Формулы подачи при фрезеровании

Качество металлообработки фрезерованием определяется не только геометрией режущей кромки. Во многом этот параметр зависит от режимов резания, среди которых ключевым считается подача на зуб, на оборот фрезы, а также линейное перемещение заготовки/инструмента за 60 секунд работы станка (минутная подача). Без предварительного расчета режимов резания не включают даже станки с ЧПУ, поскольку от них зависит не только качество обработки заготовки. Грамотный расчет режимов резания позволяет выбрать особые параметры работы станка, которые продлевают срок службы и фрезы, и самого агрегата. Умение рассчитывать подачи по формулам служит мерилом определения квалификации и фрезеровщика, и технолога цеха металлообработки.

Основные параметры и формулы для расчета

Теория резания понимает под подачей процесс взаимного перемещения режущего инструмента и обрабатываемой детали относительно друг друга. Но фреза считается сложным инструментом, который состоит из нескольких резцов (зубьев), закрепленных на поверхности тела вращения (диска, цилиндра). Поэтому при фрезеровании оперируют не продольным и поперечным перемещением, как во время токарной обработки или сверления, а сразу тремя разновидностями подачи:

• На зуб (fx) ― предполагает перемещение при замене зубьев (резцов);
• В минуту (F) ― основано на перемещении фрезу/заготовки за 60 секунд
• На оборот (S) ― в этом случае рассматривают перемещение при полном обороте фрезы.

Кроме обозначения подач ― fx, F, S ― в формулах расчета используются дополнительные рабочие параметры: z (число зубьев фрезы), n (частота вращения шпинделя, к которому крепят фрезу). В итоге формулы расчета выглядят следующим образом:

• fx=F/(n*z) ― перемещение на зуб прямо пропорционально минутной подаче и обратно пропорциональна произведению числа зубьев и скорости вращения инструмента;
• F=fx*n*z ― минутная подача является произведение перемещения на зуб, скорости вращения инструмента и числа зубьев;
• S=F/n ― подача на оборот прямо пропорциональна минутной и обратно пропорциональна частоте вращения шпинделя.

Кроме перемещения (подачи) важным параметром считается скорость движения режущей кромки фрезы по отношению к обрабатываемой поверхности, обозначаемая как Vx. Скорости подачи в этом случае определяются по формуле Vx=(π*D*n) / 1000, где D ― это наружный диаметр фрезы.

Рекомендации по выбору режимов фрезерования для различных материалов

Расчет режимов резания предполагает не только использование формул. Обычно перемещение на зуб и скорость резания берут из специальных таблиц, которые увязывают эти режимы с типом режущего инструмента и разновидностью конструкционного материала заготовки. Например, таблица скоростей резания выглядит следующим образом:

Зная, сколько м/мин должна показывать режущая кромка инструмента, мы можем рассчитать значения оборотов шпинделя по формуле n=(1000*Vx) / (π*D). Но для расчета мало только значения предельных оборотов шпинделя, поэтому смещение на зуб также не рассчитывают по формулам, а берут из отдельных таблиц. Табличная подача на зуб привязана к диаметру фрезы, а также к типу материала заготовки. Пример такой таблицы:

Табличные величины можно найти в справочниках технолога-машиностроителя, кроме того, они заложены в память фрезерных станков с ЧПУ. Число зубцов фрезы можно банально посчитать, а диаметр инструмента ― измерить штангенциркулем или уточнить по маркировке. После этого процедура расчета параметров фрезерного станка сводится к пяти шагам.

Порядок расчета подач при фрезеровании

• Определяем материал заготовки и тип фрезы (быстрорежущая HSS или твердосплавная Carbide). По этим характеристикам находим в таблице скорость резания Vx, которая измеряется в м/мин.
• Измеряем диаметр режущего инструмента и рассчитываем предполагаемое значение оборотов шпинделя фрезерного агрегата, используя формулу: n = (1000 * Vx) / (π * D).
• Еще раз уточняем конструкционный материал заготовки, а также диаметр режущего инструмента, чтобы по таблице определить значение подачи fx в мм/зуб.
• Рассчитываем значение минутного смещения по формуле F=fx*n*z, получая результат в мм/мин.
• Дополнительно к этому определяем по отдельным таблицам глубину и ширину резания за один цикл фрезерования заготовки (один проход фрезы по заготовке).

Получив расчетные значения скорости, подачи, глубины и ширины резания, вы можете приступить к настройке оборудования.

Практические советы по настройке

После расчета оборотов шпинделя при фрезеровке нужно найти на коробке скоростей вашего станка ближайшее большее значение. Именно оно будет использоваться в дальнейших расчетах. Но помните, что в начале обработки обороты нужно снизить хотя бы на 10%.

Оператор фрезерного станка должен помнить, что чем меньше смещение на зуб, тем выше качество обработки. После расчета нужно найти в таблице подач станка ближайшее меньшее значение. Если инструмент вибрирует во время резки, снижайте расчетное или табличное значение на 20%.

Ширина реза всегда равна трети или 2/3 от ширины инструмента. Если вылет фрезы больше стандартных значений ― ширину можно уменьшить, как и глубину резания. Иначе вы получите травму режущей кромки.

Если используете ЧПУ станок, то обороты шпинделя и подачу можно выставлять по расчетным значениям. Только не забывайте о том, что первый проход программы станка выполняется «по воздуху», без обрабатываемой заготовки. Ошибки в коде обработки случаются даже у опытных фрезеровщиков.

После первого прохода на выбранных режимах резания, оцените качество поверхности. Если на ней нет заусенцев, а фреза не вибрирует и не пищит, ― вы настроили станок правильно.

Смотрите также:

Фрезерно-сверлильные станки 37