Режимы резания для концевой фрезы. Расчет режимов резания при фрезеровании методические рекомендации. Подача и скорость фрезы

ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

§ 78. УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Понятие о наивыгоднейшем режиме резания

Наивыгоднейшим следует считать такой режим резания при работе на фрезерном станке, при котором наиболее удачно сочетаются скорость резания, подача и глубина срезаемого слоя, обеспечивающие в данных конкретных условиях (т. е. с учетом наилучшего использования режущих свойств инструмента, скоростных и мощностных возможностей станка) наибольшую производительность труда и наименьшую стоимость операции при соблюдении заданных технических условий в отношении точности и чистоты обработки.
Научно-исследовательским институтом труда Государственного комитета Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы разработаны при участии крупнейших отечественных ученых с учетом практического применения в производственных условиях режимы резания при фрезеровании инструментами из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Они могут служить в качестве исходных данных при назначении скоростей резания и минутных подач.
Эти нормативы имеются на каждом заводе и служат руководящим материалом для разработки технологического процесса и составления операционных карт, подобно приведенной на стр. 204-205. Однако приведенные в них скорости резания и минутные подачи не являются предельными и в ряде случаев могут перекрываться фрезеровщиками, если применять более производительные инструменты или работать на более мощных и жестких станках.
С другой стороны, молодые, т. е. начинающие и не имеющие достаточного опыта, фрезеровщики не всегда могут работать на предельных режимах резания, поэтому для них предусмотрены в «Справочнике молодого фрезеровщика» менее жесткие режимы резания, начиная с которых, необходимо, по мере повышения квалификации, переходить к более жестким.
Чтобы самому внедрять новые режимы, надо знать порядок и последовательность установления режимов фрезерования.

Материал режущей части фрезы

Решающим фактором, определяющим уровень режима резания, является материал режущей части фрезы. Как упоминалось выше, применение фрез с пластинками из твердого сплава позволяет работать на больших скоростях резания и больших подачах по сравнению с фрезами из быстрорежущей стали; как увидим далее, твердосплавные фрезы дают возможность повышения производительности в два-три раза против быстрорежущих. Поэтому твердосплавные фрезы целесообразно применять почти на всех видах фрезерной обработки; препятствием к их применению может явиться недостаточная мощность оборудования или специфические свойства материала обрабатываемой заготовки.
Однако в ряде случаев применение для режущей части фрез углеродистых, легированных инструментальных и быстрорежущих сталей является рациональным, особенно когда чистота обработанной поверхности и точность полученной поверхности детали имеют большее значение, чем скорость выполнения работы.

Геометрические параметры режущей части

Не менее важным фактором, влияющим на выбор режимов резания, являются геометрические параметры режущей части фрезы (режущих углов, размеров и формы зуба), что часто называют геометрией фрезы . Ранее, в § 7, рассмотрены значение и влияние каждого из элементов геометрии зуба фрезы в процессе резания; здесь же рассмотрим рекомендуемые геометрические параметры режущей части фрез из быстрорежущей стали Р18 и с пластинками твердого сплава.
В табл. 35 и 36 приведены рекомендуемые значения геометрических параметров цилиндрических, торцовых, дисковых, отрезных, концевых и фасонных фрез из быстрорежущей стали.

Таблица 35

Геометрические параметры режущей части фрез из быстрорежущей стали Р18

I. Передние углы

II. Задние углы

III. Углы в плане и переходной кромки

Примечания. 1. У фрез цилиндрических с углом наклона зубьев свыше 30° передний угол γ при обработке стали σ b меньше 60 кГ/мм 2 берется равным 15°.
2. У фасонных фрез с передним углом у больше 0° необходима коррекция контура при обработке точных профилей.
3. При обработке жаропрочных сталей торцовыми фрезами брать верхние значения передних углов, концевыми и цилиндрическими - нижние и средние.
4. На задней поверхности фрез при заточке оставлять круглошлифованную ленточку шириной не более 0,1 мм . Зубья у фрез шлицевых (прорезных) и отрезных (круглых пил) затачиваются без оставления ленточки.

В табл. 37 - 40 приведены рекомендуемые значения передних и задних углов, главного, вспомогательного и переходного углов в плане, углов наклона режущей кромки и винтовых канавок, радиуса при вершине торцовых, цилиндрических, концевых и дисковых фрез с твердосплавными пластинами.
Фрезы, применяемые для обработки большинства заготовок, обычно поставляются инструментальными заводами с геометрическими параметрами, соответствующими ГОСТ, и фрезеровщику в отличие от токаря и строгальщика, почти невозможно изменять путем заточки режущие углы фрез. Вследствие этого приведенные в табл. 35 - 40 геометрические параметры режущей части фрез помогут фрезеровщику правильно выбрать соответствующую данной обработке фрезу из имеющихся в инсрументальной кладовой учебного и производственного цеха стандартных фрез. Однако основное назначение этих таблиц заключается в рекомендациях в том случае, если фрезеровщик захочет сам заказать инструментальному отделу стандартные или специальные фрезы с оптимальными для данной обработки геометрическими параметрами.

Таблица 37

Геометрические параметры режущей части торцовых фрез с пластинками из твердого сплава

Примечание . Малые углы в плане φ = 15 - 30° следует применять, при обработке на жестких станках для черновых проходов с малыми глубинами резания или чистовых проходов с невысокими требованиями чистоты и точности к обработанной поверхности.

Таблица 38

Геометрические параметры режущей части цилиндрических фрез с винтовыми пластинками из твердого сплава

Примечание . На задней поверхности зуба вдоль режущей кромки допускается ленточка шириной не более 0,1 мм .

Таблица 39

Геометрические параметры режущей части концевых фрез с пластинками из твердого сплава при обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей

* При малой жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь и при больших сечениях стружки (В больше D ; t больше 0,5D ), а также при работе с низкими скоростями резания при недостаточном числе оборотов шпинделя (v меньше 100 м/мин ) передний угол γ назначается положительным + от 0 до +8°.
** Большие значения для мягких сталей, меньшие - для твердых сталей.

Ширина и глубина фрезерования

Ширина фрезерования задается в чертеже детали. В случае обработки нескольких заготовок, закрепленных параллельно в одном зажимном приспособлении, ширина фрезерования равна ширине всех заготовок. В случае обработки наборами фрез ширина фрезерования равна суммарной ширине всех сопряженных поверхностей.
Глубина фрезерования (глубина резания, толщина срезаемого слоя) дается как расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями. В целях сокращения времени на обработку рекомендуется выполнять фрезерование в один проход. При повышенных требованиях к точности и чистоте обработанной поверхности фрезерование ведется в два перехода - черновой и чистовой. В отдельных случаях, при снятии больших припусков или при фрезеровании на станках с недостаточной мощностью, возможна обработка в два черновых прохода.

Таблица 40

Геометрические параметры режущей части дисковых фрез с пластинками из твердого сплава

При фрезеровании стальных поковок, стальных и чугунных отливок, покрытых окалиной, литейной коркой или загрязненных формовочным песком, глубина фрезерования должна быть больше толщины загрязненного слоя, чтобы зубья фрезы не оставляли на обработанной поверхности черновин, так как скольжение по корке отрицательно действует на фрезу, ускоряя износ режущей кромки.
Для наиболее часто встречающихся случаев фрезерования рекомендуется черновую обработку производить по стали с глубиной резания 3-5 мм , а по стальному и чугунному литью - с глубиной резания 5-7 мм . Для чистового фрезерования берут глубину резания 0,5-1,0 мм .

Диаметр фрезы

Диаметр фрезы выбирают в основном в зависимости от ширины фрезерования В и глубины резания t . В табл. 41 приведены данные для выбора цилиндрических фрез, в табл. 42 - торцовых фрез и в табл. 43 - дисковых фрез.

* Применять сборные составные фрезы по ГОСТ 1979-52.

Рассмотрим влияние диаметра фрезы на производительность фрезерования.
Диаметр цилиндрической фрезы влияет на толщину среза : чем больше диаметр фрезы D тем тоньше получается срез; при одной и той же подаче s зуб и глубине фрезерования t .
На рис. 327 показан срез, получающийся при одинаковых глубине фрезерования t и подаче s зуб, но при разных диаметрах фрез. Срез, получающийся при большем диаметре фрезы (рис. 327, а), имеет меньшую толщину, чем срез при меньшем; диаметре фрезы (рис. 327, б).

Так как удельное давление возрастает с уменьшением толщины срезаемого слоя а наиб (см. табл. 38), выгоднее работать с более толстыми срезами, т. е. при прочих равных условиях при меньшем диаметре фрезы.
Диаметр фрезы влияет на величину пути , который должна пройти фреза для одного прохода.
На рис. 328 показан путь, который должна пройти фреза при обработке детали длиной L ; на рис. 329 - путь, который должна пройти торцовая фреза при несимметричном фрезеровании заготовки длиной L ; на рис. 330 - путь, который должна пройти тортовая фреза при симметричном фрезеровании заготовки длиной L .

Величина врезания l (путь врезания):
при работе цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами зависит от диаметра фрезы D глубины фрезерования t и выражается формулой

при работе торцовыми и концевыми фрезами при несимметричном фрезеровании зависит от диаметра фрезы D ширины фрезерования В и выражается формулой

при работе торцовыми фрезами при симметричном фрезеровании зависит от диаметра фрезы D ширины фрезерования В и выражается формулой

Величина перебега l 1 выбирается в зависимости от диаметра фрезы в пределах 2-5 мм .
Следовательно, для уменьшения пути врезания и перебега фрезы, т. е. для сокращения холостого хода станка, целесообразно выбирать меньший диаметр фрезы.
В конце книги в приложениях 2 и 3, даны таблицы значений пути врезания и перебега фрез.
Диаметр фрезы влияет на величину крутящего момента : чем меньше диаметр фрезы, тем меньший крутящий момент надо сообщить шпинделю станка.
Таким образом, выбор фрезы с меньшим диаметром является, казалось бы, более целесообразным. Однако с уменьшением диаметра фрезы приходится выбирать более тонкую, т. е. менее жесткую фрезерную оправку, поэтому приходится уменьшать нагрузку на оправку, т. е. уменьшать сечение срезаемого слоя.

Подача

Подача при черновой обработке зависит от обрабатываемого материала, материала режущей части фрезы, мощности привода станка, жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь, размеров обработки и углов заточки фрезы.
Подача при чистовой обработке зависит от класса чистоты поверхности, обозначенной на чертеже детали.
Основной исходной величиной при выборе подачи для чернового фрезерования является подача s зуб.
Для торцовых фрез на выбор подачи s зуб оказывает способ установки фрезы относительно заготовки, что обусловливает величину угла встречи зуба фрезы с заготовкой и толщину срезаемой стружки при входе и выходе зуба фрезы из контакта с заготовкой. Установлено, что для торцовой твердосплавной фрезы наиболее благоприятные условия врезания зуба в заготовку достигаются при расположении фрезы относительно заготовки, как на рис. 324, в, т. е. при смещении фрезы относительно заготовки на величину С = (0,03 - 0,05)D . Такое смещение оси фрезы дает возможность увеличить подачу на зуб против подачи при симметричном фрезеровании (рис. 324, а) чугуна и стали в два раза и более.
В табл. 44 приводятся рекомендуемые подачи при черновом фрезеровании твердосплавными торцовыми фрезами для этих двух случаев.

Примечания. 1. Приведенные значения черновых подач рассчитаны для работы стандартными фрезами. При работе нестандартными фрезами с увеличенным числом зубьев значения подач следует уменьшать на 15 - 25%.
2. В первоначальный период работы фрезы до износа, равного 0,2-0,3 мм , чистота обработанной поверхности при чистовом фрезеровании снижается примерно на один класс.

Примечание. Большие подачи брать для меньших глубины резания и ширины обработки, меньшие - для больших глубины и ширины обработки.

Примечание. Подачи даны для жесткой системы станок - приспособление - инструмент - деталь.

При торцовом фрезеровании твердосплавными фрезами на величину подачи влияет также главный угол в плане φ. Подачи, приведенные в табл. 44, рассчитаны на фрезы с φ = 60 - 45°. Уменьшение угла в плане φ до 30° позволяет увеличить подачу в 1,5 раза, а увеличение угла φ до 90° требует снижения подачи на 30%.
Подачи при чистовой обработке твердосплавными фрезами, приведенные в табл. 44, даются на один оборот фрезы, так как подачи на один зуб получаются слишком малыми. Подачи даются в зависимости от класса чистоты обработанной поверхности по ГОСТ 2789-59.
В табл. 45 приведены рекомендуемые подачи на один зуб фрезы при черновом фрезеровании плоскостей цилиндрическими, торцовыми и дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали Р18.
В табл. 46 приведены подачи при чистовом фрезеровании плоскостей цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали Р18, а в табл. 47 - при чистовом фрезеровании плоскостей торцовыми и дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали Р18. Ввиду малых значений подач на один зуб фрезы, получающихся при чистовом фрезеровании, в табл. 46 и 47 приводятся подачи на один оборот фрезы.
Следует иметь в виду, что работа с подачами, указанными в табл. 44-47, ставит непременным условием наличие минимального биения зубьев фрезы (см. табл. 50).

Примечание. Подачи даны для жесткой системы станок - приспособление- инструмент - деталь при обработке фрезами со вспомогательным углом в плане φ 1 = 2°; для фрез с φ 1 = 0 подачи можно увеличить на 50 - 80%.

Скорость вращения шпинделя, скорость подачи - всё это основы резания. Получить информацию об этом сравнительно легко. В любой книге по фрезерному делу можно найти данную информацию. Ниже приводится краткий конспект одной из таких книг. Выбор диаметра фрезы для работы определяется по двум параметрам - ширине и глубине фрезерования.

Ширина фрезерования - ширина обрабатываемой поверхности задается, как правило, в чертеже и определяется размером детали или заготовки. В случае обработки нескольких заготовок закреплённых рядом, ширина фрезерования кратно увеличивается.

Глубина фрезерования (или глубина резанья) - толщина слоя снимаемого фрезой материала за один проход. Если снимать много то фреза делает два и более проходов. При этом последний проход производят с небольшой глубиной резанья для получения более чистой поверхности обработки. Такой проход называют чистовым фрезерованием в отличие от предварительного или чернового фрезерования, которое производят с большей глубиной резанья. Однако при небольшом припуске на обработку, фрезерование производится за один проход.

Скорость резания - это путь (обычно обозначаемый в метрах), который проходят режущие кромки зубьев фрезы в одну минуту. Скорость резания рассчитывается по следующей формуле: длину окружности фрезы умножаем на количество зубьев фрезы и на количество оборотов в минуту и все делим всё на 1000 (переводим миллиметры в метры).
Скорость резания обычно определяют по справочным таблицам режимов резания. Так как скорость резания при фрезеровании зависит от стойкости конкретной фрезы, то рекомендуемая в таблицах скорость резания соответствует тому, на какой максимальной скорости может происходить резание без поломки фрезы.

Подача - это величина (обычно обозначаемая в миллиметрах) перемещения шпинделя станка в продольном - Y, поперечном - X или вертикальном - Z направлении.

Подача в одну минуту - величина перемещения шпинделя в миллиметрах за время, равное одной минуте. Вычисляется по формуле: подача в одну минуту равна подачи на один зуб фрезы умноженной на число зубьев фрезы и умноженной на количество оборотов фрезы в минуту.

Выбор режимов резания

Как известно, основами резания являются скорость вращения шпинделя и скорость подачи. Выбор диаметра фрезы для работы определяется по двум параметрам - ширине и глубине фрезерования. Ширина фрезерования, или ширина обрабатываемой поверхности, задается, как правило, в чертеже и определяется размером детали или заготовки. В случае обработки нескольких заготовок, закрепленных рядом, ширина фрезерования кратно увеличивается.

Глубина фрезерования - толщина слоя снимаемого фрезой материала за один проход. Если снимать много, то фреза делает два и более проходов. При этом последний проход производят с небольшой глубиной резанья для получения более чистой поверхности обработки. Такой проход называют чистовым фрезерованием в отличие от предварительного или чернового фрезерования, которое производят с большей глубиной резанья. Однако при небольшом припуске на обработку фрезерование производится за один проход.

Скорость резанья - это путь (обычно обозначаемый в метрах в минуту), который проходят режущие кромки зубьев фрезы в одну минуту.

Скорость резанья обычно определяют по справочным таблицам режимов резанья. Так как скорость резанья при фрезеровании зависит от стойкости конкретной фрезы, то рекомендуемая в таблицах скорость резанья соответствует тому, на какой максимальной скорости может происходить резанье без поломки фрезы.

Подача в одну минуту - величина перемещения шпинделя в миллиметрах за время, равное одной минуте. Вычисляется она по следующей формуле: подача в одну минуту равна подаче на один зуб фрезы, умноженной на число зубьев фрезы и умноженной на количество оборотов фрезы в минуту.

Для мягкой древесины (сосна)

Тип инструмента Рабочая подача мм/мин Скорость вращения Глубина за проход

Торцевая 6мм 2000-3000 20 000-24 000 7,5-8

Торцевая 3мм 1000-1500 20 000-24 000 4,5

Гравер 30°х0,2 800-600 20 000-24 000 3

Для твердой древесины (бук, дуб, фанера)

Торцевая 6мм 1500-2500 20 000-24 000 7,5-8

Торцевая 3мм 500-1000 20 000-24 000 4,5

Гравер 30°х0,2 300-600 20 000-24 000 3

Для двухслойного пластика

Торцевая 3 мм 2000 12 000 0,3

Гравер 30°х0,2 2000 20 000 0,3

Для акрила и полистирола

Торцевая 6 мм 1000-1300 10 000-12 000 3

Торцевая 3 мм 800-1000 12 000-16 000 1,5

Гравер 30°х0,2 300-500 18 000-20 000 0,3-0,6

Для ПВХ

Торцевая 6 мм 1500-2000 12 000 8-10

Торцевая 3 мм 1500-2000 12 000-15 000 4-6

Для алюминиевых сплавов

Торцевая 6 мм 800-1000 14 000 - 18000 0,6

Торцевая 3 мм 500-800 13 000-15 000 0,3

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

Московский государственный агроинженерный университет

имени В.П. Горячкина

Баграмов Л.Г. Колокатов А.М.

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Часть I - торцовое фрезерование

МОСКВА 2000

Расчет режимов резания при торцовом фрезеровании.

Составители: Л.Г. Баграмов, А.М. Колокатов - МГАУ, 2000. - ХХ с.

В части I методических указаний даны общие теоретические сведения о фрезеровании, изложена последовательность операций по расчёту режима резания при торцовом фрезеровании на основе справочных данных. Методические указания могут быть использованы при выполнении домашнего задания, в курсовом и дипломном проектировании студентами факультетов ТС в АПК, ПРИМА и Инженерно-педагогического, а также при проведении практических и научно-исследовательских работ.

Рис.9, табл.ХХ, список библ. - ХХ наименований.

Рецензент: Бочаров Н.И. (МГАУ)

Ó Московский государственный агроинженерный

университет имени В.П. Горячкина. 2000.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1. Элементы теории резания

Фрезерование является одним из наиболее распространённых и высокопроизводительных способов механической обработки резанием. Обработка производится многолезвийным инструментом - фрезой.

При фрезеровании главное движение резания D r - вращение инструмента, движение подачи D S - перемещение заготовки (Рис. 1.), на карусельно - фрезерных и барабанно-фрезерных станках движение подачи может осуществляться вращением заготовки вокруг оси вращающегося барабана или стола, в отдельных случаях движение подачи может осуществляться перемещением инструмента (копировальное фрезерование).

Фрезерованием обрабатываются горизонтальные, вертикальные, наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенностью процесса резания при фрезеровании является то, что зубья фрезы не находятся в контакте с обрабатываемой поверхностью всё время. Каждое лезвие фрезы последовательно вступает в процесс резания, изменяя толщину срезаемого слоя от наибольшей к наименьшей, или наоборот. Одновременно в процессе резания могут находиться несколько режущих кромок. Это вызывает ударные нагрузки, неравномерность протекания процесса, вибрации и повышенный износ инструмента, повышенные нагрузки на станок.

При обработке цилиндрическими фрезами (режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности) рассматривается два способа обработки (Рис. 2.) в зависимости от направления движения подачи заготовки:

Встречное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, противоположно направлению движения подачи;

Попутное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, совпадает с направлением движения подачи.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, силы, действующие на заготовку, стремятся оторвать её от стола, а стол поднять. Это увеличивает зазоры в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), вызывает вибрации, ухудшает качество обработанной поверхности. Этот способ хорошо применим для обработки заготовок с коркой, производя резание из-под корки, отрывая её, тем самым значительно облегчая резание. Недостатком такого способа является большое скольжение лезвия по предварительно обработанной и наклёпанной поверхности. При наличии некоторого округления режущей кромки она не сразу вступает в процесс резания, а поначалу проскальзывает, вызывая большое трение и износ инструмента по задней поверхности. Чем меньше толщина срезаемого слоя, тем больше относительная величина проскальзывания, тем большая часть мощности резания расходуется на вредное трение.

При попутном фрезеровании этого недостатка нет, но зуб начинает работу с наибольшей толщины срезаемого слоя, что вызывает большие ударные нагрузки, однако исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость поверхности. Силы, действующие на заготовку, прижимают её к столу, а стол - к направляющим станины, что уменьшает вибрации и повышает точность обработки.

1.2. Конструкция фрез.

Инструментом при фрезеровании являются фрезы (от французского la frais - клубника), представляющие собой многолезвийный инструмент, лезвия которого расположены последовательно в направлении главного движения резания, предназначенные для обработки с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью вращения.

Фрезы бывают:

по форме - дисковые, цилиндрические, конические;

по конструкции - цельные, составные, сборные и насадные, хвостовые;

по применяемому материалу режущей кромки - быстрорежущие и твердосплавные;

по расположению лезвий - периферийные, торцовые и периферийно-торцовые;

по направлению вращения - праворежущие и леворежущие;

по форме режущей кромки - профильные (фасонные и обкаточные), прямозубые, косозубые, с винтовым зубом;

по форме задней поверхности зуба - затылованные и незатылованные,

по назначению - концевые, угловые, прорезные, шпоночные, фасонные, резьбовые, модульные и др.

Рассмотрим элементы и геометрию фрезы на примере цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями (Рис. 3.).

У фрезы различают переднюю поверхность лезвия А γ , главную режущую кромку К, вспомогательную режущую кромку К", главную заднюю поверхность лезвия А α , вспомогательную заднюю поверхность лезвия А" α , вершину лезвия, корпус фрезы, зуб фрезы, спинку зуба, фаску.

В координатных плоскостях статической системы координат (Рис. 4.) рассматриваются геометрические параметры фрезы, среди которых γ, α - передний и задний углы в главной секущей плоскости, γ Н - передний угол в нормальной секущей плоскости, ω - угол наклона зуба.

Передний угол γ облегчает образование и сход стружки, главный задний угол α способствует уменьшению трения задней поверхности по обработанной поверхности заготовки. У незатылованных зубьев передний угол выполняется в пределах γ = 10 о...30 о, задний угол α = 10 о...15 о в зависимости от обрабатываемого материала.

У затылованного зуба задняя поверхность выполняется по спирали Архимеда, что обеспечивает ему постоянство профиля сечения при всех переточках инструмента. Затылованный зуб перетачивается только по передней поверхности и выполняется, ввиду сложности, только у профильного инструмента (фасонного и обкаточного), т.е. форма режущей кромки которого определена формой обработанной поверхности. Передний угол затылованных зубьев выполняется, как правило, равным нулю, задний угол имеет значения α = 8 о...12 о.

Угол наклона зубьев ω обеспечивает более плавное вхождение лезвия в процесс резания по сравнению с прямыми зубьями и придаёт определённое направление сходу стружки.

Зуб торцовой фрезы имеет режущее лезвие более сложной формы. Режущая кромка состоит (Рис. 5.) из главной, переходной и вспомогательной, имеющие главный угол в плане φ, угол в плане переходной режущей кромки φ п и вспомогательный угол в плане φ 1 . Геометрические параметры фрезы рассматриваются в статической системе координат. Углы в плане это углы в основной плоскости Р vc. Главный угол в плане φ - это угол между рабочей плоскостью Р Sc и плоскостью резания Р nc Величина главного угла в плане определяется исходя из условий резания как у токарного резца, при φ=0˚ режущая кромка становится только торцовой, а при φ=90˚ она становится периферийной. Вспомогательный угол в плане φ 1 - это угол между рабочей плоскостью Р Sc и вспомогательной плоскостью резания Р" nc, он составляет 5 о...10 о, а угол в плане переходной режущей кромки - половину от главного угла в плане. Переходное режущее лезвие повышает прочность зуба.

Износ фрез определяется, так же как и при точении, величиной износа по задней поверхности. Для быстрорежущей фрезы допустимая ширина изношенной ленточки по задней поверхности составляет при черновой обработке сталей 0,4...0,6 мм, чугунов - 0,5...0,8 мм, при получистовой обработке сталей 0,15...0,25 мм, чугунов - 0,2...0,3 мм. Для твёрдосплавной фрезы допустимый износ по задней поверхности составляет 0,5...0,8 мм. Стойкость цилиндрической быстрорежущей фрезы составляет Т = 30...320 мин, в зависимости от условий обработки, в некоторых случаях достигает 600 мин, стойкость твёрдосплавной фрезы Т= 90...500 мин.

Различают три вида фрезерования - периферийное, торцовое и периферийно - торцовое. К основным плоскостям и поверхностям, обрабатываемым на консольных фрезерных станках (Рис. 6.), относятся:

горизонтальные плоскости; вертикальные плоскости; наклонные плоскости и скосы; комбинированные поверхности; уступы и прямоугольные пазы; фасонные и угловые пазы; пазы типа "ласточкин хвост"; закрытые и открытые шпоночные пазы; пазы под сегментные шпонки; фасонные поверхности; цилиндрические зубчатые колёса методом копирования.

Горизонтальные плоскости обрабатываются цилиндрическими (Рис. 6. а) на горизонтально-фрезерных станках и торцовыми (Рис. 6. б) на вертикально-фрезерных станках фрезами. Поскольку у торцовой фрезы одновременно участвует в резании большее количество зубьев, обработка ими более предпочтительна. Цилиндрическими фрезами обрабатываются, как правило, плоскости шириной до 120 мм.

Вертикальные плоскости обрабатывают торцовыми фрезами на горизонтальных станках и концевыми - на вертикальных (Рис. 6. в, г).

Наклонные плоскости обрабатывают торцовыми и концевыми фрезами на вертикальных станках с поворотом оси шпинделя (Рис. 6. д, е), и на горизонтальных станка угловыми фрезами (Рис. 6. ж).

Комбинированные поверхности обрабатывают набором фрез на горизонтальных станках (Рис. 6. з).

Уступы и прямоугольные пазы обрабатывают дисковыми (на горизонтальных) и концевыми (на вертикальных) фрезами (Рис. 6. и, к), при этом концевые фрезы допускают большие скорости резания, так как одновременно участвует в работе большее количество зубьев. При обработке пазов дисковые фрезы предпочтительнее.

Фасонные и угловые пазы обрабатываются на горизонтальных станках фасонными, одно- и двухугловыми фрезами (рис. 6. л, м).

Паз типа "ласточкин хвост" и Т-образные пазы обрабатываются на вертикально-фрезерных станках, как правило, за два прохода, сначала концевой фрезой (или на горизонтально-фрезерном станке дисковой фрезой) обрабатывается прямоугольный паз по ширине верхней части. После этого окончательно паз обрабатывается концевой одноугловой и специальной Т-образной (Рис. 6. н, о) фрезой.

Закрытые шпоночные пазы обрабатываются концевыми фрезами, а открытые - шпоночными на вертикальных станках (Рис. 6. п, р).

Пазы для сегментных шпонок обрабатываются на горизонтально-фрезерных станках дисковыми фрезами (Рис. 6. с).

Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей обрабатываются на горизонтальных и вертикальных станках фасонными фрезами (Рис. 6. т).

Торцовое фрезерование - наиболее распространенный и производительный способ обработки плоских поверхностей деталей в условиях серийного и массового производства.

2. ТОРЦОВОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ. 2.1. Основные типы и геометрия торцовых фрез.

В большинстве случаев для обработки плоскостей открытых и углублённых применяются торцовые фрезы имеющие периферийные лезвия (Рис. 7.), т.е. работающие по принципу периферийно - торцовых. Конструкции торцовых фрез стандартизованы, основные типы которых приведены в табл.1 /ГОСТ ____-__, ____-__, ____-__, ____-__, ____-__, ____-__ /.

При обработке плоскостей этими фрезами, основную работу по удалению припуска выполняют режущие кромки, расположенные на конической и цилиндрической поверхности. Режущие кромки, расположенные на торце, производят как бы зачистку поверхности, поэтому шероховатость обработанной поверхности получается меньше, чем при фрезеровании цилиндрическими фрезами.

На Рис. 7. приведены геометрические параметры торцовой фрезы /ГОСТ 25762-83/. Зуб торцовой фрезы имеет две режущие кромки: главную и вспомогательную.

В основной плоскости P v рассматриваются углы в плане: главный угол в плане j, вспомогательный угол в плане j 1 и угол вершины ε. Главный угол в плане j - это угол между плоскостью резания P n и рабочей плоскостью P S . С уменьшением главного угла в плане при постоянной подаче на зуб и постоянной глубине резания толщина среза уменьшается, а ширина увеличивается, вследствие чего стойкость фрезы повышается. Однако работа фрезы с малым углом в плане (j £ 20 0) вызывает возрастание радиальной и осевой составляющих сил резания, что при недостаточно жесткой системе СПИД приводит к вибрациям обрабатываемой заготовки и станка. Поэтому для торцовых твердосплавных фрез при жесткой системе и при глубине резания t = 3...4 мм принимают угол j = 10...30 0 . При нормальной жесткости системы - j = 45...60 0 ; обычно принимают j = 60 0 . Вспомогательный угол в плане j 1 у торцовых фрез принимают равным 2...10 0 . Чем меньше этот угол, тем меньше шероховатость обработанной поверхности.

В главной секущей плоскости P τ рассматриваются передний угол g и главный задний угол a. Передний угол g - это угол между основной плоскостью P v и передней поверхностью А γ , главный задний угол a - это угол между плоскостью резания Р n и главной задней поверхностью А α .

Передний угол g для торцовых твердосплавных фрез g = (+10 0)...(-20 0).

Главный задний угол a для торцовых твердосплавных фрез a = 10...25 0 .

В плоскости резания рассматривается угол наклона главной режущей кромки l. Это угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v . Он оказывает влияние на прочность зуба и стойкость фрезы. У торцовых твердосплавных фрез угол l рекомендуется выполнять в пределах от +5 0 до +15 0 при обработке стали и от -5 0 до +15 0 при обработке чугуна.

Угол наклона винтовых зубьев w обеспечивает более равномерное фрезерование и уменьшает мгновенную ширину среза при врезании. Этот угол выбирается в пределах 10...30 0 .

2.2. Выбор торцовой фрезы 2.2.1. Выбор конструкции фрезы.

При выборе конструкции (типа) фрезы предпочтительным является применение сборных конструкций фрез с неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава. Механическое крепление пластин дает возможность поворота их с целью обновления режущей кромки и позволяет использовать фрезы без переточки. После полного износа пластины она заменяется новой. Завод изготовитель снабжает каждую фрезу 8...10 комплектами запасных пластин. Весь комплект пластин можно заменить непосредственно на станке, при этом затрата времени на замену 10...12 ножей не превышает 5...6 минут.

2.2.2. Выбор материала режущей части.

Фрезы для работы при невысоких скоростях резания и малых подачах изготовляют из быстрорежущих и легированных сталей Р18, ХГ, ХВ9, 9ХС, ХВГ, ХВ5. Фрезы для обработки жаропрочных и нержавеющих сплавов и сталей изготовляют из быстрорежущих сталей Р9К5, Р9К10, Р18Ф2, Р18К5Ф2, а при фрезеровании с ударами - из стали марки Р10К5Ф5.

Марки твердых сплавов выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и характера обработки (табл.5). для чистовой обработки применяется твёрдый сплав с меньшим содержанием кобальта и большим содержанием карбидов (ВК2, ВК3 Т15К6 и т.д.), а для черновой обработки - с большим содержанием кобальта, который придаёт определённую пластичность материалу и способствует лучшей работе при неравномерных и ударных нагрузках (ВК8, ВК10, Т5К10 и т.д.).

2.2.3. Выбор типа и диаметра фрезы.

Стандартные диаметры фрез (ГОСТ 9304-69, ГОСТ 9473-80, ГОСТ 16222 - 81, ГОСТ 16223 - 81, ГОСТ 22085 - 76, ГОСТ 22086 - 76, ГОСТ 22087 - 76, ГОСТ 22088 - 76, ГОСТ 26595 - 85), приведены в таблицах 1...4, их обозначения (для праворежущих торцовых фрез) - в таблицах 2, 3 и 4. Леворежущие фрезы изготавливаются по специальному заказу потребителя.

Типы торцовых фрез выбирают по условиям обработки из таблицы 1. Размеры фрезы определяются размерами обрабатываемой поверхности и толщиной срезаемого слоя. Диаметр фрезы, для сокращения основного технологического времени и расхода инструментального материала, выбирают с учётом жесткости технологической системы, схемы резания, формы и размеров обрабатываемой заготовки.

При торцовом фрезеровании для достижения режимов резания, обеспечивающих наибольшую производительность, диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования B: D = (1,25...1,5) В

2.2.4. Выбор геометрических параметров

2.3. Выбор схемы фрезерования

Схемы фрезерования определяется по расположению оси торцовой фрезы заготовки относительно средней линии обрабатываемой поверхности (рис.8.). Различают симметричное и несимметричное торцовое фрезерование /5/.

Симметричным называют такое фрезерование, при котором ось торцовой фрезы проходит через среднюю линию обрабатываемой поверхности (рис. 8.а).

Несимметричным фрезерованием называют такое фрезерование, при котором ось торцовой фрезы смещена относительно средней линии обрабатываемой поверхности (рис. 8.б, 8.в).

Симметричное торцовое фрезерование делится на полное, когда диаметр фрезы D равен ширине обрабатываемой поверхности В, и неполное, когда D больше В (рис.8.а).

Несимметричное торцовое фрезерование может быть встречным или попутным. Отнесение фрезерования к этим разновидностям производят по аналогии с фрезерованием плоскости цилиндрической фрезой.

При несимметричном встречном торцовом фрезеровании (рис.8.б) толщина срезаемого слоя a изменяется от некоторой небольшой величины (зависящей от величины смещения) до наибольшей a max =S z , а затем несколько уменьшается. Смещение зуба фрезы за пределы обрабатываемой поверхности со стороны зуба, начинающего резание, обычно принимается в пределах С 1 = (0,03...0,05) D

При несимметричном попутном торцовом фрезеровании (рис.8.в) зуб фрезы начинает работать с толщиной среза близкой к максимальной. Смещение зуба фрезы за пределы обрабатываемой поверхности со стороны зуба, заканчивающего резание, принимается незначительным, близким к нулю) С 2 ≈ 0.

При обработке чугунных заготовок во многих случаях диаметр фрезы меньше ширины обрабатываемой поверхности поскольку чугунные заготовки ввиду хрупкости чугуна, особенно при изготовлении корпусных деталей, выполняются больших габаритов.

Торцовое фрезерование чугунных заготовок при B < D ф рекомендуется проводить при симметричном расположении фрезы.

При торцовом фрезеровании стальных заготовок обязательным является их несимметричное расположение относительно фрезы, при этом:

Для заготовок из конструкционных углеродистых и легированных сталей и заготовок имеющих корку (черновое фрезерование) сдвиг заготовок - в направлении врезания зуба фрезы (рис. 8.б), чем обеспечивается начало резания при малой толщине срезаемого слоя;

Для заготовок из жаропрочных и коррозийно-стойких сталей и при чистовом фрезеровании сдвиг заготовки - в сторону выхода зуба фрезы из резания (рис. 8.в), чем обеспечивается выход зуба из резания с минимально возможной толщиной срезаемого слоя.

Несоблюдение указанных правил приводит к значительному снижению стойкости фрезы /5/.

2.4. Назначение режима резания

К элементам режима резания при фрезеровании относятся (Рис. 9.):

Глубина резания;

Скорость резания;

Ширина фрезерования.

Глубина резания t определяется как расстояние между точками обрабатываемой и обработанной поверхностей находящихся в плоскости резания и измеренное в направлении, перпендикулярном направлению движения подачи. В отдельных случаях эта величина может измеряться как разность расстояний точек обрабатываемой и обработанной поверхностей до стола станка или до какой-либо другой постоянной базы, параллельной направлению движения подачи.

Глубину резания выбирают в зависимости от припуска на обработку, мощности и жесткости станка. Надо стремиться вести черновое и получистовое фрезерование за один проход, если это позволяет мощность станка. Обычно глубина резания составляет 2...6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой.

При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0,75...2 мм. Независимо от высоты микронеровностей глубина резания не может быть меньшей величины. Режущая кромка имеет некоторый радиус округления, который по мере износа инструмента увеличивается, при малой глубине резания материал поверхностного слоя подминается и подвергается пластическому деформированию. В этом случае резания не происходит. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей R a = 2…0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.

При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами (ГОСТ 22086-76, ГОСТ 22088-76). При глубине резания, большей З...4 мм, применяют фрезы с шести-, пяти- и четырехгранными пластинами (табл.2).

При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:

Черновое фрезерование - R a = 12,5...6,3 мкм (3...4 класс);

Чистовое фрезерование - R a = 3,2...1,6 мкм (5...6 класс);

Тонкое фрезерование - R a = 0,8...0,4 мкм (7...8 класс).

Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Число рабочих ходов при чистовой обработке определяется требованием шероховатости поверхности.

В производственных условиях при необходимости проведения черновой и чистовой обработки они разделяются на две отдельные операции. Это вызвано следующими соображениями.

Черновая и чистовая обработки проводятся с применением различного материала режущей части фрезы и при разных скоростях резания что вызвало бы неоправданно большие затраты времени на переналадку станка, если эти переходы будут выполняться в одной операции.

Черновая обработка приводит к большим вибрациям и неравномерным и знакопеременным нагрузкам, это, в свою очередь, приводит к быстрому износу станка и потере точности обработки.

Черновая обработка приводит к образованию большого количества стружки, а также абразивной пыли, что требует специальных мер по уборке отходов. Как правило, станки для черновой обработки находятся обособленно от станков, выполняющих окончательную - чистовую и тонкую.

Подача при фрезеровании - это отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой заготовки в направлении движения подачи, к числу оборотов фрезы или к части оборота фрезы, соответствующей угловому шагу зубьев.

Таким образом, при фрезеровании рассматривается подача на оборот S o (мм/об) - перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее одному обороту фрезы, и подача на зуб S z (мм/зуб) - перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее повороту фрезы на один угловой шаг зубьев.

Помимо этого рассматривается также скорость движения подачи v s (ранее определялась как минутная подача и в старой литературе и на некоторых станках такой термин ещё применяется), измеряемая в мм/мин. Скорость движения подачи - это расстояние, пройденное рассматриваемой точкой заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи за минуту. Эта величина используется на станках для наладки на необходимый режим, поскольку у фрезерных станков движение подачи и главное движение резания кинематически не связаны между собой.

Применение соотношения скоростей подачи и резания помогает правильно определить величины S o и S z . Используя зависимости: S o = S z · z, v s = S o · n где z - число зубьев фрезы, n - число оборотов фрезы (об/мин) определим v s = S o · n = S z · z · n.

Исходной величиной при черновом фрезеровании является подача на один зуб S z , так как она определяет жёсткость зуба фрезы. Подачу при черновой обработке выбирают максимально возможной. Ее величина может быть ограничена прочностью механизма подачи станка, прочностью зуба фрезы, жесткостью системы СПИД, прочностью и жесткостью оправки и по другим соображениям. При чистовом фрезеровании определяющей является подача на один оборот фрезы S o , которая влияет на величину шероховатости обработанной поверхности.

Ширина фрезерования B (мм) - величина обрабатываемой поверхности, измеренная в направлении, параллельном оси фрезы - при периферийном фрезеровании, и перпендикулярном к направлению движения подачи - при торцовом фрезеровании. Ширина фрезерования определяется наименьшей из двух величин: ширины обрабатываемой заготовки и длины или диаметра фрезы.

где Cv - коэффициент, характеризующий материал заготовки и фрезы;

T - стойкость фрезы (мин);

t - глубина резания (мм);

S z - подача на зуб (мм/зуб);

B - ширина фрезерования (мм);

Z - число зубьев фрезы;

q, m, x, y, u, p - показатели степени;

k v - общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки.

Величины C v q, m, x, y, u, p приведены в табл.11.

Средние значения периода стойкости торцовых фрез при диаметре фрезы следующие

Таблица 2.2.4. - 1

Общий поправочный коэффициент K v . Всякая эмпирическая формула определяется при постоянстве некоторых факторов. В данном случае этими факторами являются физико - механические сойства заготовки и материала режущей части инструмента, геометрические параметры инструмента и т.д. В каждом конкретном случае эти параметры меняются. Для учёта этих изменений и вводится общий поправочный коэффициент K v , который представляет собой произведение отдельных поправочных коэффициентов, Каждый из которых отражает изменение, относительно исходных, отдельных параметров /5/ :

K v = K m v K пv K иv K j v ,

K m v - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала, таблицы 12, 13;

K пv - коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя заготовки, таблица 14;

K иv - коэффициент, учитывающий инструментальный материал, таблица 15;

K j v - коэффициент, учитывающий величину j - главного угла в плане,

Таблица 2.2.4. - 2

где n - число оборотов фрезы, мин -1 ; D - диаметр фрезы, мм.

По паспорту станка выбирают такую ступень скорости, при которой число оборотов фрезы будет равно расчётному или меньше его, т.е. n ф £ n, где n ф - фактическое число оборотов фрезы, которое должно быть установлено на станке. Допускается применение такой ступени скорости, при которой увеличение фактического числа оборотов по отношению к расчетному будет не более 5%. По выбранному числу оборотов шпинделя станка уточняют фактическую скорость резания

v S (S м) = S z z n ф = S о n ф (мм/мин.)

Затем по паспорту станка выбирают наиболее подходящее значение - ближайшее меньшие или равное расчётной величине.

2.5. Проверка выбранного режима резания

Выбранный режим резания проверяют по использованию мощности на шпинделе станка и по усилию, необходимому для осуществления движения подачи.

Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе:

где N р - эффективная мощность резания, кВт;

N шп - допустимая мощность на шпинделе, определяемая по мощности привода, кВт.

Приводом станка является совокупность механизмов от источника движения до рабочего органа. Приводом главного движения резания является совокупность механизмов от электродвигателя до шпинделя станка, а его мощность определится исходя из мощности электродвигателя и потерь в механизмах.

Мощность на шпинделе определится по формуле

N шп = N э h ,

где N э - мощность электродвигателя привода главного движения резания, кВт, h - КПД механизмов привода станка, h = 0,7 ... 0,8.

где Р z - главная составляющая (касательная) силы резания, Н; D - диаметр фрезы, мм.

где C p - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;

K p - общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение коэффициентов, отражающих состояние отдельных параметров, влияющих на величину силы резания,

K р = K m р K vр K g р K j v ,

K m р - коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки (табл.17);

K vр - коэффициент, учитывающий скорость резания (табл.18);

K g р - коэффициент, учитывающий величину переднего угла g (табл.19) ;

K j р - коэффициент, учитывающий величину угла в плане j (табл.19).

Значения коэффициента С р и показателей степеней x , y, u, q, w приведены в табл.16.

Величина радиальной составляющей силы резания Р y может быть определена по соотношению Р y ≈ 0,4 Р z .

Если условие N р £ N шп не выдерживается, то необходимо уменьшить скорость резания или изменить другие параметры резания.

При фрезеровании имеет большое значение представление силы резания по вертикальной P в и горизонтальной Р г составляющим. Горизонтальная составляющая силы резания Р г представляет собой силу, которую необходимо приложить для обеспечения движения подачи, она должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка:

Р г £ Р доп, Н.

где Р доп - наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи станка (Н), берется из паспортных данных станка (табл.20).

Горизонтальная составляющая силы резания определяется из приведённых ниже соотношений и зависит от вида торцового фрезерования /5/:

При симметричном фрезеровании - Р г = (0,3...0,4) Р z ;

При несимметричном встречном - Р г = (0,6...0,8) Р z ;

При несимметричном попутном - Р г = (0,2...0,3) Р z ;

Если условие Р г £ Р доп не выдерживается, необходимо уменьшить силу резания Р z за счет уменьшения подачи на зуб S z и, соответственно, скорости движения подачи v S (минутной подачи S м).

2.6. Расчёт времени выполнения операции и использования оборудования

Штучное время Т шт - время, затрачиваемое на выполнение операции, определяется как интервал времени, равный отношению цикла технологической операции к числу одновременно изготовляемых изделий и рассчитывается как сумма составляющих

Т шт = Т о + Т всп + Т обс + Т отд, (мин)

где Т о - основное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на изменение и последующее определение состояние предмета труда, т.е. время непосредственного воздействия инструмента на заготовку;

Т всп - вспомогательное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на выполнение приёмов, необходимых для обеспечения непосредственного воздействия на заготовку.

Т обс - время обслуживания рабочего места, это часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание средств технологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим местом. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробование станка, раскладка и уборка инструмента, смазка и очистка станка) и времени технического обслуживания (регулирование и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, правка шлифовальных кругов и т.п.);

Т отд - время на личные потребности, это часть штучного времени, затрачиваемая человеком на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный отдых;

2.6.1. Основное время

Основное время при фрезеровании равно отношению длины пути, пройденного фрезой, за число рабочих ходов к скорости движения подачи, и определяется по формуле

При несимметричном встречном (для случая на рис.2б):

где D - диаметр фрезы, мм; В - ширина заготовки, мм; C 1 - величина смещения фрезы относительно торца заготовки (рис.2б).

2.6.2 Вспомогательное время.

К этому времени относится время, затрачиваемое на установку, закрепление, снятие заготовки (табл. 21), время на управление станком при подготовке рабочего хода (табл. 22), выполнение измерений в процессе обработки (табл. 23).

2.6.3. Оперативное время.

Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем:

T оп = Т о + Т всп.

Оперативное время является основным составляющим штучного времени.

2.6.4. Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности

Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности часто берут в процентах от оперативного времени:

Т обс = (3...8 %) T оп; Т отд = (4...9 %) T оп; Т обс + Т отд ≈ 10% T оп.

2.6.5. Штучно - калькуляционное время

Для определения нормы времени - времени выполнения определённого объёма работ в конкретных производственных условиях одним или несколькими рабочими, необходимо определить штучно - калькуляционное время Т шк, в которое входит, помимо штучного времени, ещё и время на подготовку рабочих и средств производства к выполнению технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после её окончания - подготовительно - заключительное время Т пз. Это время необходимо для получения задания, приспособлений, оснастки, инструмента, установки их, для наладки станка на выполнение операции, снятие всех средств оснащения и сдачи их (табл.24). В штучно - калькуляционное время подготовительно - заключительное время входит как доля его, приходящаяся на одну заготовку. Чем большее число заготовок n обрабатывается с одной наладки станка (с одного установа, в одной операции) тем меньшая часть подготовительно - заключительного времени входит в состав штучно - калькуляционного.

где Т шт - штучное время, мин; П - программа выполнения деталей в смену, шт.;

Т см - время работы станка в смену, ч. В расчётах принимается время работы станка в смену Т см = 8 часов, в реальных условиях на каждом предприятии это время может приниматься иным.

2.6.7. Технико-экономическая эффективность.

Оценку технико-экономической эффективности технологической операции проводят по ряду коэффициентов, в числе которых: коэффициент основного времени и коэффициент использования станка по мощности /7, 8, 9/.

Коэффициент основного времени К о определяет его долю в общем времени, затрачиваемом на выполнение операции

Чем выше K о, тем лучше построен технологический процесс, поскольку больше времени, отведённого на операцию, станок работает, а не простаивает, т.е. в этом случае уменьшается доля вспомогательного времени.

Ориентировочно величина коэффициента K о для разных станков находится в следующих пределах

Протяжные станки - K о = 0,35...0,945;

Фрезерные непрерывного действия - K о = 0,85...0,90;

Остальные - K о = 0,35...0,90.

Если коэффициент основного времени Kо ниже этих величин, то необходимо разработать мероприятия по уменьшению вспомогательного времени (применение быстродействующих приспособлений, автоматизация измерений детали, совмещение основного и вспомогательного времени и др.).

Коэффициент использования станка по мощности К N определяется как

де K N - коэффициент использования станка по мощности /9/; N Р - мощность резания, кВт (в расчёте принимают ту часть технологической операции, которая происходит с наибольшими затратами мощности резания); N ст - мощность главного привода станка, кВт; h - КПД станка.

Чем K N ближе к 1, тем более полно используется мощность станка.

При полной загрузке электродвигателя значение cosφ не будет равно 1, т.е. при этом из сети расходуется также и реактивная энергия. С учётом используемых электродвигателей примерные значения cosφ будут следующими: при загрузке 100% cosφ=0,85, при загрузке 50% - 0,7, при загрузке 20% - 0,5, и на холостом ходу - 0,2 этой величины.

Рассмотрим пример правильности применения ряда фрезерных станков (моделей 6Р13, 6Н13, 6Р12, 6Н12, 6Р11), если мощность потребная на резание составляет N рез =3,2 кВт.

Из приведённого примера видно, что неправильный выбор станка приводит к таким перерасходам электроэнергии, которые могут быть сопоставлены с мощностью резания.

В целях погашения излишне используемой реактивной мощности, за которую предприятия платят значительные штрафы, необходимо создавать специальные устройства для её погашения емкостной мощностью.

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕЗАНИЯ 3.1. Условия задачи. 3.1.1 Исходные данные.

Исходными данными для расчёта режима резания являются:

материал заготовки - поковка из стали 20Х;

предел прочности материала заготовки - s в = 800 МПа (80 кг/мм 2);

ширина обрабатываемой поверхности заготовки, В - 100 мм;

длина обрабатываемой поверхности заготовки, L - 800 мм;

требуемая шероховатость обработанной поверхности, R a - 0,8 мкм (7 класс шероховатости);

общий припуск на обработку, h - 6 мм;

средняя дневная программа производства по данной операции, П - 200 шт.

3.1.2. Цель расчётов.

В результате проведённых расчётов необходимо:

выбрать фрезу по элементам и геометрическим параметрам;

провести проверку выбранного режима резания по мощности привода и прочности механизма подачи станка;

произвести расчёт времени, необходимого для выполнения операции;

произвести расчёт необходимого количества станков;

провести проверку эффективности выбранного режима резания и подбора оборудования.

3.2. Порядок расчета. 3.2.1. Выбор режущего инструмента и оборудования.

Исходя из общего припуска на обработку h = 6 мм и требований к шероховатости поверхности, фрезерование ведем в два перехода: черновой и чистовой. По таблице 1 определяем тип фрезы - выбираем торцовую фрезу с многогранными твердосплавными пластинками по ГОСТ 26595-85. Диаметр фрезы выбираем из соотношения:

D = (1,25...1,5) В = 1,4 100 = 140 мм

Выбор фрезы уточняем по таблицам 1, 2, 3, 4 - ГОСТ 26595-85, диаметр D = 125 мм, число зубьев z = 12, пятигранные пластинки, условное обозначение - 2214-0535.

Материал режущей части фрезы выбираем по таблице 5 для чернового фрезерования углеродистой и легированной незакалённой стали - Т5К10, для чистового фрезерования - Т15К6.

Геометрические параметры фрезы выбираем по таблицам 6 и 7 для фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 6) при обработке стали конструкционной углеродистой с σв ≤ 800 МПа и подачей для чернового фрезерования > 0,25 мм/зуб: g = -5 0 ; a = 8 0 ; j = 45 0 ; j о = 22,5 0 ; j 1 = 5 0 ; l = 14 0 ; для чистового фрезерования с подачей < 0,25 мм/зуб: g = -5 0 ; a = 15 0 ; j = 60 0 ; j о = 30 0 ; j 1 = 5 0 ; l = 14 0 .

Черновое фрезерование производим по схеме - несимметричное встречное (Рис. 8.б), чистовое - несимметричное попутное (Рис. 8.в).

Предварительно принимаем проведение работ на вертикально - фрезерном станке 6Р13, паспортные данные в таблице 20.

3.2.2. Расчёт элементов режима резания. 3.2.2.1. Назначение глубины резания.

При назначении глубины резания в первую очередь из общего припуска выделяется та его часть, которая остаётся для проведения чистовой обработки - t 2 = 1 мм. Чистовое фрезерование проводится за 1 рабочий ход i 2 = 1. Отсюда припуск h 1 при черновом фрезеровании составит:

h 1 = 6 - 1 = 5 мм.

Для снятия этого припуска достаточно одного рабочего хода, поэтому принимаем число рабочих ходов при черновом фрезеровании i 1 = 1. Тогда глубина резания t 1 при черновом фрезеровании составит

t 1 = h 1 / i 1 = 5 / 1 = 5 мм.

3.2.2.2. Назначение подачи.

Подачу при черновом фрезеровании выбираем из таблиц 8 и 9. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 8) с мощностью станка > 10 кВт при несимметричном встречном фрезеровании для пластинки Т5К10 подача на зуб находится в пределах S z1 = 0,32…0,40 мм/зуб. Принимаем меньшую величину для гарантированного обеспечения условия по мощности на шпинделе S z1 = 0,32 мм/зуб, подача на оборот составит. S о1 = S z1 z =0,32 12 = 3,84 мм/об.

Подачу при чистовом фрезеровании выбираем по таблице 10. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (часть Б) с материалом, имеющим σ в ≥ 700 МПа с шероховатостью обработанной поверхности R a = 0,8 мкм с углом j 1 = 5 0 подача на оборот фрезы находится в пределах S о2 = 0,30…0,20 мм/об. Принимаем большую величину для повышения производительности процесса S о2 = 0,30 мм/об. При этом подача не зуб составит

S z2 = S о2 / z = 0,30 / 12 = 0,025 мм/зуб.

3.2.2.3. Определение скорости резания.

Скорость резания определяем по формуле:

C v = 332, q = 0,2; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0.

Принимаем Т = 180 мин, п. 2.4 таблица 1.

Общий поправочный коэффициент

Kv = K m v K пv K иv K j v

Кmv находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула К m v = К г (750/s в) nv . По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с σ в > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава К г = 1, n v = 1. Тогда К m v 1,2 = 1 (750/800) 1,0 = 0,938.

K j v находим по таблице 2.2.4. - 2 для чернового фрезерования при j = 45 о K j v1 = 1,1; для чистового фрезерования при j = 60 о K j v2 = 1,0.

K пv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании - поковки K пv1 = 0,8, при чистовом фрезеровании - без корки K пv2 = 1.

Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании K иv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании K иv2 = 1.

K v1 = 0,938 1,1 0,8 0,65 = 0,535.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

K v2 = 0,938 1,0 1,0 1,0 = 0,938.

Скорость резания при черновом фрезеровании равна

3.2.2.4. Уточнение режимов резания

По паспорту станка 6Р13 уточняем возможную настройку числа оборотов фрезы и находим фактические значения для черновой обработки n ф1 = 200 мин -1 , для чистовой обработки n ф2 = 1050 мин -1 , т.е. выбираем ближайшие наименьшие значения от расчётных. В результате этого изменится и фактическая скорость резания, которая составит при черновой обработке

v ф1 = πDn/1000 = 3,14 125 200/1000 = 78,50 м/мин,

а при чистовой обработке

v ф2 = πDn/1000 = 3,14 125 1050/1000 = 412,12 м/мин.

Для уточнения величин подач необходимо рассчитать скорость движения подачи v S по величине подачи на зуб и на оборот

v S = S o n = S z z n;

v S1 = 0,32 12 200 = 768 мм/мин; v S2 = 0,3 1050 = 315 мм/мин.

По паспорту станка находим возможную настройку на скорость движения подачи, выбирая ближайшие наименьшие значения, v S1 = 800 мм/мин, поскольку эта величина только на 4,17% выше расчётной и v S2 = 315 мм/мин. Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот

S oф1 = 800 / 200 = 4 мм/об; S zф1 = 4 / 12 = 0,333 мм/зуб;

S oф2 = 315 / 1050 = 0,3 мм/об; S zф2 = 0,3 / 12 = 0,025 мм/зуб;

3.2.3. Проверка выбранного режима резания

Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи. Поскольку нагрузки на станок при черновой обработке значительно выше, чем при чистовой, проверку выбранного режима резания проводим для чернового фрезерования.

Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: N р £ N шп.

Мощность на шпинделе

N шп = N э h = 11 0,8 = 8,8 кВт.

Общий поправочный коэффициент K р = K m р K vр K g р K j р.

К m р определяем по таблице 17 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей К m р = (s в /750) np , показатель степени n p = 0,3 , тогда К m р = (800/750)0,3 = 1,02.

K vр определяем по таблице 18 для черновой обработки при скорости резания до 100 м/мин при отрицательных значениях переднего угла K vр1 = 1, для чистовой обработки при скорости резания до 600 м/мин K vр2 = 0,71.

K g р и K j р определяем по таблице 19. При g = -5 о Kgр = 1,20 и при j = 45о K j р1 = 1,06, при j = 60 о K j р2 = 1,0.

Величина общего поправочного коэффициента составит

К р1 = 1,02 1 1,20 1,06 = 1,297; К р2 = 1,02 0,71 1,20 1,0 = 0,869

Наиболее эффективно снижение мощности резания за счёт уменьшения скорости резания, а также уменьшения подачи на зуб. Мощность резания необходимо уменьшить в 5,5 раза, для этого скорость резания уменьшим за счёт уменьшения числа оборотов фрезы с 200 до 40 об/мин с 78,5 м/мин до 14,26 м/мин. Скорость движения подачи при этом снизится с 768 мм/мин до v S1 = 0,32 12 40 = 153,6 мм/мин. Поскольку изменение глубины резания приведёт к необходимости проведения второго рабочего хода, изменим величину скорости движения подачи до 125 мм/мин (таблица 20), при этом подача на зуб фрезы составит S z1 = 125/12 40 = 0,26 мм/зуб.

Подставив новое значение подачи на зуб в формулу расчёта главной составляющей силы резания получим P z1 = 31405,6 Н, крутящий момент станет равным М кр1 = 1960,3 Нм, мощность резания N р1 = 8,04 кВт, что удовлетворяет требованиям по мощности привода.

Вторым условием является то, что горизонтальная составляющая силы резания (усилие подачи) должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка: Р г £ Р доп.

Для станка 6Р13 Р доп = 15000 Н.

Горизонтальная составляющая силы резания Рг при условии несимметричного встречного чернового фрезерования

Р г = 0,6 Р z1 = 0,6 31364,3 = 18818,58 Н.

Так как условие Р г £ Р доп не соблюдается (18818,58 > 15000), выбранный режим резания не удовлетворяет условию прочности механизма продольной подачи станка. Для снижения горизонтальной составляющей силы резания необходимо уменьшить подачу на зуб фрезы. Представим формулу расчёта главной составляющей силы резания в виде

В связи с многократным превышением показателей первого расчёта над допустимыми необходимо провести проверку правильности выбора режима резания при чистовом переходе.

Окончательно данные расчёта сведены в таблице

Таким образом станок налаживается по следующим величинам:

Черновой переход n ф1 = 40 мин -1 , v S1 = 80 мм/мин;

Чистовой переход n ф2 = 1050 мин -1 , v S2 = 315 мм/мин.

3.2.4. Расчёт времени выполнения операции. 3.2.4.1. Расчёт основного времени.
l 1 = 0,5 125 - √0,04 125 (125 - 0,04 125) = 62,25 - 24,25 = 38 мм.

Величину перебега фрезы l 2 для чернового и чистового фрезерования принимаем одинаковой l 2 = 5 мм.

Число рабочих ходов i при чистовом и черновом фрезеровании равно 1.

Общая длина прохода фрезы для чернового и чистового фрезерования

L = 800 + 38 + 5 = 843 мм.

Основное время при торцовом фрезеровании заготовки за черновой и чистовой переходы составит:

3.2.4.2. Определение штучного времени.

Штучное время, затрачиваемое на данную операцию, определяется как

Т шт = Т о + Т всп + Т обс + Т отд

Вспомогательное время Т всп, затрачиваемое на установку и cнятие детали, определяем по таблице 21. Принимаем способ установки детали при длине 800 мм - на столе с выверкой средней сложности; при массе детали до 10 кг - время на установку и снятие заготовки равно 1,8 мин. Вспомогательное время на рабочий ход (таблица 22) принимаем для обработки плоскостей с одной пробной стружкой - 0,7 мин и на последующие проходы - 0,1 мин всего - 0,8 мин. Вpемя на измеpение заготовки с помощью штангенциркуля (таблица 23) по ширине и толщине заготовки (высоте от стола) - размеры до 100 мм с точностью до 0,1 мм, принимаем равным 0,13 мин.

Т всп = 1,8 + 0,8 + 0,13 = 2,73 мин.

Тогда оперативное время

T оп1 = Т о + Т всп = 10,54 + 2,73 = 13,27 мин.

Т о2 = 2,68 + 2,73 = 5,41 мин

Время на обслуживание pабочего места и вpемя на отдых принимаем в процентах от оперативного времени:

Т отд1 + Т обс1 = 10 % T оп = 0,1 13,27 = 1,32 мин;

Т отд2 + Т обс2 = 10 % T оп = 0,1 5,41 = 0,54 мин;

Штучное время, затрачиваемое на данную операцию,

Т шт1 = Т о1 + Т всп1 + Т обс1 + Т отд1 = Т о1 0,1 Т о1 =13,27 + 1,32 = 14,59 мин.

Т шт2 = Т о2 + Т всп2 + Т обс2 + Т отд2 = Т о2 0,1 Т о2 = 5,41 + 0,54 = 5,95 мин.

3.2.4.3. Определение штучно-калькуляционного времени
3.2.5.1. Определение потребного количества станков

П 1ф = Z 1ф Т см 60 / Т шк1 =6 8 60 / 14,71 = 196 шт.

П 2ф = Z 2ф Т см 60 / Т шк2 =3 8 60 / 6,07 = 237 шт.

При черновой обработке нехватка оборудования составит

(П 1 - П 1ф) / П 1 = (200 - 196) / 200 = 1 / 50,

т.е. через 50 смен необходимо добавить ещё одну для выполнения всего задания.

При чистовой обработке излишек времени оборудования составит

(П 2ф - П 2) / П 2 = (237-200) / 200 = 10 / 54,

т.е. примерно на каждые 6 смен одна смена может быть освобождена для выполнения других работ.

3.2.5.2. Коэффициент основного вpемени

В рассчитанных операциях основное время в составе штучного времени будет иметь следующую долю

К о1 = Т о1 / Т ш1 = 10,54 / 14,59 = 0,72

К о2 = Т о2 / Т ш2 = 2,68 / 5,95 = 0,45

Данные говорят о том, что при выполнении чистовой обработки относительно много времени отводится для вспомогательных действий, поэтому следует провести организационные или технологические мероприятия по механизации процессов, сокращению вспомогательного времени, совмещению основного и вспомогательного времени и т.д. При выполнении черновой обработки доля основного времени достаточно высока и не требует первоочередного проведения каких-либо мероприятий.

3.2.5.3. Коэффициент использования мощности станка

При операции черновой обработки мощность резания составляет 8,04 кВт при мощности на шпинделе станка 8,8 кВт, при этом коэффициент использования мощности составит

К N = N p / N ст h = 8,04 / 11 0,8 = 0,92

Коэффициент использования мощности станка K N достаточно высок, при необходимости он может быть несколько повышен за счёт увеличения подачи на зуб.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Колокатов А.М. Методические указания по расчету (назначению) режимов резания при торцовом фрезеровании. - М.,МИИСП, 1989. - 27 с.

2. Некрасов С.С. Обработка материалов резанием. - М.: Агропромиздат, 1988.- 336 с.

3. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки /Кривоухов В.А., Петруха П.П. и др. - М. :Машиностроение, 1967. - 654 с.

4. Краткий справочник металлиста./ Под ред. А.Н.Малова и др. - Изд.2-е.- М. :Машиностроение, 1971. - 767 с.

5. Справочник технолога - машиностроителя. В 2 т. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1985.

6. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. - 3-е изд., перераб. - М.:ГНТИ, 1962. - 1236 с.

7. Некрасов С.С., Байкалова В.Н Методические рекомендации по выполнению домашнего задания по курсу "Обработка конструкционных материалов резанием" (для студентов факультетов механизации сельского хозяйства и инженерно-педагогического). - М.: МИИСП, 1988. - 38 с.

8. Некрасов С.С., Байкалова В.Н., Колокатов А.М. Определение технической нормы времени станочных операций: Методические рекомендации. - М.: МГАУ, 1995. - 20 с.

9. Некрасов С.С., Колокатов А.М., Баграмов Л.Г. Частные критерии оценки технико-экономической эффективности технологических процессов: Методические рекомендации. - М.: МГАУ, 1997. - 7 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Стандартные торцовые фрезы

Примечание: В скобках указаны фрезы другого исполнения

Таблица 2

Фрезы торцовые с механическим креплением многогранных пластин

(ГОСТ 26595-85)

Примечание: Пример условного обозначения торцовой фрезы диаметром 80 мм, праворежущей, с механическим креплением трехгранных пластин из твердого сплава, с числом зубьев 8: Фреза 2214-0368 ГОСТ 26595-85.

То же, для пластин из безвольфрамового твердого сплава:

Фреза 2214-0368 Б ГОСТ 26595-85.

Таблица 3

Фрезы торцовые насадные со вставными ножами, оснащенными

пластинами из твердого сплава (ГОСТ 24359-80)

Примечания: 1. Главный угол в плане j может быть 45 0 , 60 0 , 75 0 , 90 0

Пример условного обозначения праворежущей торцовой фрезы

с ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава марки

Т5К10 диметром 200 мм и углом j = 60 0:

Фреза 2214-0007 Т5К10 60 0 ГОСТ 24359-80

Таблица 4

Фрезы торцовые концевые и насадные с механическим креплением

круглых твердосплавных пластин

Примечание: Пример условного обозначения фрезы диаметром 80 мм:

Фреза 2214-0323 ГОСТ 22088-76

Таблица 5

Марки твёрдого сплава для торцовых фрез

Примечание: В сплаве ВК6М буква М означает мелкозернистую структуру.

Буквы ОМ - особо мелкозернистая структура

Таблица 6

Геометрические параметры режущей части торцовых фрез

с пластинами из твердого сплава

Включающий в себя только один конструкторский размер или один припуск, образует технологическую размерную цепь. Значения минимальных припусков Zi-jmin на формообразующие операции принимаем из расчета операционных размеров-координат нормативным методом и заносим в табл. 7.2. Определив Zi-jmin составляем исходные уравнения размерных цепей относительно Zi-jmin: где Хr min – наименьший...

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.

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.

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?

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

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/min

Высокая 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/min

Вы комбинируете n=21230 U / min и f = 849 mm/min.

Контрдвижение и синхронное движение

Частичное или полное использование данного материала только по согласованию, и с обязательной ссылкой на первоисточник