Квиз по станку

{{ question.text }}







 

Выбор режима фрезерования – теоретические основы

Определение понятия «наивыгодный режим»

Оптимальным может считаться режим, при котором наилучшим образом сочетаются скорость фрезерования, величина подачи, глубина снимаемого слоя, обеспечивающие для данного случая (с учётом максимально полного использования потенциала станка и инструмента) высокую производительность обработки при наименьших затратах (по времени и стоимости) и строгом соблюдении технических условий – точности размеров и качества обрабатываемой поверхности.

Параметры наивыгодных режимов резания для различного материала, типов фрез и применяемого оборудования указаны в специальных справочных таблицах. Эти данные получены путём обобщения обширного числа опытных данных, так как, строго говоря, оптимальные режимы обработки можно определить только экспериментально – в конкретных условиях производства. Ввиду невозможности проводить такие изыскания каждый раз, рекомендуется следовать справочным данным. Однако без понимания теоретических основ, выбор оптимальных режимов резания даже с помощью первоклассного справочного материала может не дать желаемого результата.

Физические процессы при обработке резанием

Фрезерование заготовки происходит путём взаимодействия зубьев режущего инструмента с поверхностью материала. Зуб представляет собой острый клин, врезающийся под действием приложенной силы в поверхность и снимающий слой материала обрабатываемой заготовки. Чем меньше у инструмента угол заострения, тем меньшее усилие резания требуется приложить для снятия материала. Однако при обработке твёрдых материалов, чрезмерно острый клин (режущая кромка) будет выкрашиваться, что приведёт к быстрому износу и порче инструмента (либо его аварийной поломке). Поэтому углы заточки, как и тип материала фрезы, различаются в зависимости от вида обрабатываемой заготовки.
При движении вдоль поверхности, режущий клин надавливает на слой материала, и когда сила резания превысит силы молекулярного сцепления частиц, происходит скалывание и сдвиг элементов поверхности. Продолжая непрерывное движение, резец захватывает всё новые элементы – так образуется стружка. Нетрудно догадаться, что для дальнейшего беспрепятственного продвижения резца вдоль поверхности обработки, стружка должна оперативно отводиться из области резания. Для этого инструмент (в нашем случае – фреза) снабжается специальными канавками в виде спирали. Конструкция и форма канавок также зависят от условий резания (скорости, наличие системы охлаждения фрезы) и от типа заготовки – твёрдый и хрупкий материал склонен к образованию ломкой «короткой» стружки, а мягкий – к появлению «длинной» стружки в виде непрерывной ленты.

Материал инструмента

Как следует из вышеописанного, при контакте с заготовкой режущая кромка инструмента подвергается воздействию большого давления и температуры (от 600 °С и выше). Трение поверхности режущего клина о плоскость обработки и трение стружки о режущий клин вызывают быстрый износ рабочей поверхности инструмента, что ведёт к изменению формы и нарушению качества обработки заготовки (а спустя некоторое время инструмент оказывается полностью непригоден к работе).
Для повышения срока службы, материал режущего инструмента должен обладать большой стойкостью к истиранию при высокой температуре, а также достаточной прочностью, чтобы не выкрашиваться и не разрушаться под давлением от силы резания. В соответствие с этим, фрезы для станков изготавливают из быстрорежущих сталей, твёрдых сплавов или керамических материалов – в виде прикрепляемых пластин или напыления на режущие кромки.

Элементы режима резания

В процессе обработки фреза и заготовка совершают взаимные перемещения. Эти движения являются важными элементами режима обработки и подразделяются на:

•глубину резания (мм) – линейное расстояние по нормали между поверхностью до обработки и уже обработанной. Глубина резания может быть равна припуску на обработку – тогда фрезерование заканчивается за один проход. Во всех остальных случаях фреза погружается в материал на меньшую глубину и таким образом за несколько проходов постепенно снимает припуск;
•подачу – относительное взаимное движение заготовки и фрезы. В зависимости от типа станка, заготовка может располагаться на статичном рабочем столе – тогда движение подачи в продольном (Y), поперечном (X) и вертикальном (Z) направлении совершает непосредственно шпиндель с закреплённой в патроне и вращающейся вокруг своей оси фрезой. В случае станка с подвижным рабочим столом, движение подачи относительно неподвижной фрезы совершает сама заготовка. Подача обычно выражается величиной перемещения, отнесённой к единице времени (минутная подача – мм/мин);
•площадь сечения среза (мм2) – это глубина резания помноженная на величину подачи;
•ширину снимаемого слоя (мм) – измеряемое вдоль поверхности обработки расстояние (аналогично глубине резания, но она измеряется вдоль нормали);
•скорость резания (об/мин) – это радиальная скорость движения режущих зубьев фрезы.

Выбор режимов фрезерования

Чем выше скорость обработки, тем быстрее получается готовая деталь. Это сокращает затраты времени и повышает интенсивность производства. Однако с ростом скорости повышается износ инструмента и снижается качество фрезерования. Соответственно скорость обработки должна определяться стойкостью фрезы, а также материалом обрабатываемой заготовки (к примеру, фрезерование дерева на высокой скорости приводит к нежелательному подгоранию кромок реза). Наличие системы охлаждения/смазывания фрезы (СОЖ) позволяет при прочих равных условиях фрезеровать на более высокой скорости. Наконец современные твердосплавные фрезы позволяют проводить высокоскоростную обработку, что является очень перспективным технологическим приёмом.

Таким образом, при определении режима фрезерования следует учитывать:

•мощностные характеристики станка;
•наличие вспомогательных систем (охлаждения, удаления стружки и т.д.);
•вид обрабатываемого материала (его твёрдость и склонность к образованию стружки определённого типа);
•тип режущего инструмента (фрезы).

Исходя их этих данных, с помощью справочных таблиц и рекомендаций производителей оборудования и инструмента можно определить конкретные величины скорости резания и величины подачи. Следует отметить, что превышение этих значений как в большую, так и в меньшую сторону является нежелательным – ведёт к порче инструмента, снижению качества обработки и риску отказа оборудования в целом.

Яндекс.Метрика