Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обороты шпинделя при фрезеровании

Обороты шпинделя при фрезеровании

Расчет скорости вращения шпинделя

Число оборотов шпинделя можно регулировать разными способами:

  • применяя различные механические устройства (гидромуфты, вариаторы, коробки скоростей);
  • используя электрические устройства (включая в схему ротора (статора) резисторов или применяя электромеханические преобразователи частоты);
  • применяя электронные устройства (статические преобразователи частоты).

Сегодня в широкую практику вошло высокоскоростное фрезерование, поэтому стала использоваться новая конструкция шпинделей с встроенным приводом от электрического асинхронного двигателя. Частоту вращения такого шпинделя можно регулировать изменением как напряжения, так и частоты подводимого к нему электрического тока. Такой метод позволяет очень плавно изменять привод главной передачи.

Расчет режимов резания настольного фрезерного станка с ЧПУ с помощью программы

Режимы резания для фрезерного станка лучше всего рассчитывать с помощью специальной программы. Например, чтобы сделать расчет скорости вращения шпинделя (n, об/мин) и минутную подачу стола нужно знать следующие исходные данные:

Zn- число зубьев фрезы;

Dc — диаметр фрезы, мм;

fz- подача на зуб, мм;

Vc- скорость резания, м/мин;

n- скорость вращения шпинделя, об/мин;

ае- ширина фрезерования, мм;

ap- глубина фрезерования, мм;

F- скорость подачи стола, мм/мин

Q- скорость снятия металла, см3/мин;

R- радиус обрабатываемого отверстия(внутренней радиусной поверхности), мм;

FR- подача при обработке отверстия с радиусом R, мм

  1. Расчет скорости вращения шпинделя (n), а также скорости подачи стола (F) требуются такие данные: Zn- число зубьев фрезы, Dc — диаметр фрезы, fz- подача на зуб, Vc- скорость резания. Этот показатель очень тесно связан с производительностью обработки и полностью зависит от диаметра фрезы и допустимой скорости резания.
  2. Далее рассчитывается Vc- скорость резания, а также fz- подача на зуб, располагая следующими исходными данными: Dc — диаметром фрезы, Zn- числом зубьев фрезы, скоростью вращения шпинделя (n) и скоростью подачи стола (F)

Безымянный

3. Рассчитывается скорость снятия металла Q с помощью исходных данных: F- скорости подачи стола, ap- глубины фрезерования, ае- ширины фрезерования.

4. Рассчитывается подача FR на радиусе R (для отверстия с внутренним радиусом) с помощью исходных данных: F- скорости подачи стола, Dc — диаметра фрезы, R-радиуса поверхности.

Производители высокоскоростных шпинделей стремятся делать свою продукцию как можно производительнее, для чего постоянно работают над увеличением их частоты вращения. Особенно актуально это для фрезерования заготовок с помощью мелкого инструмента, с диаметром фрез до 6 мм. Очень хорошо себя зарекомендовали шпиндели и концевые фрезы типа ЕТ, которые производятся на Тайване. Продукция компании Economy Technologies LTD хорошо известна во многих странах мира.

Расчет режимов резания фрезерного станка

Правильный подбор режимов резания заготовок из того или иного материала на фрезерном станке – очень важный аспект успешной эксплуатации оборудования. И вопрос тут не только в должном качестве конечной продукции. От правильного подбора этих режимов, отраженных в технологической карте обработки заготовки, во многом зависит срок эксплуатации и целостность инструмента и оборудования в целом. Поломка или преждевременное затупление фрезы, звон или иные нехарактерные звуки при работе и другие нерасчетные проявления – все это результат ошибок, допущенных при подборе режимов резания детали.

Именно поэтому подбор и расчет режимов резания на каждом этапе обработки должен выполнять специалист, что прошел соответствующую подготовку. А они при фрезеровке деталей зависят от целого ряда показателей. В первую очередь, от используемого инструмента, типа материала и его физических характеристик.

Читайте так же:
Самое простое заземление в частном доме

Чтобы понимать смысл методики расчетов и задание параметров обработки, мы предлагаем Вашему вниманию серию материалов для изучения. В этой статье мы дадим базовые представления о процессе расчета и подбора оптимальных характеристик режимов фрезеровки для ЧПУ-станков. Прежде всего, потому, что на них в отличие от универсальных фрезеров необходимо сразу назначать близкие к оптимальному режимы резания материалов, а затем корректировать их в пределах ±20%.

Режимы резания из каталогов

Выбор режимов резания инструмента может быть подобран из каталога производителя оборудования. Но далеко не всегда это гарантирует, что параметры обработки будут оптимальными. И тому есть несколько причин:

  • Недобросовестные производители оборудование завышают паспортные показатели работы своей техники на 20-40% относительно реальных. Таким образом они надеются получить дополнительные преимущества в глазах конечного покупателя ЧПУ-фрезеров;
  • Практический опыт с режущим инструментом и обработкой всевозможных материалов у производителя оставляет желать лучшего;
  • Каталога под рукой у оператора станка в нужный момент не окажется.

В таком случае стоит опираться на методику расчета режима резания при фрезеровании, что мы предлагаем Вашему вниманию. В ней воплощен внушительный опыт наших разработчиков, что постоянно сталкивались с непосредственным взаимодействием с различными материалами.

Параметры режима резания: смысл и детальный разбор

В режимы резания для фрезы входит 3 параметра:

  • S – частота вращения шпинделя (обороты шпинделя);
  • F – подача (скорость, с которой движется инструмент);
  • P – величина съема (слой материала, срезаемый фрезой).

Скорость резания

Скорость резания можно назвать наиболее важным параметром при подборе режима обработки заготовки. От нее зависит, за какое время будет снят слой материала, необходимый для получения конечного изделия. При подборе подходящей величины этого показателя, которая в большинстве случаев является постоянной на каждом этапе обработки, учитывается в первую очередь твердость и плотность снимаемого материала.

  • При работе с нержавеющей сталью диапазон скоростей варьируется в пределах 45-95 м/мин. Она определяется в первую очередь наличием тех или иных химических элементов в сплаве;
  • Бронза как сплав с невысокой твердостью позволяет увеличить диапазон скоростей резания. Значения для работы с этим медным сплавом варьируются в спектре значений от 90-150 м/мин. Работать с бронзой может довольно ограниченная группа фрезерного оборудования;
  • Латунь имеет относительно низкую твердость даже в сравнении с бронзой. Целый ряд запорных элементов и клапанов выполняется на ЧПУ-станках из этого сплава. За счет низкой твердости с такими заготовками можно работать на относительно высоких скоростях резания – от 130 до 320 м/мин. Стоит также иметь ввиду, что при повышенном нагреве вследствие высоких скоростей латунные изделия склонны к короблению;
  • Алюминиевые сплавы при фрезеровке допускают скорость резания в пределах от 200 до 420 м/мин. За счет высокой пластичности при нагреве такие металлические заготовки нужно обрабатывать очень аккуратно. В противном случае велик риск брака конечного изделия.

Частота вращения фрезы

Рекомендуемые режимы резания в более обширном виде представлены в следующей таблице:

Читайте так же:
Что такое запасовка каната

Стоит отметить, что подобных таблиц существует довольно много. В их основе лежат одни и те же формулы. Так, определение режимов резания для различных видов обрабатываемых материалов рассчитывается по формуле:

V – рекомендуемая скорость резания,
D – диаметр применяемой фрезы.

Стоит понимать, что шпиндель не рекомендуется использовать на максимальных оборотах. Это ощутимо повышает износ инструмента и оборудования. Поэтому полученный по формуле результат стоит уменьшить на 10-15%, а затем подобрать инструмент под полученную скорость вращения фрезы.

Скорость вращения инструмента является определяющим фактором для многих показателей работы станка. В частности, в их число входят:

  1. Качество поверхности конечного изделия. Обороты шпинделя при финишной обработке выбираются максимальными. За счет этого образующаяся стружка является очень мелкой и отлетает далеко из зоны контакта. Низкая шероховатость поверхности детали (вплоть до поверхности зеркального типа, если речь о металлических заготовках) также достигается на высоких скоростях вращения фрезы. При черновой же обработке обороты шпинделя принимаются относительно невысокими, поэтому размер стружки выходит средний или крупный.
  2. Производительность работы. Очевидно, что чем выше обороты шпинделя, тем быстрее выполняется обработка. Но это не должно производиться в ущерб качеству. Поэтому владельцу предприятия приходится всегда искать компромиссное решение между противоречивыми факторами. И оптимальный режим резки подразумевает поиск именно таких показателей работы оборудования.
  3. Степень износа инструмента. При высоком трении режущей кромки фрезы о твердый материал она быстрее изнашивается ввиду сильного нагрева. Это сказывается на эффективности производства и показателях точности изготовления изделия. Поэтому станки с мощным шпинделем снабжаются эффективными системами охлаждения, подающими СОЖ в рабочую зону.

Глубина резания

Необходимо понимать, что ввиду связанности всех параметров обработки, оптимальный режим резания выбирается с учетом этой связи. И одним из наиболее важных параметров является глубина резания (она же — глубина фрезерования).

Физический смысл характеристики – толщина слоя материала, что снимается за один проход фрезы. Она напрямую зависит от материала заготовки и тому, черновая или чистовая обработка заготовки осуществляется. При черновой выбирается большая глубина фрезерования, но при этом скорость резания при обработке выбирается меньшей. При чистовой – наоборот, высокая скорость и малая толщина снимаемого материала.

Если необходимо снять значительные объемы материала или же форма конечного изделия сложна, выполняется два и более прохода фрезы.

Помимо вида обработки (черновая или чистовая) глубина резания при фрезеровке зависит от нескольких факторов:

  • Обрабатываемый материал. Чем тверже и плотнее изделие, тем меньшая глубина врезания выбирается;
  • Особенностей самого изделия и конфигурации заготовки;
  • Производительность оборудования. В особенности важным показателем является мощность шпинделя ЧПУ-фрезера;
  • Конструктивные особенности инструмента. Режущая часть фрезы может иметь различные размеры. Соответственно, специфика снятия материала у различных фрез также отличается.

Отдельно стоит упомянуть технологический процесс фрезерования пазов. Он выполняется при помощи специального инструмента исключительно после чистовой обработки поверхности детали. Глубина фрезерования пазов может быть довольно внушительной.

Подача на зуб

Этот показатель определяет движение заготовки навстречу обрабатывающей ее инструменту. Обозначаемая в миллиметрах величина определяет несколько факторов – объемы снятого за один проход материала, производительность, вид производимой обработки. Но в отличие от обычной подачи он относится непосредственно к инструменту. Исходя из этого становится понятно, как перемещается заготовка относительно зубца за один период вращения последнего.

Читайте так же:
Холодная сварка быстрого действия

Подача на зуб в мм/мин рассчитывается по формуле:

  • fz – подача на зуб;
  • z – количество зубьев у инструмента;
  • n – частота вращения шпинделя.

Скорость резания при фрезеровании и подача на зуб, как очевидно, связаны определенными зависимостями. В частности, при росте подачи скорость снижается. Объясняется это тем, что при повышении снимаемого объема металла за один проход осевая нагрузка на инструмент растет. При выборе высоких показателей подачи и скорости резания велик риск скорого износа или поломки инструмента.

По причине снижения величины подачи повышается общая скорость обработки резанием детали. Значительные обороты шпинделя фрезеровального станка позволяют повысить качество итоговой поверхности. Как показывает практический опыт, оптимальное значение подачи на зуб при работе с твердыми материалами лежит в диапазоне 0,1-0,25 мм/мин.

Ширина фрезерования

Последний параметр, играющий особое значение при подборе оптимального режима фрезерования заготовки – ширина обработки. Она может варьироваться в весьма широком диапазоне.
Среди особенностей этого показателя можно отметить такие пункты:

  • Зависимость ширины фрезерования заготовки от диаметра применяемого инструмента;
  • При росте ширины увеличивается объем снимаемого за один проход материала. Таким образом, варьируя этот параметр, можно получить необходимую поверхность максимально оперативно. Например, как это имеет место при формировании неглубоких канавок.

Стоит понимать, что правильно и точно выставлять оптимальные режимы обработки заготовок при фрезеровании возможно только при определенном опыте. То есть, таблицы и расчеты – это хорошо, но только практика использования конкретной модели станка и работы с материалами позволит выполнять это сразу и правильно. Компания «Миртелс» предлагает для этих целей свое оборудование – например, универсальные фрезеры серии «Дедал» или специализированные ЧПУ-фрезеры серии «Архимед» для обработки камня различных пород.

Общие формулы для фрезерования

Общие формулы для фрезерования

Основными режимами резания при фрезерной обработке являются: подача на зуб, скорость резания, и толщина снимаемого слоя. Но в станке мы можем указать лишь обороты шпинделя и подачу в мм. в минуту. Как увязать основные режимы резания и быстро определить оптимальные подачу и обороты — об этом наша статья.

Расчет параметров обработки для фрезерования, сверления и резьбонарезания

Vc : Скорость резания (м/мин)

Dc : Расчтный диаметр фрезерного инструмента (мм)

n : Частота вращения (об/мин)

zn : Количество зубьев

Q : Объем ударного материала (см3/мин)

Vf : Подача стола станка (скорость подачи) (мм/мин)

fz : Подача на зуб (мм/зуб)

Tc : Время резания (мин)

fz : Подача на оборот (мм/об)

  • Скорость резания

Скорость резания

направление подачи фрезы

  • Частота вращения

Частота вращения

  • Подача стола санка

Подача стола санка

  • Подача на зуб

Подача на зуб

  • Подача на оборот

Подача на оборот

  • Время обработки

Время обработки

  • Объем удаленного материала

Объем удаленного материала

Вы можете воспользоваться формулами, но есть специальная программа для расчётов режимов резания при фрезеровании: CIMCO Feed and Speed. Программа разработчиком предоставляется бесплатно. Установите программу » CIMCO » для р асчета параметров обработки для фрезерования, сверления и резьбонарезная . Скачать можно здесь.

Режимы резания

Режимы резания, используемые на практике, в зависимости от обрабатываемого материала и типа фрезы.

Приведенная ниже таблица содержит справочную информацию параметров режима резания, взятые из практики нашего производства. От этих режимов рекомендуется отталкиваться при обработке различных материалов со схожими свойствами, но не обязательно строго придерживаться их.

Читайте так же:
Пмл 2160м схема подключения

Необходимо учитывать, что на выбор режимов резания, при обработке одного и того же материала одним и тем же инструментом, влияет множество факторов, основными из которых являются: жесткость системы Станок Приспособление Инструмент Деталь, охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя снимаемого за проход и размер обрабатываемых элементов.

