Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Расчет условий резания при обработке фрезой: Ключевые моменты, которые необходимо запомнить

1. Вопрос

Какие методы существуют для расчета условий резания при торцевом фрезеровании?

При подготовке к торцевому фрезерованию я обратился к таблице условий резания, но не смог найти соответствующих условий для требуемой обработки.

Каков метод расчета условий фрезерования?

2. Ответ

Скорость вращения шпинделя рассчитывается на основе скорости фрезерования; скорость подачи рассчитывается на основе подачи на зуб; глубина резания определяется на основе диаметра фрезы.

Скорость вращения шпинделя рассчитывается на основе скорости резания и диаметра фрезы, при этом скорость резания определяется по таблице условий резания или индексу обрабатываемости.

Скорость подачи рассчитывается исходя из подачи на зуб, скорости вращения шпинделя и количества зубьев фрезы. Глубина резания определяется по диаметру фрезы. Проведите испытания обработки, основываясь на рассчитанных результатах, чтобы скорректировать условия фрезерования.

Метод расчета частоты вращения шпинделя

Формула для расчета скорости вращения:

N=(1000*Vc)/π*Dc

Формула для расчета скорости фрезерования:

Vc=(π*Dc*N)/1000

  • N: Обороты в минуту (мин.-1)
  • Vc: Скорость фрезерования (м/мин)
  • Dc: Диаметр резки (мм)

I. Если диаметр используемого инструмента не записан в таблице условий резания

Вы должны рассчитать скорость фрезерования, исходя из условий фрезерования ближайшего диаметра, по приведенной формуле. Затем вычислите скорость вращения. Более простой подход - использовать желаемый диаметр в качестве эталона и рассчитать скорость вращения, умножив ее на отношение диаметров.

Рисунок 2 Таблица условий резания

Обрабатываемый материал 

Условия фрезерования 

Диаметр фрезы (D)
Механическая конструкционная углеродистая сталь
(S45C-S55C)
Легированная инструментальная сталь
(SKD, SCM, SUS)
Закаленная и отпущенная сталь
(35-40HRC)
(HPM, NAK)
Медный сплав
Алюминиевый сплав
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1
ПазыБоковыеПазыБоковыеПазыБоковыеПазыБоковые
140 270 10,190 90 190 7,350 70 150 6,620 330 650 25,200 
2.51703408,610901906,410701505,57037074021,000
31803607,2501102105,570801604,62042084016,800
3.52004006,3001302504,830801703,99044088014,700

Например, при расчете скорости вращения концевой фрезы с диаметром лезвия 2,8 для обработки конструкционной углеродистой стали,

Скорость вращения концевой фрезы с диаметром ножа 3 составляет 7250 (мин.-1),

Следовательно, частота вращения концевой фрезы с диаметром ножа 2,8 составляет: 7 250(мин.-1)×3/2.8= примерно 7 768 (мин.-1).

*При постоянной скорости фрезерования чем меньше диаметр ножа, тем выше скорость вращения.

2. Если обрабатываемый материал не указан в таблице условий резания,

Он рассчитывается путем умножения скорости вращения других перечисленных обрабатываемых материалов на отношение индекса обрабатываемости между обрабатываемыми материалами.

Например, при расчете скорости вращения концевой фрезы с диаметром лезвия 3 для обработки серый чугун,

Скорость вращения при диаметре ножа 3 и обработке конструкционной углеродистой стали составляет 7 250(мин.-1).

Если индекс обрабатываемости конструкционной углеродистой стали составляет 70, а серого чугуна - 85,

Скорость вращения при фрезеровании серого чугуна: 7 250 (мин.-1)×85/70= примерно 8,804 (мин.-1).

※ Индекс обрабатываемости - это величина, выражающая легкость обработки материалов, при этом легкость обработки свободно режущейся стали принимается за 100. Чем меньше значение, тем труднее обрабатывать материал, и этот показатель может служить ориентиром при установке скорости резания.

Ключевые моменты для настройки скорости вращения

【 При использовании шаровой концевой мельницы】

При использовании шаровой концевой фрезы расчеты на основе фактического диаметра резания будут ближе к реальным условиям обработки.

Рисунок 3 Метод расчета фактического диаметра резания и правильной скорости вращения

1. При ограниченной скорости вращения шпинделя

Если скорость вращения шпинделя ограничена станком, что приводит к более низкой скорости обработки, чем указано в таблице условий резания, скорость подачи должна быть пропорционально уменьшена.

Например, если рекомендуемые условия резки - скорость вращения шпинделя 30 000 (мин.-1) и скорость подачи 600 (мм/мин), а предельная частота вращения станка составляет 20 000 (мин.-1), то скорость подачи снизится до 600 x 20 000 / 30 000 = 400 (мм/мин). Кроме того, скорость резания можно поддерживать, несмотря на снижение частоты вращения шпинделя, увеличив диаметр фрезы.

2. Когда принимаются меры по борьбе с вибрацией

Даже если снизить скорость вращения шпинделя, чтобы избежать вибрации и продлить срок службы инструмента, изменение сопротивления резанию в обычном диапазоне скоростей резания (например, 50-150 (м/мин) для углеродистой стали, используемой в конструкциях станков) будет минимальным и не повысит эффективность.

Регулировка глубины резания и скорости подачи более эффективна. Однако, если из-за старения станка возникает вибрация на заложенной скорости или если заготовка обрабатывается без правильной скорости резания, необходимо отрегулировать скорость вращения шпинделя.

Расчет скорости подачи

Формула для расчета скорости подачи такова:

F=fz*N*Zn

Формула расчета для каждой глубины резания выглядит следующим образом:

Fz=F/(Zn*N)

  • F: скорость подачи (мм/мин)
  • fz: Подача на зуб (мм/зуб)
  • N: Скорость вращения шпинделя (мин.-1)
  • Zn: Количество зубов

1. Если в таблице условий резания не указаны соответствующие условия для диаметра режущей кромки инструмента:

При расчете с использованием стружки на зуб в качестве константы, стружка на зуб должна быть рассчитана на основе скорости и подачи ближайшего диаметра режущей кромки, а затем скорость подачи должна быть рассчитана с использованием этого значения вместе со скоростью обработки.

В реальных условиях применения изменение диаметра и длины режущей кромки влияет на жесткость инструмента. Это необходимо учитывать при расчете нагрузки стружки на зуб. Для базового использования расчеты можно также проводить на основе медианных значений параметров, перечисленных в таблице "Условия резания".

Рисунок 5: Таблица условий резания

Обрабатываемый материал 

Условия фрезерования 

Диаметр фрезы (D)
Механическая конструкционная углеродистая сталь (S45CЛегированная инструментальная сталь (SKD, SCM, SUS)40HRC) (HPM, NAK)Медный сплав-алюминиевый сплав
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
Скорость подачи (мм/мин)Скорость вращения
(мин.-1)
ПазыБоковыеПазыБоковыеПазыБоковыеПазыБоковые
140 270 10,190 90 190 7,350 70 150 6,620 330 650 25,200 
2.51703408,610901906,410701505,57037074021,000
31803607,2501102105,570801604,62042084016,800
3.52004006,3001302504,830801703,99044088014,700

Например, при использовании вертикальной фрезы с диаметром лезвия 2,8 для обработки конструкционной углеродистой стали мы рассчитаем скорость подачи вертикальной фрезы следующим образом:

Учитывая, что скорость подачи составляет 360 мм/мин при диаметре ножа 3 и 340 мм/мин при диаметре ножа 2,5, скорость подачи при диаметре ножа 2,8 будет равна: (360-340) / (3-2,5) * (2,8-2,5) + 340, что составляет примерно 352 мм/мин. Скорость вращения шпинделя рассчитывается с помощью "Метода расчета скорости вращения шпинделя".

2. Если материал заготовки не указан в таблице условий резания:

Скорость подачи для не включенного в список материала заготовки рассчитывается путем умножения скорости подачи другого включенного в список материала заготовки на отношение индекса обрабатываемости этих двух материалов.

Например, при расчете скорости подачи вертикальной фрезы с диаметром лезвия 3 при обработке серого чугуна скорость подачи при обработке конструкционной углеродистой стали составляет 360 мм/мин. Индекс обрабатываемости конструкционной углеродистой стали составляет 70, а серого чугуна - 85.

Таким образом, скорость подачи при фрезеровании серого чугуна составляет: 360(мм/мин) * 85/70 = 437(мм/мин). Скорость вращения шпинделя рассчитывается с помощью "Метода расчета скорости вращения шпинделя".

Ключевые моменты при настройке скорости подачи:

1. При принятии мер по предотвращению вибрации:

Для вертикальных фрез с большой длиной ножа, склонных к вибрации, с длинными шейками и большими выступами, а также для фрез с тонким диаметром ножа уменьшение глубины резания или подачи на зуб может пропорционально снизить сопротивление резанию. Поэтому это более эффективно, чем снижение скорости вращения шпинделя.

На рисунке 6 показана схема резки вертикальной фрезой с длинной шейкой.

Кроме того, при обработке угловых зон в боковом направлении длина контакта режущей кромки увеличивается, поэтому необходимо принимать меры по снижению скорости подачи.

Слишком малая подача на зуб может ускорить износ. За исключением концевых фрез с малым диаметром (менее 2), подача на зуб не должна быть меньше 0,01 мм.

Рисунок 7: Схема обработки угловых зон

Расчет скорости подачи

1. При использовании концевой фрезы

Рисунок 8: Условия резания для концевой фрезы

Диаметр фрезы DОбъявление ОбъявлениеRd
КанавкаБоковая поверхность
D<1≤0.02D ≤1.5D≤0.05D
1≤D<3≤0.05D≤0.07D
3≤D<6≤0.15D≤0.10
6≤D≤0.2D≤0.15D

Рисунок 9: Глубина среза при боковой обработке

Рисунок 10: Глубина реза при обработке канавок

Величина подачи Ad и Rd рассчитывается путем умножения диаметра фрезы на коэффициент, указанный в таблице условий резания. Например, когда диаметр фрезы равен 5, и выполняется боковое фрезерование, согласно таблице условий резания, Ad составляет 1,5D, а Rd - 0,1D. Таким образом, Ad составляет 1,5×5, что меньше или равно 7,5(мм), а Rd составляет 0,1×5, что меньше или равно 0,5(мм).

2. При использовании концевой фрезы с шаровым наконечником

Таблица 11 (a) Условия резания для торцевой фрезы с шаровидным наконечником

Обработка содержимогоОбъявлениеРф
Черновая обработка≤0.1D≤0.3D
Прецизионная обработка≤0.05D≤0.05D

Таблица 12 (b) - Условия резания для концевых фрез с шаровидным наконечником

Top End RОбрабатываемый материалЗакаленные и отпущенные Сталь (35~40HRC) (HPM, NAK)
Условия фрезерования
Эффективная длинаAd(mm)Pf(mm)Скорость резки (мм/мин)Скорость вращения(мин-1)
0.10.50.010.0134050,400
10.010.0130050,400
1.20.010.0123049,350
0.1510.010.0150050,400
20.010.0139045,150
0.210.020.0469050,400
20.020.0362050,400
30.010.0144043,050
40.010.0142039,900

На рис. 13 показана глубина резания Ad при использовании концевой фрезы с шаровидным наконечником.

(a) При использовании концевой фрезы с шаровым наконечником глубина резания Ad рассчитывается путем умножения диаметра инструмента на определенный коэффициент. Например, если диаметр инструмента равен 2, а Ad - 0,1D, расчет производится по формуле 0,1 x 2 = 0,2(мм).

(b) При использовании таблицы условий резания для концевых фрез с шаровидным носом глубина резания Ad считывается непосредственно из таблицы. Если условия резания для инструмента, который вы хотите использовать, не указаны в таблице, используйте среднее значение ближайшего диаметра инструмента и эффективной длины.

3. Если обрабатываемый материал не указан в таблице условий резания

В качестве базового уровня используйте механическую конструкционную углеродистую или закаленную сталь, указанную в таблице условий резания.

Для материалов, более мягких, чем базовый уровень, временно установите глубину резания на прежнее значение и увеличьте ее до уровня, при котором не возникнет проблем, путем пробной обработки.

Для более твердых материалов установите значение глубины резания, умноженное на отношение индекса обрабатываемости двух материалов, и выполните пробную обработку.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх