Режим резания при фрезеровании: расчет, определение, нормативы

Фрезерование – это далеко не самая простая операция по обработке металлов и других материалов, которая не всегда в деталях известна среднестатистическому человеку. Дело в том, что для этого процесса необходимо специальное устройство, которое называется фрезой – его можно найти на многих предприятиях, фабриках, заводах. Как происходит этот процесс? В данном случае в нем участвует режущий инструмент и заготовка. Режущим инструментом является сама фреза – она совершает вращательные движения, в отличие от самой заготовки, которая с помощью станка совершает поступательные движения по направлению к фрезе. В результате получается такой тип обработки, который сложно было бы повторить с помощью любого другого инструмента. Однако в данной статье не будет рассмотрена поверхностная информация – данный материал рассчитан на тех, кто уже более-менее знаком с процессом фрезерования. Главной и основной темой здесь будет режим резания, то есть здесь будет производится расчет и определение того, как именно должна функционировать фреза и какую насадку для нее использовать для конкретных видов металла разной твердости. Чтобы вам было легче разбираться в данных, которые будут предоставлены далее, вам сразу же стоит узнать, какие именно будут использоваться здесь понятия.

Все, что нужно знать

Итак, в каждом пункте будет указано, какой именно материал рассматривается, а также его твердость по методу Бриннеля – самому известному и распространенному из всех способов определения твердости тел. Измеряются они в HB, то есть единицах твердости Бриннеля. Далее будет определяться скорость резания, которая указывается в метрах в минуту (м/мин). Здесь вам стоит обратить особое внимание на то, что это не обороты фрезы, а именно абсолютно другой параметр. Данный параметр будет рассматриваться в нескольких примерах – если материал, который обрабатывается фрезой, не имеет никакого дополнительного покрытия, а также если фреза имеет разные типы покрытия TI-NAMITE. Ну и, конечно же, будет описан еще один очень важный параметр фрезерования – это подача на зуб. Для людей, далеких от этой сферы, данный параметр может показаться довольно необычным, но если внимательно изучить его детали, то все станет довольно просто. Итак, измеряется этот параметр в миллиметрах на зуб и определяет то, на сколько миллиметров перемещается заготовка, пока фреза поворачивается на один зуб. Из этой подачи можно высчитать и другие – например, оборотную и минутную, но именно подача на зуб является ключевым фактором. И она также будет зависеть от диаметра используемого инструмента. Что ж, все основные данные вы получили – теперь пришло время узнать, какой режим резания при фрезеровании использовать в каком отдельно взятом случае.

Стали общего применения

Итак, первый материал, который рассматривается в данной статье – это стали общего применения. Какой режим резания использовать для такого материала? В первую очередь нужно определить твердость материала. Если твердость стали составляет менее 150 единиц Бриннеля, то необходимо выставлять скорость от 150 до 210 метров в минуту в зависимости от покрытия. 150, соответственно, при полном отсутствии покрытия, а 210 – при наличии наиболее эффективного покрытия TI-NAMITE-A. Что касается подачи на зуб, то здесь все зависит, как уже было сказано ранее, от диаметра инструмента. Если его диаметр менее трех миллиметров, то подача на зуб составит от 0,012 до 0,018 миллиметров, при росте диаметра до 5 мм, подача возрастает до 0,024 мм, если диаметр увеличивается до 9 мм, то и подача возрастает до 0.050 мм, при диаметре до 14 мм подача может повыситься до 0.080 мм, ну а при максимальном диаметре в 25 миллиметров подача на зуб составит 0.18 мм. Эти данные и позволяют вам выбрать правильный режим резания. Но не забывайте, что есть и более твердые виды стали общего применения. При твердости менее 190 единиц Бриннеля скорость должна быть от 120 до 165 метров в минуту, а при твердости менее 240 единиц Бриннеля – от 90 до 125 метров в минуту. Естественно, меняется подача на зуб. Она становится меньше и в первом случае может быть от 0.01 до 0.1 миллиметра на зуб, в то время как во втором случае – от 0.008 до 0.08 миллиметра на зуб. Естественно, это не единственный материал, который используется при фрезеровании, так что стоит обратить внимание и на другие металлы.

Цементируемые стали

Режимы резания при обработке цементируемых сталей будут зависеть от твердости материала. Если она составляет менее 235 единиц Бриннеля, то и скорость резания будет соответствующей – от 100 до 140 метров в минуту. При твердости менее 285НВ показатель падает – от 80 до 110 метров в минуту. Но при этом не стоит забывать также и о подаче на зуб. В принципе, про нее можно много не говорить, потому что она не отличается от того, что вы уже видели в предыдущем пункте. В первом случае она будет иметь те же самые интервалы, что и при обработке стали общего применения твердостью менее 190НВ, а во втором – те же самые, что и при обработке стали общего применения твердостью менее 240НВ. Но при этом нельзя сказать, что подача на зуб будет идентичной, потому что к максимальному диаметру инструмента в первом случае подача составляет не 0.1, как в предыдущем примере, а 0.15. Именно поэтому расчет режимов резки и является такой сложной задачей, которую лучше всего выполнять по всем нормам и в соответствии со строгими предписаниями.

Азотируемые стали

Расчет режимов резания при обработке азотируемых сталей ничем не отличается от предыдущих случаев – только в данном случае материалы является немного более твердыми, чем прошлые, поэтому вам не стоит удивляться тому, что скорость резки здесь будет от 90 до 125 метров в минуту при менее твердой стали и от 70 до 95 метров в минуту при более твердом материале. Что касается подачи на зуб, то в первом случае здесь вполне стандартный разбег шага – от 0.008 до 0.08 миллиметров, но если металл будет обладать большим количеством единиц твердости Бриннеля, то это будет означать, что его подача снизится, причем заметно. При минимальном диаметре инструмента она составит 0.006 миллиметра, а при максимальном – 0.06 миллиметра. На данный момент это самая низкая подача на зуб, рассматриваемая в данной статье. Расчет режимов резания по данной информации проводится довольно обычно по стандартной формуле, о которой будет сказано в конце статьи.

Среднеуглеродистые стали

Среднеуглеродистые стали является очень распространенными, а самое главное – существует несколько различных уровней их твердости. И, естественно, у каждой из них будет своя скорость резки. Например, первые два типа стали имеют одинаковый показатель, если у фрезы нет покрытия – 80 метров в минуту. Но при максимальном покрытии у первого типа скорость возрастает до 110 метров в секунду, а у второго – только до 85 метров в секунду. Но при этом есть еще два типа, первый с твердостью менее 340НВ, а второй – менее 385НВ. Соответственно, у первого параметр резки будет от 50 до 70 м/мин, а у второго – от 35 до 50 м/мин. По сравнению с теми типами, что вы видели ранее, это довольно низкая скорость. Соответственно, у этих видов стали и подача на зуб не слишком высока – отдельно стоит выделить последнюю по твердости сталь, которая при минимальном диаметре инструмента имеет невероятно малую подачу, всего 0.005 миллиметра. Сразу стоит отметить, что здесь рассматривается фрезерование, а не режимы резания при точении. Как уже было сказано выше, для расчета используется формула, с которой вы ознакомитесь выше. Режимы резания при точении рассчитываются немного по иной формуле, поэтому вам не стоит пытаться применить один расчет ко всем видами работ.

Инструментальные стали

Инструментальные стали по твердости делятся на еще больше видов, чем среднеуглеродистые, поэтому режимы резания при фрезеровании инструментальной стали могут быть многочисленными. Если кратко рассказать именно об этой стали, то есть пять видов твердости: менее 230НВ, менее 285НВ, менее 340НВ, менее 395НВ и более 395НВ. Для каждого из них имеется своя скорость резки: от 90 до 125 м/мин, от 70 до 95 м/мин, от 60 до 85 м/мин, от 45 до 65 м/мин и от 30 до 40 м/мин соответственно. Собственно говоря, имя эти данные вы будете уже на полпути к восполнению всех недостающих пробелов в вычислении формулы, с помощью которой определяются режимы резания при фрезеровании. Чтобы в формуле все переменные заменились числами, вам нужно также знать диаметр инструмента (и полученные из него данные по подаче на зуб).

Как выбрать режим?

Выбор режимов резания производится довольно просто – на каждой фрезе имеется переключатель, который позволят вам контролировать скорость вращения режущего инструмента. С помощью этого маленького переключателя вы можете задать примерное значение оборотов в минуту, и тогда ваш станок будет работать именно на этом уровне. Собственно говоря, это и является режимом резания, но такой простой процесс имеет за собой большое количество расчетов, о которых речь пойдет далее. Дело в том, что определение скорость вращения режущего инструмента фрезы должно быть максимально точным, и редко когда у вас есть достаточно времени и материала, чтобы подбирать режимы резания металла наугад. Именно для этого и существует теория, которую необходимо использовать перед практическим применением.

Формула скорости резания

Очень важно соблюдать нормативы режимов резания, так как дело здесь не только в том, что вы потратите очень много времени, а что еще хуже – очень много материала на подбор нужного режима вслепую. Это также может быть небезопасно. Поэтому лучше всего руководствоваться теоретическими знаниями в первую очередь. Итак, сейчас вы узнаете формулу, по которой высчитывается режим для конкретного металла. То, как ее можно применять на практике, будет описано ниже. Сама формула предполагает, что скорость, выражаемая в метрах в минуту, умножается на переводной коэффициент 1000, а результат делится на произведение числа «пи», умноженного на диаметр фрезы. Это все необходимые вам элементы режима резания, чтобы высчитать скорость вращения фрезы.

Упрощенная формула

Нет смысла проводить два умножения, когда вы знаете, что число «пи» является цифрой без каких-либо переменных. Изначально принято сокращать 1000 и 3.14, чтобы получить 318. 318 умножается на скорость, а затем полученные результат делится на диаметр фрезы. Вот и все, эта формула уже гораздо проще, чем предыдущая, и именно с ее помощью чаще всего производится определение режима резания.

Расчет

В таком материале невозможно обойтись без примера. Что ж, для примера можно взять сталь общего применения с твердостью менее 150НВ и фрезу с покрытием TI-NAMITE и диаметром 10 миллиметров. Итак, сначала необходимо свериться с данными, которые были описаны в статье выше – при таких показателях скорость резания составит 175 м/мин, поэтому вам нужно умножить 318 на 175, получится 55650. Теперь это нужно разделить на диаметр фрезы, то есть 10 – получается 5565. Именно это и есть искомое значение. Теперь вам нужно выставить его на вашем станке, а если конкретно такое значение выставить невозможно, то рекомендуется взять немного меньшее.

Каталог иностранного инструмента

Если вы пользуетесь отечественной фрезой, то, вероятнее всего, вы сможете без труда отыскать необходимые данные по определению режима резания. Если же у вас имеется иностранный образец, то у вас могут возникнуть определенные проблемы. Именно поэтому при покупке иностранного фрезеровочного станка крайне необходимо попросить каталог со всеми необходимыми пояснениями, которые вы сможете затем использовать как теоретическую базу при работе со станком.

Специальные графики

Настоящим спасениям являются графики, которые составляются для более быстрого и удобного определения режима резания. Что представляет собой такой график? Это набор прямых линий разного цвета, которые находятся между двумя осями – одна из них показывает скорость, то есть величину, которая вам известна, так как вы знаете, какой материал вы обрабатываете, а вторая – количество оборотов в минуту, которое будет совершать ваша фреза, то есть, проще говоря, режим ее работы. Почему линии разного цвета? Если вы не забыли, то количество оборотов фрезы в минуту невозможно высчитать только по скорости резания – вам нужен еще и диаметр инструмента, и каждый цвет отвечает за свой диаметр.

Как пользоваться графиком?

Все, что от вас требуется – это отыскать в таблице диаметр вашего инструмента и выбрать прямую нужного цвета на графике. Затем вам нужно определить скорость и провести прямую от оси y, то есть той оси, на которой указаны значения данного параметра. От места пересечения вашей линии с прямой выбранного вами цвета необходимо провести прямую к оси x, чтобы узнать уже точное количество оборотов в минуту.