Обрабаты-
ваемый материал
Тип работыТип фрезыЧастота, об/минПодача (XY), мм/минПримечание
АкрилV-гравировкаV-образный гравер d=6 мм., A=90, 60 град., T=0.2 мм18000-24000500-1500По 0.2-0.5 мм за проход.
Раскрой
Выборка
Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм18000-200002500-3500Встречное фрезерование.
Не более 3-5 мм за проход.
Желательно использовать СОЖ.
ПВХ до 10 ммРаскрой
Выборка
Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм18000-200003000-5000Встречное фрезерование.
Двухслойный пластикГравировкаКонический гравер, плоский гравер18000-240001000-2000По 0.3-0,5 мм за проход.
Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
КомпозитРаскройФреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм18000-200003000-3500Встречное фрезерование.
Дерево
ДСП
Раскрой
Выборка
Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм18000-220002500-3500Встречное фрезерование.
По 5 мм за проход (подбирать, чтобы не обугливалось при резке поперек слоев).
Фреза спиральная 2-заходная компрессионная d=6 мм15000-160003000-4000Не более 10 мм за проход.
ГравировкаФреза спиральная 2-заходная круглая d=3.175 ммДо 150001500-2000Не более 5 мм за проход.
Конический гравер d=3.175 мм или 6 мм18000-240001500-2000Не более 5 мм за проход (в зависимости от угла заточки и пятна контакта).
Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
V-гравировкаV-образный гравер d=6 мм., A=90, 60 град., T=0.2 ммДо 150001500-2000Не более 3 мм за проход.
МДФРаскрой
Выборка
Фреза спиральная 1-заходная с удалением стружки вниз d=6 мм20000-210002500-3500Не более 10 мм за проход.
При выборке шаг не более 45% от d.
Фреза спиральная 2-заходная компрессионная d=6 мм15000-160002500-3500Не более 10 мм за проход.
Латунь
ЛС 59
Л-63бронза
БрАЖ
Раскрой
фрезеровка
Фреза спиральная 2-заходная d=2 мм15000500-1200По 0,5 мм за проход.
Желательно использовать СОЖ.
ГравировкаКонический гравер A=90, 60, 45, 30 град.До 24000500-1200По 0.3 мм за проход.
Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31Раскрой
фрезеровка
Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм15000-18000800-1500По 0,2-0,5 мм за проход.
Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31ГравировкаКонический гравер A=90, 60, 45, 30 град.До 24000500-1200По 0.3 мм за проход.
Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
Желательно использовать СОЖ.
МагнийГравировкаКонический гравер A=90, 60, 45, 30 град.12000-15000500-700По 0,5 мм за проход.
Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
  • Фрезерной обработке лучше всего подвергать пластики полученные литьем, т.к. у них более высокая температура плавления.
  • При резке акрила и алюминия желательно для охлаждения инструмента использовать смазывающую и охлаждающую жидкость (СОЖ), в качестве СОЖ может выступать обыкновенная вода или универсальная смазка WD-40 (в баллончике).
  • При резке акрила, когда подсаживается (притупляется) фреза, необходимо понизить обороты до момента пока не пойдет колкая стружка (осторожнее с подачей при низких оборотах шпинделя — вырастает нагрузка на инструмент и соответственно вероятность его сломать).
  • Для фрезеровки пластиков и мягких металлов, наиболее подходящими являются однозаходные(однозубые) фрезы (желательно с полированной канавкой для отвода стружки). При использовании однозаходных фрез создаются оптимальные условия для отвода стружки и соответственно отвода тепла из зоны реза.
  • При фрезеровке рекомендуется применять такую стратегию обработки, при которой идет беспрерывный съем материала со стабильной нагрузкой на инструмент.
  • При фрезеровке пластиков, для улучшения качества реза, рекомендуется использовать встречное фрезерование.
  • Для получения приемлемой шероховатости обрабатываемой поверхности, шаг между проходами фрезы/гравера необходимо делать равным или меньше рабочего диаметра фрезы(d)/пятна контакта гравера (T).
  • Для улучшения качества обрабатываемой поверхности желательно не обрабатывать заготовку на всю глубину сразу, а оставить небольшой припуск на чистовую обработку.
    При резке мелких элементов необходимо снизить скорость резания, чтобы вырезанные элементы не откалывались в процессе обработки и не повреждались.

На практике:

Расчётные параметры — хорошо, но учесть полностью всё, практически не возможно. Существуют более полные формулы по расчётам режимов резания, в которых используют десятки параметров. Такие формулы применяют в массовом производстве, да и то, с последующей корректировкой. В единичном производстве применяют справочные таблицы и упрощенные формулы с обязательной корректировкой под конкретные условия. Накопленный опыт, позволяет быстро выбирать рациональные режимы резания.

Теоретические основы по выбору режимов резания

Скорость вращения и скорость подачи — это основные параметры для установки режимов резанья.

Скорость вращения (n) — зависит от характеристик шпинделя, инструмента и обрабатываемого материала. Для большинства современных шпинделей обороты варьируются в диапазоне 12 000 — 24 000 об/мин (для высокоскоростных 40 000 — 60 000 об/мин).

Скорость вращения вычисляется по формуле:

d – диаметр режущей части инструмента (мм)
П – число Пи, постоянная величина = 3.14
V – скорость резания (м/мин) — это путь пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени

Для расчетов скорость резания (V) берут из справочных таблиц в зависимости от обрабатываемого материала.

Часто начинающие фрезеровщики путают скорость резанья (V) со скоростью подачи (S), но на деле это совершенно разные параметры!

Примечание:

Для фрез с малым диаметром режущей части, расчетная скорость вращения (n) может оказаться значительно выше максимальной скорости вращения шпинделя, поэтому для дальнейшего расчета скорости подачи (S) необходимо брать фактическую, а не расчетную величину скорости вращения (n).

Скорость подачи (S) – это скорость перемещения фрезы, вычисляется по формуле:

fz — подача на один зуб фрезы (мм)
z — количество зубьев
n— скорость вращения (об/мин)
Скорость врезания по оси Z (Sz) берется как 1/3 от скорости подачи по оси XY (S)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector