. Фреза диаметром 100 мм делает 140 об/мин. Определить скорость резания.
В данном случае D
= 100 мм
; n
= 140 об/мин
. По формуле (1) имеем:
На производстве часто приходится решать обратную задачу: по заданной скорости резания υ определить число оборотов фрезы n
или ее диаметр D
.
Для этой цели применяют формулы:
Пример 2
. Обработку предложено производить при скорости резания 33 м/мин
. Фреза имеет диаметр 100 мм
. Сколько оборотов надо дать фрезе?
В данном случае υ = 33 м/мин
; D
= 100 мм
.
По формуле (2а) имеем:
Пример 3.
Скорость резания составляет 33 м/мин
. Число оборотов фрезы составляет 105 об/мин
. Определить диаметр фрезы, которую надо применить для данной обработки.
В данном случае υ = 33 м/мин
; n
= 105 об/мин
.
По формуле (26) получаем:
Не всегда на станке можно установить число оборотов шпинделя в минуту, которое точно соответствует полученному по формуле (2а). Также не всегда удается подобрать фрезу точно того диаметра, (который получается по формуле (26). В этих случаях берут ближайшее меньшее число оборотов шпинделя в минуту из имеющихся на станке и фрезу с ближайшим меньшим диаметрам из имеющихся в кладовой.
Для определения числа оборотов шпинделя при заданной скорости резания и выбранном диаметре фрезы можно пользоваться графиками. На графике рис. 54 указаны располагаемые числа оборотов шпинделя консольно-фрезерных станков второго и третьего размеров (6М82, 6М82Г и 6М12П, 6М83, 6М83Г и 6М13П), изображенные в виде лучей, вследствие чего такие графики называют лучевыми диаграммами
. На горизонтальной оси отложены диаметры фрез в мм
, а по вертикальной оси - скорости резания в м/мин
. Пользование графиком поясняется следующими примерами.
Пример 4
. Определить число оборотов шпинделя консольно-фрезерного станка 6М82Г при обработке стали цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали диаметром 63 мм
, если задана скорость резания υ = 27 м/мин
.
По графику на рис. 54 от точки, соответствующей скорости резания 27 м/мин
, проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной линией, проведенной от точки, соответствующей диаметру фрезы 63 мм
n
= 125 и n
= 160. Принимаем меньшее число оборотов n
= 125 об/мин
.
Пример 5
. Определить число оборотов шпинделя консольно-фрезерно-го станка 6М13П при обработке чугуна торцовой фрезой диаметром 160 мм
, оснащенной твердым сплавом, если задана скорость резания υ = 90 м/мин
.
По графику на рис. 54 от точки, соответствующей скорости резания 90 м/мин
, проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной линией, проведенной от точки, соответствующей диаметру фрезы в 160 мм
. Искомое число оборотов шпинделя лежит между n
= 160 и n
= 200. Принимаем меньшее число оборотов n
= 160 об/мин
.
Такую лучевую диаграмму нетрудно вычертить самому для станка другой модели и размера.
Применение лучевой диаграммы упрощает подбор числа оборотов шпинделя станка и позволяет обходиться без применения формулы (2а).
Подача
Движение подачи при фрезеровании выполняется либо вручную, либо механизмом станка. Оно может быть осуществлено перемещением стола станка в продольном направлении, перемещением салазок в поперечном направлении и перемещением консоли в вертикальном направлении. У бесконсольных вертикально-фрезерных станков крестовой стол имеет продольное и поперечное перемещения, а вертикальное перемещение получает шпиндельная головка. При работе на продольно-фрезерных станках продольное перемещение имеет стол, а поперечные и вертикальные перемещения получают шпиндельные головки. При работе на круглом поворотном столе на вертикально-фрезерных станках, на карусельно- и барабанно-фрезерных станках имеет место круговая подача стола.
При фрезеровании различают:
подачу в одну минуту
- перемещение стола в миллиметрах за 1 мин.; обозначается s
и выражается в мм/мин
;
подачу на один оборот фрезы
- перемещение стола в миллиметрах за полный оборот фрезы; обозначается s 0
и выражается в мм/об
;
подачу на один зуб фрезы
- перемещение стола в миллиметpax за время, когда фреза повернется на часть оборота, соответствующую расстоянию от одного зуба до другого (на один шаг); обозначается s зy6
и выражается в мм/зуб
. Часто подачу на один зуб фрезы обозначают s z
.
На практике пользуются всеми тремя значениями подачи. Они связаны между собой простыми зависимостями:
(5)
где z - число зубьев фрезы.
Пример 6
. Фреза с 10 зубьями делает 200 об/мин
при подаче 300 мм/мин
. Определить подачу на один оборот фрезы и на один зуб.
В данном случае s
= 300 мм/мин
; n
=200 об/мин
и z
=10.
Подставляя известные величины, получаем:
Главное движение, или вращение фрезы, и движение подачи могут быть направлены навстречу друг другу - встречное фрезерование, называемое обычно фрезерованием против подачи , или в одном направлении - попутное фрезерование, называемое обычно фрезерованием по подаче .
Понятие о режиме резания при фрезеровании
Скорость резания, подача, глубина и ширина резания не могут выбираться произвольно фрезеровщиком по собственному усмотрению, так как это может вызвать преждевременное затупление фрезы, перегрузку и даже поломку отдельных узлов станка, нечистую поверхность обработки и т. д.
Все перечисленные выше элементы резания находятся в тесной зависимости друг от друга. Например, с увеличением скорости резания необходимо уменьшать подачу на зуб и снижать глубину резания, фрезерование с большой шириной резания требует уменьшения скорости резания и подачи, фрезерование с большой глубиной резания (черновую обработку) производят с меньшей скоростью резания, чем чистовую обработку, и т. д.
Кроме того, назначение скорости резания зависит от материала фрезы и материала заготовки. Фреза из быстрорежущей стали, как уже знаем, допускает большие скорости резания, чем из углеродистой стали; в свою очередь скорость резания для твердосплавной фрезы может быть в 4-5 раз выше, чем для быстрорежущей. Легкие сплавы можно фрезеровать со значительно большей скоростью резания, чем чугун. Чем тверже (крепче) стальная заготовка, тем меньше должна быть скорость резания.
Совокупность всех перечисленных выше элементов (скорость резания, подача, глубина и ширина фрезерования) в правиль-ном взаимном сочетании составляет режим резания при фрезеровании, или, сокращенно, режим фрезерования
.
Наука о резании металлов установила рациональные скорости резания и подачи при заданных глубине резания и ширине фрезерования при обработке различных металлов и сплавов для углеродистых, быстрорежущих и твердосплавных фрез, поэтому назначение режима фрезерования производится на научном основании по соответствующим таблицам, так называемым нормативам режимов резания.
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
| Материал | Скорость для 3-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту) | Скорость для 6-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту) |
| Мягкие сорта дерева | от 1 до 1,5 тысячи | от 2 до 3 тысяч |
| Твердое дерево | от 0,5 до 1 тысяч | от 1,5 до 2,5 тысячи |
| Двухслойный пластик | 2 тысячи | отсутствует |
| Акрил и разные виды полистирола | от 0,8 до 1 тысячи | от 1 до 1,3 тысячи |
| ПВХ | от 1,5 до 2 тысяч | от 1,5 до 2 тысяч |
| Алюминиевые сплавы | от 0,5 до 0,8 тысячи | от 0,8 до 1 тысячи |
Значения в таблице указывают минимальный и максимальный показатели, на которых фрезерные станки могут исправно резать без риска возникновения сбоев.
Почему фрезерование против подачи лучше.Проблема: 2-заходная фреза плавит PVC-пенопласт.
Решение: выбирают меньшее число оборотов или фрезеруют однозаходной фрезой. (Картинка)
1. Погружение:
Фреза должна иметь возможность проникать торцом в материал (буровая функция).
2. Кромка реза:
Как правило, канты прохода отличаются друг от друга. Контрсторона движения "красивее" чем сторона синхронности. Это особенно видно при использовании 1-заходной фрезы, а также при фрезеровании алюминия.
Совет;
Фрезеруйте внутренние контуры по часовой стрелке, внешние против часовой. Таким образом "плохая" сторона оказывается в стружке
3. Вывод стружки:
Стружка должна отводиться быстро, чтобы полости фрез не заполнялись, и в результате фреза не ломалась. Чем глубже и с большей скоростью происходит фрезерование, тем труднее вывод стружки.
Указания: Не фрезеруйте глубже чем на двойное или тройное количество диаметров фрезы.
Более глубокие пазы проходите в несколько проходов. При фрезеровании полистирола и др. пластиков имеет смысл применять фрезы с отполированными канавками для лучшего вывода.
4. Теплоотдача / смазывание:
Фреза не должна становиться слишком горячей: С одной стороны, инструмент со слишком высокой температурой теряет свои свойства, с другой стороны - еще более критической - пластмассовая и алюминиевая стружка может "залипать" в желобах, препятствуя выводу стружки и как следствие вести к поломке фрезы. При обработке металлов непременно нужно рекомендовать смазку. Указание: Со спиртом или специальными эмульсиями можно фрезеровать алюминий и цветные металлы, при обработке плексигласа можно использовать мыльную воду.
5. Опасность поломки:
растет линейно с возрастающей подачей и с возрастающей глубиной погружения: Двойная подача значит двойной дробный риск, двойная глубина погружения значит уже восьмикратный дробный риск.
Указания:
Лучше фрезеровать несколькими проходами менее глубоко и с более высокой скоростью подачи. Используйте фрезу по возможности с наиболее короткой длиной режущей части. Затяните её, как возможно больше. Общее правило: зажимается в патроне (цанге патрона) одна треть общей длины фрезы.
Правая нарезка выводит стружку на верх.
Фреза правой нарезки содействует выводу стружки наверх, что хорошо для непрерывного вывода, имеет однако недостаток заключающийся в том, что фреза как штопор также двигает наверх основной материал (заготовку), "мохрит" при фрезеровке древесины или "зарывается" при обработке тонкого листового материала (например жести). Фреза с левой винтовой линией напротив нажимает на материал вниз и при фрезеровке волокнистых материалов, таких как древесина или картон, Вы достигаете более гладкого верхнего края
(волокна не приподнимаются, а "вжимаются" в основной материал). Но здесь негативным фактором выступает затрудненность вывода стружки.
Указание:
В стандартных случаях используйте фрезу правой нарезки.
Фрезы левой нарезки выгодны для неглубоких проходов в тонких материалах, где опасность "зарывания" и рывка наверх заготовки правой нарезки велика. Однако, чем жестче материал Вы будете использовать, тем скорее Вы можете отказаться от фрезы левой винтовой линии.
A. Правая нарезка (нормальная форма):
Выводят стружку наверх. У фрезы есть тенденция "зарываться" и поднимать базовый материал.
"эффект штопора".
B. Левая винтовая линия (особая форма):
Выводит стружку вниз при обработке с торца, или используется при работе в уже отфрезерованой полости. Фреза нажимает на базовый материал (противоположность "эффекту штопора").
Не приспособлено для глубокого фрезерования.
Вид фрезы: 1 или 2 лезвия?
Фрез бесконечно много, но по существу мы делаем различие между острыми и притупленными. Чем острее лезвие, тем быстрее снашивается вершина.Общее правило: чем выше прочность материала, тем более плоская заточка должна быть у лезвия. Такая заточка подходит для жестких металлов (например, латунь). Более острая заточка "рыбий хвост" для пластмасс, древесины и мягкого алюминия. Лезвия - это быстроизнашивающиеся части фрезы. Во фрезах с большим чем одно лезвие нагрузка распределяется, и стойкость повышается. Эти фрезы бегут быстрее, меньше вибрируют в трудных материалах, (например, нержавеющая сталь). У нескольких лезвий - при тех же самых условиях фрезерования– стружка оказывается тоньше, вследствие чего в итоге создается более гладкая поверхность.
Выбор "идеального" типа фрезы всегда зависит от обрабатываемого материала:
При фрезеровке "мягких" материалов:
мягких пластмасс (ПВХ, плексиглас, пенопласты), деревянных материалов (древесина, волокнистая плита, фанера, ДСП), мягких сортов алюминия и сэндвичей (алюминий / пластмассы) в выигрыше острые 1-заходные фрезы. Так как здесь проблема более скорого затупления предпочтительнее чем опасность засорения и поломки фрезы.
Для жестких пластмасс
пригодны острые 2-заходные, с профилем рыбьего хвоста.
При обработке более жестких металлов
таких как латунь можно рекомендовать 2-заходные фрезы с плоской заточкой.
При фрезеровке крайне жесткой конструкционной стали
или совсем высококачественной стали, используют трех-четырех заходные фрезы.
Однозаходная фреза в поперечном разрезе
Один нож оставляет большое открытое пространство
для вывода стружки
Трехзаходная фреза в поперечном разрезе
Три лезвия существенно уменьшают пространство
для вывода стружки
Различия между фрезой и гравером
Многие используют понятие "Фреза" и „Гравер“ как синонимы. Тем не менее, речь идет о двух разных инструментах.
Гравер - это простой инструмент, разделенный пополам цилиндр, с последующей задней шлифовкой.
Форма может быть различна; наиболее распространены треугольные. В противоположность фрезам у них нет спиралевидного желоба для отвода стружки.
Материал фрез: HSS или твердосплавные?
В рекламной технике преимущественно используются фрезы из твердого сплава.
Твердый сплав (HM) - дорогой, искусственный продукт, который агломерируется из мельчайших порошков (например, Wolfram-Carbid). В процесс агломерации сразу создается форма фрезы и в последствии не изменяется, (только затачивается). Твердый сплав крайне жесткий и износостойкий, однако, восприимчив к вибрациям и ударам. Важно при использовании фрез HM иметь стабильный, возможно более тяжелый и массивный станок, шпиндель с точным вращением и высококачественные цанги зажима. Фрезеруемый материал должен быть жестко и неподвижно зафиксирован на станке.
Быстрорежущая сталь (HSS) используется прежде всего, там, где твердый сплав слишком чувствителен: при фрезерной обработке нержавеющей листовой стали, на шатких машинах, или в случаях, когда жесткость фиксации недостаточно обеспечена. HSS значительно быстрее снашивается, но угроза преждевременной поломки меньше, по причине ее вязкости.
Жизнь HSS фрезы с покрытием значительно увеличивается. Например, для нитрида титана (TiN) срок службы увеличивается в шесть раз.
Titan-Nitrid существенно жестче чем HSS, а также жестче чем HM. С Titan-Nitrid покрытием инструменты HM служат также дольше, хотя различие в твердости незначительное.
Более значительно покрытие отражается на число оборотов и подачу. Ее можно увеличивать и укорачивать таким образом время обработки. При фрезеровке алюминия TiN предотвращает внушающее страх запекание алюминия во фрезе. Покрытие действует как тефлон в сковороде (стружка скользит)
Число оборотов и оптимальная подача
Самые важные параметры при фрезеровании - это число оборотов и подача. Данные таблицы совпадают с большинством рекомендаций производителей фрез. (Если есть сомнения узнайте у поставщика, какие режимы он рекомендует для своего продукта).Сначала берут рекомендованную для обрабатываемого материала скорость разания и применяют ее в формуле для расчета числа оборотов.
Если используются не очень жесткий станок, то число оборотов определяется в верхней области, а подача в нижней области. Если число оборотов известно, далее по формуле вычисляют подачу.
Принципиально считается: Чем выше скорость резания (vc = p * d * n), тем более гладкой будет поверхность. Однако, затупление фрезы тоже растет с увеличением скорости разания.
Процедура расчета:
1. Число оборотов n:
Выберите скорость разания vc
из таблицы. (Если скорость резания материала сильно варьируется, уточните в справочниках).
На основании данных вычислите число оборотов шпинделя
N = (vc *1000) / (3.14 * d )
F = n * fz * z
fz = подача на 1 зуб
z = количества лезвий
Пример:
Вы хотите фрезеровать 2-заходной фрезой, диаметром 3 мм жесткий алюминий. Из таблицы Вы находите: vc = 100... 200 м / мин. Из этого Вы рассчитываете:Макс. число оборотов: n = (200 * 1000) / (3.14 * 3) = 200 000 / 9.42 = 21.230 U/min
Соответствующая подача: f = 21230 * 0.04 * 2 = 1698 mm/minВысокая скорость подачи - особенно в металлах - требует стабильной и бесшумной машины. Кроме того, глубина паза не должна быть слишком большой (около 1 * d 1).
Для менее стабильных машин или при повышеной глубине фрезеровки режим расчитывается следующим образом:Макс. число оборотов:
n = (200 * 1000) / (3.14 * 3) = 200 000 / 9.42 = 21.230 U/min (как выше)
Миним. число оборотов: n = (100 * 1000) / (3.14 * 3) = 100 000 / 9.42 = 10.615 U/min
Соответствующая подача (минимальная): f = 10615 * 0.04 * 2 = 849 mm/minВы комбинируете n=21230 U / min и f = 849 mm/min.
Контрдвижение и синхронное движение
Как возникают разные канты разреза:Лезвие входит с наветренной стороны в материал. У контробласти движения фреза бежит против материала. Толщина стружки будет в основе подачи в материал постоянно больше. В области синхронности фреза бежит с материалом, толщина стружки уменьшается до выхода. Заштрихованная область показывает относительную толщину стружки в каждой ее позиции за оборот. Лезвие в контрдвижении постоянно "забирает" материал, в то время как в синхронной лишь небольшой объем забирается непосредственно перед выходом лезвия в воздух. Поэтому последний кусочек часто как бы "вырывается" . В этом и заключается причина, почему контрсторона движения всегда более гладкая, чем сторона синхронности.
| Какая фреза для какого материала | 1-заходная | 2-заходная | 3-заходная | |||
| грубо | чисто | грубо | чисто | грубо | чисто | |
| Древесные материалы | ||||||
| Мягкая древесина (сосна) | ++ | 0 | +(+) | 0 | 0 | - |
| Твердая (дуб,бук), фанера, МДФ | +(+) | 0 | ++ | 0 | +(-) | - |
| Пластмассы | ||||||
| ПВХ, Полистирол, Тефлон, Пены | ++ | + | + | 0 | - | -- |
| Дюропласт, Материалы с бакелитом (ДСП) | + | + | ++ | + | + | - |
| Плексиглас налитой | ++ | + | +(+) | - | 0 | - |
| Металлы | ||||||
| Мягкий алюминий (Alucobond) | ++ | + | + | 0 | - | -- |
| Жесткий алюминий (Floxal) | 0 | + | + | ++ | 0 | + |
| Латунь,бронза, медные сплавы | -- | - | 0 | +(-) | + | ++ |
| Конструкционная сталь | -- | -- | - | + | - | ++ |
| Высококачественная сталь | -- | -- | -- | - | -- | + |
| ++ Очень хорошо + Хорошо 0 Удовлетворительно |
- Плохо -- Не подходит |
|||||
При обработке твердых сортов сталей используют 4 и болшее количество лезвий.
Частичное или полное использование данного материала только по согласованию, и с обязательной ссылкой на первоисточник