Что такое глубина резания при фрезеровании

Режимы резания при фрезеровании на станках

Поверхностная обработка заготовок методом фрезерования может проводиться исключительно после разработки технологической карты, в которой указываются основные режимы обработки. Подобной работой, как правило, занимается специалист, прошедший специальную подготовку. Режимы резания при фрезеровании могут зависеть от самых различных показателей, к примеру, типа материала и используемого инструмента. Основные показатели на фрезерном станке могут устанавливаться вручную, также проводится указание показателей на блоке числового программного управления. Особое внимание заслуживает резьбофрезерование, так как получаемые изделия характеризуются довольно большим количеством различных параметров. Рассмотрим особенности выбора режимов резания при фрезеровании подробно.

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы. Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Глубина резания

Другим наиболее важным параметром является глубина фрезерования. Она характеризуется следующими особенностями:

Глубина резания во многом определяет производительность оборудования. Кроме этого, подобный показатель в некоторых случаях выбирается в зависимости от того, какую нужно получить поверхность.

Мощность силы резания при фрезеровании зависит от типа применяемой фрезы и вида оборудования. Кроме этого, черновое фрезерование плоской поверхности проводится в несколько проходов в случае, когда нужно снять большой слой материала.

Особым технологическим процессом можно назвать работу по получению пазов. Это связано с тем, что их глубина может быть довольно большой, а образование подобных технологических выемок проводится исключительно после чистовой обработки поверхности. Фрезерование т-образных пазов проводится при применении специального инструмента.

Подача

Понятие подачи напоминает глубину врезания. Подача при фрезеровании, как и при проведении любой другой операции по механической обработке металлических заготовок, считается наиболее важным параметром. Долговечность применяемого инструмента во многом зависит от подачи. К особенностям этой характеристики можно отнести нижеприведенные моменты:

Довольно распространенным понятием можно назвать подачу на зуб. Этот показатель указывается производителем инструмента, зависит от глубины резания и конструктивных особенностей изделия.

Как ранее было отмечено, многие показатели режимом резания связаны между собой. Примером можно назвать скорость резания и подачу:

Довольно распространенным значением подачи можно назвать 0,1-0,25. Его вполне достаточно для обработки самых распространенных материалов в различных отраслях промышленности.

Ширина фрезерования

Еще одним параметром, который учитывается при механической обработки заготовок считается ширина фрезерования. Она может варьировать в достаточно большом диапазоне. Ширина выбирается при фрезеровке на станке Have или другом оборудовании. Среди особенностей отметим следующие моменты:

В некоторых случаях ширина фрезерования позволяет получить требуемую поверхность за один проход. Примером можно назвать случай получения неглубоких канавок. Если проводится резание плоской поверхности большой ширины, то число проходов может несколько отличаться, рассчитывается в зависимости от ширины фрезерования.

Как выбрать режим на практике?

Как ранее было отмечено, в большинстве случаев технологические карты разработаны специалистом и мастеру остается лишь выбрать подходящий инструмент и задать указанные параметры. Кроме этого, мастер должен учитывать то, в каком состоянии находится оборудование, так как предельные значения могут привести к возникновению поломок. При отсутствии технологической карты приходится проводить выбор режимов фрезерования самостоятельно. Расчет режимов резания при фрезеровании проводится с учетом следующих моментов:

Как показывает практика, глубина резания в большинстве случаев делится на несколько проходов при черновой обработке, при чистовой он только один. Для различных изделий может применяться таблица режимов, которая существенно упрощает поставленную задачу. Встречаются и специальные калькуляторы, проводящие вычисление требуемых значений в автоматическом режиме по введенным данным.

Выбор режима в зависимости от типа фрезы

Для получения одного и того же изделия могут применяться самые различные виды фрез. Выбор основных режимов фрезерования проводится в зависимости от конструктивных и других особенностей изделия. Режимы резания при фрезеровании дисковыми фрезами или другими вариантами исполнения выбираются в зависимости от нижеприведенных моментов:

Учет всех этих параметров позволяет подобрать наиболее подходящие параметры фрезерования. При этом учитывается распределение припуска при фрезеровании сферическими фрезами, а также особенности обработки концевой фрезой.

Классификация рассматриваемого инструмента проводится по достаточно большому количеству признаков. Основным можно назвать тип применяемого материала при изготовлении режущей кромки. К примеру, фреза ВК8 предназначена для работы с заготовками из твердых сплавов и закаленной стали. Рекомендуется применять подобный вариант исполнения при невысокой скорости резания и достаточной подаче. В тоже время скоростные фрезы могут применяться для обработки с высоким показателем резания.

Как правило, выбор проводится с учетом распространенных таблиц. Основными свойствами можно назвать:

Использование нормативной документации позволяет подобрать наиболее подходящие режимы. Как ранее было отмечено, разрабатывать технологический процесс должен исключительно специалист. Допущенные ошибки могут привести к поломке инструмента, снижению качества поверхности заготовки и допущению погрешностей в инструментах, в некоторых случаях, поломке оборудования. Именно поэтому нужно уделять много внимания выбору наиболее подходящего режима резания.

Выбор режима в зависимости от материала

Все материалы характеризуются определенными эксплуатационными характеристиками, которые также должны учитываться. Примером можно назвать фрезерование бронзы, которое проводится при скорости резания от 90 до 150 м/мин. В зависимости от этого значения выбирается величина подачи. Сталь ПШ15 и изделия из нержавейки обрабатываются при применении других показателей.

При рассмотрении типа обрабатываемого материала уделяется внимание также нижеприведенным моментам:

Довольно распространенным примером можно назвать проведение закалки. Подобная технология предусматривает нагрев материала с последующим охлаждением, после чего показатель твердости существенно повышается. Также часто проводится ковка, отпуск и другие процедуры изменения химического состава поверхностного слоя.

В заключение отметим, что сегодня можно встретить просто огромное количество различных технологических карт, которые достаточно скачать и использовать для получения требуемых деталей. При их рассмотрении уделяется внимание типу материала заготовки, виду инструмента, рекомендуемому оборудованию. Самостоятельно разработать режимы резания достаточно сложно, при этом нужно делать предварительную проверку выбранных параметров. В противном случае может пострадать как инструмент, так и применяемое оборудование.

Источник

Элементы режима резания

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой в минуту, надо умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту, т. е. мм/мин. Если скорость резания выражается в метрах в минуту, то формула для скорости резания при фрезеровании будет v=Dn/1000 м/мин. Если необходимо определить число оборотов фрезы в минуту, то формула примет вид N=1000v/D об/мин.

При фрезеровании различают следующие виды подач: подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную подачу. По направлению различают продольную, поперечную и вертикальную подачи.

Подачей на один оборот фрезы (s0 мм/об) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы. Подача на один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы: s0=sz*l

Минутной подачей (sm мм/мин) называется величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту. Минутная подача равна произведению подачи на один оборот фрезы на число оборотов фрезы в минуту: sm= s0 • n = sz• z •n мм/мин.

Каждый зуб фрезы снимает одинаковую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубьев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиусу фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Толщина среза изменяется от нуля до максимального значения.

На обрабатываемой заготовке при фрезеровании различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания.

Для всех видов фрезерования различают глубину резания и ширину фрезерования.

Глубина фрезерования — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Ширина фрезерования — ширина обработанной за один проход поверхности. Обычно глубину фрезерования принято обозначать буквой t, а ширину фрезерования — В. Это справедливо в том случае, когда указанные параметры рассматриваются как технологические. Параметр (глубина или ширина фрезерования), который оказывает влияние на длину контакта главных режущих кромок фрезы с обрабатываемой заготовкой, будем обозначать буквой В, второй, не влияющий на указанную длину, — буквой t.

Параметром, влияющим на длину контакта главных режущих кромок с обрабатываемой заготовкой и обозначенным буквой В, будет ширина фрезерования при фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой, паза или уступа дисковой фрезой, или глубина фрезерования при фрезеровании паза или уступа концевой фрезой.

Поэтому в дальнейшем буквой В будем обозначать ширину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или глубину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами. Буквой t — глубину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или ширину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами.

Слой материала, который необходимо удалить при фрезеровании, называется припуском на обработку. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов. Различают черновое и чистовое фрезерование. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми по условиям обработки глубинами резания и подачами на зуб. Чистовым фрезерованием получают детали с окончательными размерами и поверхностью высокого класса чистоты.

Источник

Глава V. Обработка деталей на фрезерных станках

§ 15. Процесс резания при фрезеровании и режущий инструмент

Фрезерование применяют для получения плоскостей, пазов, уступов, фасонных поверхностей и даже тел вращения. Режущими инструментами являются различного рода фрезы. Широкое распространение фрезерования объясняется его высокой производительностью, которая является результатом одновременного участия в резании нескольких режущих кромок со значительной суммарной длиной, а также универсальностью этого способа.

На рис. 72 показана цилиндрическая фреза с прямыми зубьями, расположенными параллельно оси фрезы. Для посадки на оправку фрезерного станка фреза имеет точное цилиндрическое отверстие. Фрезы, имеющие посадочные отверстия, называются насадными (рис. 71, а-е, з, и), а фрезы, имеющие посадочные цилиндрические или конические хвостовики называются хвостовыми (рис. 71, ж). Большинство фрез изготовляют из быстрорежущих инструментальных сталей или оснащают металлокерамическими твердыми сплавами.

На рис. 72, а показаны углы зуба фрезы в главной секущей плоскости (вид К), которая перпендикулярна главной режущей кромке 1 и в данном случае является диаметральным сечением фрезы.

Ленточку 2 шириной 1 шлифуют по цилиндру, что облегчает заточку фрезы и уменьшает биение зубьев. В процессе работы каждый зуб за один оборот фрезы снимает короткую стружку, которая сходит по передней поверхности 5. Наличие переднего угла у облегчает образование и сход стружки (уменьшается работа, затрачиваемая на пластическое деформирование срезаемого слоя и трение попередней поверхности зуба). Задний угол а должен обеспечить благоприятные условия для перемещения задней поверхности по поверхности резания и уменьшить работу сил трения на этих поверхностях.

На рис. 72, б показан зуб торцовой фрезы в осевом сечении, у которого, кроме углов α, β, γ и δ, имеются углы в плане φ, φ₀ и φ₁. Этими углами определяется положение главной 6, переходной 7 и вспомогательной 8 (торцовой) режущих кромок. Главным углом в плане φ называется угол, образованный проекцией главной режущей кромки 6 на осевую секущую плоскость и направлением подачи s. Вспомогательным углом в плане φ₁ называется угол, образованный проекцией вспомогательной режущей кромки 8 на осевую секущую плоскость и направлением подачи s.

* ( При расчете скорости резания для фрез, имеющих рабочие поверхности разных диаметров (фасонные резьбовые и др.), в формулу ставят максимальный диаметр.)

Шириной фрезерования В называется величина обрабатываемой поверхности, измеренная в направлении, параллельном оси фрезы. Толщиной срезаемого слоя а называется расстояние между поверхностями резания, образованными режущими кромками двух смежных зубьев, измеренное в радиальном направлении.

Рис. 75. Схема работы зуба цилиндрической фрезы

Шириной срезаемого слоя b называется длина соприкосновения режущей кромки зуба с заготовкой по поверхности резания.

У прямозубой фрезы ширина срезаемого слоя b равна ширине фрезерования и остается постоянной на всей дуге контакта. Толщина срезаемого слоя во всех случаях является величиной переменной на дуге контакта.

Суммарное сечение слоя, срезаемое К одновременно работающими зубьями (располагающимися на дуге контакта),

Особенностью любой схемы фрезерования является прерывистость резания каждым зубом в отдельности. За один оборот фрезы каждый зуб находится в контакте с заготовкой и производит резание только на определенной части оборота, а затем продолжает вращаться, не касаясь заготовки до следующего врезания.

Периодичность работы зубьев фрезы обеспечивает им благоприятные условия для охлаждения, но в то же время это приводит к ударной нагруженности зубьев в момент врезания, неравномерности процесса резания, вибрациям, что отрицательно сказывается на точности и шероховатости обработанной поверхности. Прерывистость резания повышает также износ зубьев фрезы. На рис. 75 показан путь одного зуба цилиндрической фрезы от врезания до выхода из заготовки. Если зуб фрезы был бы идеально острым, то траекторией движения его вершины была бы кривая АЕ. Но практически даже при тщательной заточке и доводке рабочих поверхностей зубьев режущая кромка у них всегда будет иметь мелкие зазубрины и округление дугой радиуса р, который к тому же увеличивается в процессе резания.

Наличие округления режущей кромки не дает зубу врезаться в обрабатываемый материал на линии AL, он начнет работать только на линии ВМ, где толщина срезаемого слоя а>ρ. Таким образом, зуб фрезы скользит по поверхности ALMB, образованной и наклепанной предыдущим зубом, что вызывает интенсивный износ зубьев фрез. Для повышения стойкости фрез (уменьшения интенсивности износа) необходимо уменьшить ρ, и поэтому фрезы тщательно затачивают и доводят, а также делают увеличенный, по сравнению с другими инструментами, задний угол (α = 15÷20°).

При выходе каждого зуба из заготовки скачкообразно уменьшается суммарная площадь слоя F_k, срезаемого всеми одновременно работающими зубьями, что приводит к колебаниям суммарной нагрузки на фрезу и к неравномерности процесса резания при фрезеровании. Значительно равномернее работают фрезы с винтовыми зубьями, так как режущие кромки их зубьев плавно врезаются в обрабатываемый материал, ширина срезаемого слоя b увеличивается от нуля до максимума, а затем уменьшается опять до нуля при выходе зуба из обрабатываемой заготовки. При определенных значениях ширины фрезерования, диаметра фрезы, числа зубьев и угла их наклона в процессе резания можно получить постоянное суммарное сечение срезаемого слоя, что обеспечит полную равномерность фрезерования (уменьшение суммарного сечения срезаемого слоя из-за выходящих из заготовки зубьев будет восполняться входящими). Коэффициентом равномерности фрезерования называется отношение ширины фрезерования В к осевому шагу фрезы s_oc (см. рис. 79, в):

Следовательно, для обеспечения равномерности фрезерования необходимо подобрать фрезы с такими значениями D, z и ω, при которых коэффициент равномерности возможно ближе подходил бы к целому числу.

Рис. 76. Схема торцового фрезерования

Торцовое фрезерование имеет ряд преимуществ перед цилиндрическим, а именно:

При фрезеровании плоскостей цилиндрическими и концевыми фрезами с винтовым зубом направления вращения фрезы и стружечных канавок должны быть противоположны. При фрезеровании пазов и уступов концевыми фрезами направления вращения фрезы и стружечных канавок должны быть одноименными, так как этим обеспечивается лучший отвод стружки. В практике для гашения осевых сил часто применяют спаренные фрезы, у которых все конструктивные элементы одинаковы, но противоположны направления винтовых стружечных канавок (правое и левое). В обычных условиях Горизонтальная составляющая Р_н является силой подачи. По ней производится расчет механизма подач станка и зажимного узла приспособления для закрепления заготовок. В зависимости от способа фрезерования и типа фрезы

По этой формуле можно подсчитать силу P_z для фрезы любого типа, подставив значения соответствующих коэффициента с_z и показателей степеней x_z, y_z и q_z, которые приводятся в справочниках по режимам резания. Из приведенной формулы можно установить влияние основных факторов процесса резания на силу P_z. С возрастанием величин t, s_z, В и z увеличивается площадь поперечного сечения слоя, срезаемого каждым зубом, а также число одновременно работающих зубьев, что при прочих равных условиях приводит к увеличению суммарной площади поперечного сечения срезаемого слоя и силы P_z. С увеличением диаметра фрезы при сохранении всех остальных факторов постоянными уменьшается число одновременно работающих зубьев и толщина срезаемого слоя а, следовательно, уменьшается сила P_z.

Мощность приводного двигателя для главного движения

Мощность приводного двигателя для подачи подсчитывается по силе Р_н и величине подачи.

В зависимости от типа фрезы назначают стойкость Т = 60÷180 мин и износы по задней поверхности зуба h₃ = 0,4÷1 мм для чернового фрезерования h₃ = 0,2÷0,5 мм при чистовом фрезеровании.

Скорость резания, допускаемая режущими свойствами фрезы,

С увеличением диаметра фрезы D уменьшается толщина срезаемого слоя и число одновременно работающих зубьев, увеличивается масса фрезы и длительность перерывов в работе зубьев, что улучшает условия теплоотвода из зоны резания. Таким образом, при заданной стойкости скорость резания, допускаемая фрезой, увеличивается.

Рис. 80. Схема для определения машинного времени при фрезеровании

С возрастанием величин t, s_z, В и z в той или иной мере увеличивается напряженность теплового режима в зоне резания, что приводит к необходимости снижения скорости резания. Машинное время при фрезеровании (рис. 80)

Рис. 81. Цилиндрическая фреза с винтовыми пластинка ми из твердого сплава

На рис. 82 показана концевая фреза, оснащенная монолитной твердосплавной коронкой. Коронка 1 насаживается на оправку 2 и припаивается к ней. Для большей плотности посадки коронки посадочные места тщательно подгоняют и доводят. Производительность этих фрез в 2-5 раз больше, чем быстрорежущих. Они могут работать на скоростях резания до 200 м/мин с подачами до 1200 мм/мин.

Рис. 82. Концевая фреза с монолитной твердосплавной коронкой

Рис. 83. Схема торцового фрезерования методом деления глубины резания

Различают два метода фрезерования торцовыми фрезами со вставными регулируемыми ножами (резцами): метод деления глубины резания и метод деления подачи. На рис. 83 дана схема расположения резцов в торцовой фрезе, работающей по методу деления глубины резания. В отверстия корпуса 1, расположенные на разных радиусах, но с равномерным угловым шагом, устанавливают резцы 2 и закрепляют болтами 3. Общая глубина резания t распределена между зубьями фрезы неравномерно (t₁>t₂>t₃). Достоинством этого метода является возможность снятия значительного припуска за один проход на станках с относительно небольшой мощностью привода. Чистота обработанной поверхности 4 довольно высокая, так как она образуется одним, последним зубом, которому предназначается наименьшая глубина резания (t₃

Источник