Расчет скорости резания фрезы кукуруза. Режимы резания. Встречное и попутное фрезерование

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.

Поверхностная обработка заготовок методом фрезерования может проводиться исключительно после разработки технологической карты, в которой указываются основные режимы обработки. Подобной работой, как правило, занимается специалист, прошедший специальную подготовку. Режимы резания при фрезеровании могут зависеть от самых различных показателей, к примеру, типа материала и используемого инструмента. Основные показатели на фрезерном станке могут устанавливаться вручную, также проводится указание показателей на блоке числового программного управления. Особое внимание заслуживает резьбофрезерование, так как получаемые изделия характеризуются довольно большим количеством различных параметров. Рассмотрим особенности выбора режимов резания при фрезеровании подробно.

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

1. При работе с нержавейкой скорость резания 45-95 м/мин. За счет добавления в состав различных химических элементов твердость и другие показатели меняются, снижается степень обрабатываемости.
2. Бронза считается более мягким составом, поэтому подобный режим при фрезеровании может выбираться в диапазоне от 90-150 м/мин. Она применяется при изготовлении самых различных изделий.
3. Довольно большое распространение получила латунь. Она применяется при изготовлении запорных элементов и различных клапанов. Мягкость сплава позволяет повысить скорость резания до 130-320 м/мин. Латуни склонны к повышению пластичности при сильном нагреве.
4. Алюминиевые сплавы сегодня весьма распространены. При этом встречается несколько вариантов исполнения, которые обладают различными эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому режим фрезерования варьирует в пределе от 200 до 420 м/мин. Стоит учитывать, что алюминий относится к сплавам с низкой температурой плавления. Именно поэтому при высокой скорости обработки есть вероятность существенного повышения показателя пластичности.

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы. Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

1. Качество получаемой поверхности. Для финишной технологической операции выбирается наибольший параметр. За счет осевого вращения с большим количеством оборотов стружка получается слишком мелкой. Для черновой технологической операции, наоборот, выбираются низкие значения, фреза вращается с меньшей скоростью, и размер стружки увеличивается. За счет быстрого вращения достигается низкий показатель шероховатости поверхности. Современные установки и оснастка позволяют получить поверхность зеркального типа.
2. Производительность труда. При наладке производства уделяется внимание и тому, какова производительность применяемого оборудования. Примером можно назвать цех машиностроительного завода, где налаживается массовое производство. Существенное снижение показателя режимов обработки становится причиной уменьшения производительности. Наиболее оптимальный показатель существенно повышает эффективность труда.
3. Степень износа устанавливаемого инструмента. Не стоит забывать о том, что при трении режущей кромки об обрабатываемую поверхность происходит ее сильный износ. При сильном изнашивании происходит изменение показателей точности изделия, снижается эффективность труда. Как правило, износ связан с сильным нагревом поверхности. Именно поэтому на производственной линии с высокой производительностью применяется оборудование, способное подавать СОЖ в зону снятия материала.

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Глубина резания

Другим наиболее важным параметром является глубина фрезерования. Она характеризуется следующими особенностями:

1. Глубина врезания выбирается в зависимости от материала заготовки.
2. При выборе уделяется внимание тому, проводится черновая или чистовая обработка. При черновой выбирается большая глубина врезания, так как устанавливается меньшая скорость. При чистовой снимается небольшой слой металла за счет установки большой скорости вращения инструмента.
3. Ограничивается показатель также конструктивными особенностями инструмента. Это связано с тем, что режущая часть может иметь различные размеры.

Глубина резания во многом определяет производительность оборудования. Кроме этого, подобный показатель в некоторых случаях выбирается в зависимости от того, какую нужно получить поверхность.

Мощность силы резания при фрезеровании зависит от типа применяемой фрезы и вида оборудования. Кроме этого, черновое фрезерование плоской поверхности проводится в несколько проходов в случае, когда нужно снять большой слой материала.

Особым технологическим процессом можно назвать работу по получению пазов. Это связано с тем, что их глубина может быть довольно большой, а образование подобных технологических выемок проводится исключительно после чистовой обработки поверхности. Фрезерование т-образных пазов проводится при применении специального инструмента.

Подача

Понятие подачи напоминает глубину врезания. Подача при фрезеровании, как и при проведении любой другой операции по механической обработке металлических заготовок, считается наиболее важным параметром. Долговечность применяемого инструмента во многом зависит от подачи. К особенностям этой характеристики можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Какой толщины материал снимается за один проход.
2. Производительность применяемого оборудования.
3. Возможность проведения черновой или чистовой обработки.

Довольно распространенным понятием можно назвать подачу на зуб. Этот показатель указывается производителем инструмента, зависит от глубины резания и конструктивных особенностей изделия.

Как ранее было отмечено, многие показатели режимом резания связаны между собой. Примером можно назвать скорость резания и подачу:

1. При увеличении значения подачи скорость резания снижается. Это связано с тем, что при снятии большого количества металла за один проход существенно повышается осевая нагрузка. Если выбрать высокую скорость и подачу, то инструмент будет быстро изнашиваться или попросту поломается.
2. За счет снижения показателя подачи повышается и допустимая скорость обработки. При быстром вращении фрезы возможно существенно повысить качество поверхности. На момент чистового фрезерования выбирается минимальное значение подачи и максимальная скорость, при применении определенного оборудования можно получить практически зеркальную поверхность.

Довольно распространенным значением подачи можно назвать 0,1-0,25. Его вполне достаточно для обработки самых распространенных материалов в различных отраслях промышленности.

Ширина фрезерования

Еще одним параметром, который учитывается при механической обработки заготовок считается ширина фрезерования. Она может варьировать в достаточно большом диапазоне. Ширина выбирается при фрезеровке на станке Have или другом оборудовании. Среди особенностей отметим следующие моменты:

1. Ширина фрезерования зависит от диаметра фрезы. Подобные параметры, которые зависят от геометрических особенностей режущей части, не могут регулироваться, учитываются при непосредственном выборе инструмента.
2. Ширина фрезерования также оказывает влияние на выбор других параметров. Это связано с тем, что при увеличении значения также увеличивается количество материала, который снимается за один проход.

В некоторых случаях ширина фрезерования позволяет получить требуемую поверхность за один проход. Примером можно назвать случай получения неглубоких канавок. Если проводится резание плоской поверхности большой ширины, то число проходов может несколько отличаться, рассчитывается в зависимости от ширины фрезерования.

Как выбрать режим на практике?

Как ранее было отмечено, в большинстве случаев технологические карты разработаны специалистом и мастеру остается лишь выбрать подходящий инструмент и задать указанные параметры. Кроме этого, мастер должен учитывать то, в каком состоянии находится оборудование, так как предельные значения могут привести к возникновению поломок. При отсутствии технологической карты приходится проводить выбор режимов фрезерования самостоятельно. Расчет режимов резания при фрезеровании проводится с учетом следующих моментов:

1. Типа применяемого оборудования. Примером можно назвать случай резания при фрезеровании на станках ЧПУ, когда могут выбираться более высокие параметры обработки по причине высоких технологических возможностей устройства. На старых станках, которые были введены в эксплуатацию несколько десятков лет назад, выбираются более низкие параметры. На момент определения подходящих параметров уделяется внимание и техническому состоянию оборудования.
2. Следующий критерий выбора заключается в типе применяемого инструмента. При изготовлении фрезы могут применяться различные материалы. К примеру, вариант исполнения из быстрорежущей качественной стали подходит для обработки металла с высокой скоростью резания, фреза с тугоплавкими напайками предпочтительно выбирается в случае, когда нужно проводить фрезерование твердого сплава с высоким показателем подачи при фрезеровании. Имеет значение и угол заточки режущей кромки, а также диаметральные размер. К примеру, с увеличением диаметра режущего инструмента снижается подача и скорость резания.
3. Тип обрабатываемого материала можно назвать одним из наиболее важных критериев, по которым проводится выбор режима резания. Все сплавы характеризуются определенной твердостью и степенью обрабатываемости. К примеру, при работе с мягкими цветными сплавами могут выбираться более высокие показатели скорости и подачи, в случае с каленной сталью или титаном все параметры снижаются. Немаловажным моментом назовем то, что фреза подбирается не только с учетом режимов резания, но и типа материала, из которого изготовлена заготовка.
4. Режим резания выбирается в зависимости от поставленной задачи. Примером можно назвать черновое и чистовое резание. Для черного свойственна большая подача и небольшой показатель скорости обработки, для чистовой все наоборот. Для получения канавок и других технологических отверстий и вовсе показатели подбираются индивидуально.

Как показывает практика, глубина резания в большинстве случаев делится на несколько проходов при черновой обработке, при чистовой он только один. Для различных изделий может применяться таблица режимов, которая существенно упрощает поставленную задачу. Встречаются и специальные калькуляторы, проводящие вычисление требуемых значений в автоматическом режиме по введенным данным.

Выбор режима в зависимости от типа фрезы

Для получения одного и того же изделия могут применяться самые различные виды фрез. Выбор основных режимов фрезерования проводится в зависимости от конструктивных и других особенностей изделия. Режимы резания при фрезеровании дисковыми фрезами или другими вариантами исполнения выбираются в зависимости от нижеприведенных моментов:

1. Жесткости применяемой системы. Примером можно назвать особенности станка и различной оснастки. Новое оборудование характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего появляется возможность применения более высоких параметров обработки. На старых станках жесткость применяемой системы снижается.
2. Уделяется внимание и процессу охлаждения. Довольно большое количество оборудования предусматривает подачу СОЖ в зону обработки. За счет подобного вещества существенно снижается температура режущей кромки. СОЖ должна подаваться в зону снятия материала постоянно. При этом также удаляется и образующаяся стружка, что существенно повышает качество резания.
3. Стратегия обработки также имеет значение. Примером можно назвать то, что получение одной и той же поверхности может проводится при чередовании различных технологических операций.
4. Высота слоя, который может сниматься за один проход инструмента. Ограничение может зависеть от размера инструмента и многих других геометрических особенностей.
5. Размер обрабатываемых заготовок. Для больших заготовок требуется инструмент с износостойкими свойствами, который при определенных режимах резания сможет не нагреваться.

Учет всех этих параметров позволяет подобрать наиболее подходящие параметры фрезерования. При этом учитывается распределение припуска при фрезеровании сферическими фрезами, а также особенности обработки концевой фрезой.

Классификация рассматриваемого инструмента проводится по достаточно большому количеству признаков. Основным можно назвать тип применяемого материала при изготовлении режущей кромки. К примеру, фреза ВК8 предназначена для работы с заготовками из твердых сплавов и закаленной стали. Рекомендуется применять подобный вариант исполнения при невысокой скорости резания и достаточной подаче. В тоже время скоростные фрезы могут применяться для обработки с высоким показателем резания.

Как правило, выбор проводится с учетом распространенных таблиц. Основными свойствами можно назвать:

1. Скорость резания.
2. Тип обрабатываемого материала.
3. Тип фрезы.
4. Частота оборотов.
5. Подача.
6. Тип проведенной работы.
7. Рекомендуемая подача на зуб в зависимости от диаметра фрезы.

Использование нормативной документации позволяет подобрать наиболее подходящие режимы. Как ранее было отмечено, разрабатывать технологический процесс должен исключительно специалист. Допущенные ошибки могут привести к поломке инструмента, снижению качества поверхности заготовки и допущению погрешностей в инструментах, в некоторых случаях, поломке оборудования. Именно поэтому нужно уделять много внимания выбору наиболее подходящего режима резания.

Выбор режима в зависимости от материала

Все материалы характеризуются определенными эксплуатационными характеристиками, которые также должны учитываться. Примером можно назвать фрезерование бронзы, которое проводится при скорости резания от 90 до 150 м/мин. В зависимости от этого значения выбирается величина подачи. Сталь ПШ15 и изделия из нержавейки обрабатываются при применении других показателей.

При рассмотрении типа обрабатываемого материала уделяется внимание также нижеприведенным моментам:

1. Твердости. Наиболее важной характеристикой материалов можно назвать именно твердость. Она может варьировать в большом диапазоне. Слишком большая твердость делает деталь прочной и износостойкой, но при этом усложняется процесс обработки.
2. Степени обрабатываемости. Все материалы характеризуются определенной степенью обрабатываемостью, зависящая также от пластичности и других показателей.
3. Применение технологии улучшения свойств.

Довольно распространенным примером можно назвать проведение закалки. Подобная технология предусматривает нагрев материала с последующим охлаждением, после чего показатель твердости существенно повышается. Также часто проводится ковка, отпуск и другие процедуры изменения химического состава поверхностного слоя.

В заключение отметим, что сегодня можно встретить просто огромное количество различных технологических карт, которые достаточно скачать и использовать для получения требуемых деталей. При их рассмотрении уделяется внимание типу материала заготовки, виду инструмента, рекомендуемому оборудованию. Самостоятельно разработать режимы резания достаточно сложно, при этом нужно делать предварительную проверку выбранных параметров. В противном случае может пострадать как инструмент, так и применяемое оборудование.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Последовательность расчета режимов резания при обработке заготовок различными фрезами изложена в справочнике Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. - М.: НИИТАвтопром, 1995. - 456 с. (разд. 2, карта Ф-1). Для примера рассмотрим методику расчета режимов резания на одношпиндельных фрезерных станках с прямолинейной подачей.

1. Расчет длины рабочего хода L р.х. , мм (при обработке нескольких деталей их комплект рассматривается как одна деталь), с учетом длин L, рассчитанных для отдельных инструментов, и последовательности их работы производится по формуле

L р.х. =L р + L п + L д,

где L р - длина резания, равная длине обработки, измеренной в направлении подачи; L п - величина подвода, врезания и перебега инструмента (значение L п см. в Приложении 5 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. - М.: НИИТАвтопром, 1995. - 456 с.); L д - дополнительная величина хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации деталей.

2. Назначение расчетной подачи на зуб фрезы S z , мм/зуб, производят по карте Ф-2. При этом учитывают следующие исходные данные: обрабатываемый материал и его твердость; тип и инструментальный материал фрезы; в зависимости от типа фрезы - глубина резания t, ширина фрезерования B, диаметр фрезы d и число зубьев z. Например, при обработке чугуна торцовыми и дисковыми фрезами подачу на зуб фрезы S о можно выбрать по табл. 2.8 (фрагмент карты Ф-2), а соответствующую ей подачу S о определить по формуле

Примечания. 1. Большие значения подач необходимо применять при жесткой технологической системе, меньшие - при ее пониженной жесткости.
2. Меньшие значения подач необходимо применять при прорезывании глубоких пазов и при работе фрезами небольших размеров.

3. Назначение стойкости инструмента T р, мин, производится по карте Ф-3 в зависимости от типа фрезы и ее диаметра d, площади фрезеруемой поверхности F и коэффициента загрузки фрезы К по формуле

Т р = Т м λК,

где Т м - стойкость в минутах основного времени; λ - коэффициент времени резания; К - коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки инструмента.

Значения входящих в формулу коэффициентов указаны в карте Ф-3.

4. Расчет скорости резания v, м/мин, частоты вращения шпинделя n, об/мин, и минутной подачи S м, мм/мин, для различных фрез производится в четыре этапа в зависимости от обрабатываемого материала, типа и инструментального материала фрезы, диаметра фрезы d и числа зубьев z, подачи S z , глубины резания t или ширины фрезерования B, а также стойкости инструмента T р.

1 - Данные по обрабатываемости конструкционных материалов, инструментальным материалам и смазочно-охлаждающим жидкостям представлены в Приложениях 1, 2, 3 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. - М.: НИИТАвтопром, 1995. - 456 с.

4.2. Расчет частоты вращения шпинделя п, соответствующей рекомендуемой скорости v, для каждого инструмента по формуле

п = 1000v/(πd).

4.3. Назначение частоты вращения шпинделя n по паспорту станка (не рекомендуется превышать минимальные значения, определенные на этапе 4.2, более чем на 15 %).

Скорость резания v, м/мин, определяется по формуле:

v=v табл K 1 K 2

где v табл - скорость резания по таблице, м/мин; K 1 - коэффициент, зависящий от марки обрабатываемого чугуна и инструментального материала; K 2 - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента T р.

4.4. Расчет минутной подачи мм/мин, по формуле

и уточнение ее по паспорту станка.

5. Расчет основного времени T o , мин, при обработке комплекта деталей, установленных на столе станка,

T o = L р.х. S м,

где L р.х. - длина рабочего хода, мм (см. этап 1); S м - минутная подача, мм/мин (см. этап 4.4).

6. Корректирование режимов резания в соответствии с данными Приложения 7 (Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. - М.: НИИТАвтопром, 1995. - 456 с.), когда время T o , рассчитанное на этапе 5, меньше основного времени, соответствующего заданной производительности.

7. Выполнение проверочных расчетов по мощности резания N p состоит из двух этапов.

7.1. Определение значения кВт, для каждой фрезы по формуле, приведенной в карте Ф-6:

где N r - мощность резания по данным графика (см. карту Ф-6), определяемая в зависимости от объема срезаемого слоя Q в единицу времени (при колеблющихся значениях мощности резания из-за переменного числа одновременно работающих зубьев значение N r , принимают равным среднему значению мощности); К - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и его твердости.

Значения этого коэффициента приведены ниже.

Значение Q, см 3 /мин, определяют по формуле

Q=tBS м / 1000,

где t - глубина резания, мм; В - ширина фрезерования, мм; S м - минутная подача, мм/мин.

7.2. Проверка мощности двигателя производится по данным Приложения 6 справочника Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. - М.: НИИТАвтопром, 1995. - 456 с..

Цель работы: Изучить методику назначения режима резания по таблицам нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Фрезерование – один из самых производительных методов обработки. Главное движение (движение резания) при фрезеровании – вращательное; его совершает фреза, движение подачи обычно прямолинейное, его совершает фреза. Фрезерованием можно получить деталь точностью по 6-12 квалитету шероховатостью до Ra=0,8 мкм. Фрезерование осуществляется при помощи многозубого инструмента – фрезы. Фрезы по виду различают: цилиндрические, торцевые, дисковые, прорезные и отрезные, концевые, фасонные; по конструкции – цельные, составные и сборные.

При торцевом фрезеровании (обработка торцевой фрезой) диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования В, т.е. D=(1,25¸1,5)В.

Для обеспечения производительных режимов работы необходимо применять смещенную схему фрезерования (есть симметричная схема), для чего ось заготовки смещается относительно оси фрезы.

При цилиндрическом фрезеровании различают встречное фрезерование, – когда вектор скорости (направление вращения фрезы) направлен навстречу направлению подачи; и попутное фрезерование, когда вектор скорости и направление подачи направлены в одну сторону. Встречное фрезерование применяют для черновой обработки заготовок с литейной коркой, с большими припусками. Попутное фрезерование применяют для чистовой обработки нежестких, предварительно обработанных заготовок с незначительными припусками.

Глубина резания (фрезерования) t во всех видах фрезерования, за исключением торцевого фрезерования и фрезерования шпонок, представляет собой размер слоя заготовки срезаемой при фрезеровании, измеряемый перпендикулярно оси фрезы. При торцевом фрезеровании и фрезеровании шпонок шпоночными фрезами – измеряют в направлении параллельном оси фрезы.

При фрезеровании различают подачу на один зуб S z подачу на один оборот фрезы S и минутную подачу S м мм/мин, которые находятся в следующем соотношении:

S м = S×n= S z ×z×n

Где n – частота вращения фрезы, об/мин;

z – число зубьев фрезы.

При черновом фрезеровании назначают подачу на зуб; при чистовом фрезеровании – подачу на один оборот фрезы.

Скорость резания – окружная скорость фрезы, определяется режущими свойствами инструмента. Ее можно рассчитать по эмпирической формуле , , или выбрать по таблицам нормативов , .

Пример решения задачи.

На вертикально-фрезерном станке 6Р12 производится торцевое фрезерование плоской поверхности шириной В=80 мм, длиной l=400 мм, припуск на обработку h=1,8 мм. Обрабатываемый материал серый чугун СЧ30, НВ220. Заготовка предварительно обработана. Обработка окончательная, параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания с использованием таблиц нормативов, определить основное (технологическое) время.

Эскиз обработки

1. Выбор инструмента.

Для фрезерования на вертикально-фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с пластинками из твердого сплава ВК6 или , диаметром D=(1,25¸1,5)×В=(1,25¸1,5)×80=100¸120 мм. Принимаем D=100 мм; z=10, ГОСТ 9473-71 или .

Геометрические параметры фрезы: j=60°, a=12°, g=10°, l=20°, j 1 =5°.

Схема установки фрезы – смещенная.

2. Режимы резания.

2.1 Глубина резания.

Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда

2.2 Назначение подачи.

Для получения шероховатости Ra=6,3 мкм подача на оборот S 0 =1,0¸0,7 мм/об .

Тогда подача на зуб фрезы

мм/зуб.

2.3 Период стойкости фрезы.

Для фрез торцевых диаметром до 110 мм с пластинками из твердого сплава применяют период стойкости

2.4 Скорость резания, допускаемая режущими свойствами инструмента.

Для обработки серого чугуна фрезой диаметром до 110 мм, глубина резания t до 3,5 мм, подаче до 0,1 мм/зуб.

V=203 м/мин ,

С учетом поправочных коэффициентов K mv =1; K nv =1; при ; К Б V =1; K j v =1 ,

V=V× K mv × K nv × К Б V × K j =203×1=203 м/мин.

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания

об/мин.

Корректируем по паспорту станка

n=630 об/мин.

Действительная скорость резания

2.5 Минутная подача S м =S z ×z×n=0,1×10×630=630 мм/мин. Это совпадает с паспортными данными станка.

3. Мощность, затрачиваемая на резание.

При фрезеровании чугуна с твердостью до НВ229, ширине фрезерования до 85 мм, глубине резания до 1,8 мм, подаче на зуб до 0,13 мм/зуб, минутной подаче до 660 мм/мин

3.1 Проверка достаточности мощности станка

Мощность на шпинделе станка N шп =N д ×h

N д =7,5 кВт; h=0,8 (по паспорту станка)

N шп =7,5×0,8=6 кВт.

Так как N шп =6 кВт >N p =3,8 кВт, то обработка возможна.

4. Основное время

где L=l+l 1 .

Для торцового фрезерования фрезой диаметром 100 мм, ширине фрезерования 80 мм

мин.

Варианты индивидуальных заданий.

Выполнить расчет режима резания по таблицам нормативов по заданному варианту.

Исходные данные приведены в таблице 1.8.

Порядок работы аналогичен предыдущим.

Таблица 1.8.

№	Вид заготовки и ее характеристика	В, мм	l, мм	h, мм	Вид обработки и параметр шероховатости, мкм	Модель станка
	Серый чугун СЧ30, НВ200					6Р12
	Серый чугун СЧ20, НВ210					6Р12
	Сталь 38ХА, s в =680 Мпа				Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
	Сталь 35, s в =360 Мпа			3,5	Торцовое фрезерование, Ra=1,6	6Р12
	Серый чугун СЧ15, НВ170			3,5		6Р82Г
	Серый чугун СЧ10, НВ160			1,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
	Сталь 40ХН, s в =700 Мпа					6Р82Г
	Сталь Ст3, s в =600 Мпа			1,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
	Сталь 40Х, s в =750 Мпа				Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р12
	Сталь Ст5, s в =600 Мпа				Фрезеровать паз,Ra=6,3	6Р12
	Серый чугун СЧ20, НВ180				Фрезеровать паз,Ra=6,3	6Р12
	Серый чугун СЧ20, НВ200				Фрезеровать паз,Ra=6,3	6Р82Г
	Сталь 20Х, s в =580 Мпа				Фрезеровать паз,Ra=6,3	6Р82Г
	Сталь 50, s в =750 Мпа				Фрезеровать паз,Ra=6,3	6Р82Г
	Бронза Бр АЖН 10-4 НВ170				Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
	Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ220			1,5	Торцовое фрезерование, Ra=1,6	6Р12
	Серый чугун СЧ30, НВ220			4,5	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
	Серый чугун СЧ20, НВ220			2,5		6Р12
	Сталь 30ХНЗА, s в =800 Мпа				Цилиндрическое фрезерование, Ra=12,5	6Р82Г
	Сталь 30ХН, s в =780 МПа				Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
	Сталь 45, s в =650 МПа			1,8	Цилиндрическое фрезерование, Ra=1,6	6Р82Г
	Сталь 20, s в =500 МПа			3,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=6,3	6Р82Г
	Силумин АЛ4, НВ50					6Р12
	Сталь 30ХМ, s в =950 МПа			4,5	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
	Сталь 18ХГТ, s в =700 МПа			2,5	Торцовое фрезерование, Ra=3,2	6Р12
	Чугун ВЧ60, НВ250				Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
	Сталь 50, s в =900 МПа				Торцовое фрезерование, Ra=6,3	6Р12
	Чугун КЧ60, НВ169			5,5	Торцовое фрезерование, Ra=3,2	6Р12
	Сталь 18ХГТ, s в =700 МПа			4,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=12,5	6Р82Г
	Чугун ВЧ38, НВ170				Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г

Скорость резания v м/мин. У фрезерных и расточных станков окружная скорость рассчитывается для наиболее удаленных от оси точек режущих кромок инструмента. Окружная скорость определяется по формуле

где π = 3,14; D — наибольший диаметр обработки (наибольший диаметр фрезы), мм; n — число оборотов в минуту.

Выбор оптимального значения скорости резания производится по справочникам с помощью специальных нормативных таблиц в зависимости от свойств обрабатываемого материала, конструкции и материала инструмента после того, как уже выбрана глубина резания и величина подачи. Величина скорости резания влияет на износ инструмента. Чем выше скорость резания, тем больше износ. Если, например, скорость резания при фрезеровании увеличивается всего лишь на 10%, износ фрезы увеличивается на 25—60% и соответственно уменьшается стойкость фрезы.

Рис. 25. : h — величина износа

Под стойкостью понимается время в минутах, в течение которого инструмент может работать без переточки. Переточка должна быть произведена при достижении предельно допустимого износа. Износ заметен на глаз. Он наблюдается на задней грани инструмента в виде полоски разрушенного материала шириной h (рис. 25). Ширина изношенной фаски h обычно допускается для чистовых работ не более 0,2—0,5 мм, для грубых обдирочных работ — 0,4—0,6 мм, для твердосплавного инструмента—1—2 мм. Если допустить большой износ, то при переточке нужно много сошлифовать с инструмента материала, что неэкономично. Если перетачивать инструмент при малом износе, тогда чаще надо отдавать его на переточку, что тоже невыгодно.

Скорость резания выбирается такой, чтобы оптимальный износ наступал через определенное время и стойкость инструмента находилась в определенных пределах. Например, для цилиндрической фрезы диаметром 90— 120 мм стойкость при нормальной работе должна быть равна 180 мин. Для других типов инструментов стойкость выбирается иной.

Таблица 6 Значения скорости резания при точении и растачивании углеродистых сталей резцами из быстрорежущей стали

В табл. 6 приводятся данные для определения скорости резания при точении и растачивании конструкционных углеродистых сталей резцами из быстрорежущих сталей марок Р9 и Р18 при работе с охлаждением.

Стрелками показано нахождение значения скорости растачивания при глубине резания t = 3 мм и подаче s = 0,76 мм/об. Найденное табличное значение скорости v рез =33 мм/мин, следует умножить на поправочные коэффициенты. Например, при работе без охлаждения данное значение v рез нужно умножить на 0,8, если обрабатываемый материал представляет собой прокат с коркой — на 0,9, если поковка — на 0,8, а если прокат без корки, поправочный коэффициент равен 1,0.

Значения поправочных коэффициентов, учитывающих различные значения угла в плане режущего инструмента и его стойкость, приведены в табл. 7, 8.

Таблица 7

Таблица 8 Поправочный коэффициент для различных значений стойкости инструмента

В зависимости от прочности и твердости обрабатываемого материала коэффициент выбирается по табл. 9.

В нашем случае скорость резания оказалась равной 33 м/мин при условии, что у резца угол в плане φ=45°, стойкость резца выбрана равной 60 мин при обработке углеродистой стали с содержанием углерода C ≤ 0,6% при твердости около 220 НВ.

Таблица 9

Скорость резания зависит также от материала инструмента. В настоящее время широко применяются для инструмента быстрорежущие стали и твердые сплавы. Поскольку эти инструментальные материалы дорогие, из них делают лишь пластины. Пластины припаивают, либо приваривают к корпусу инструмента, изготовленного обычно из конструкционных сталей. Применяют также способы механического крепления твердосплавных пластин. Механическое крепление пластин выгодно потому, что при достижении предельного износа режущей кромки подвергается замене лишь пластина, а корпус инструмента сохраняется.

Для приближенных расчетов можно считать, что скорость резания при твердосплавном инструменте в 6—8 раз выше, чем при инструменте из быстрорежущей стали. Табличные данные для определения скорости резания при работе торцовыми фрезами даны в табл. 10.

Зададимся исходными данными: обрабатываемый материал — сталь марки 30ХГТ; глубина резания t=1 мм; подача на 1 зуб s z =0,1 мм; отношение диаметра фрезы к ширине обработки D/b ср =2; стойкость фрезы 100 мин.

Скорость резания при фрезеровании торцовыми фрезами v м/мин:

v=v табл * K 1 * K 2 * K 3 ,

где v табл — табличное значение скорости резания; K 1 — коэффициент, зависящий от отношения диаметра фрезы D к ширине обработки; K 2 — коэффициент, зависящий от материалов фрезы и обрабатываемой детали; К 3 — коэффициент, учитывающий стойкость фрезы, изготовленной из различных материалов.

Значения v табл и К 1 представлены в табл. 10, а коэффициентов К 2 и К 3 — в табл. 11 и 12.

Таблица 10 Значения K 1 , и скорости резания для торцового фрезерования в зависимости от материала фрезы, отношения диаметра фрезы к ширине обработки, глубины резания и подачи на зуб

По табл. 10 найдем скорости резания для материала инструмента: из быстрорежущей стали — 52 м/мин, из твердого сплава— 320 м/мин.

При соотношении диаметра фрезы D к ширине обработки b, равном 2, коэффициент K 1 = 1,1.

Из табл. 11 против марки стали обрабатываемой детали 30ХГТ найдем для быстрорежущей стали поправочный коэффициент 0,6, а для твердого сплава—0,8.

Из табл. 12 видно, что для торцовой фрезы при стойкости 100 мин как для быстрорежущей стали, так и для твердого сплава поправочный коэффициент К 3 равен 1,0.

Подставим найденные значения в формулу скорости резания и найдем требующиеся нам значения.

v быстрореж = 52 * 1,1 * 0,6 * 1,0 = 34,32 м/мин;

v тв.сплав = 320 * 1,1 * 0,8 * 1,0 = 281,6 м/мин;

Разделим полученные значения друг на друга и увидим, что применение фрезы, оснащенной твердым сплавом, позволяет увеличить скорость резания в сравнении с фрезой из быстрорежущей стали примерно в 8,2 раза.

По величинам силы резания и скорости резания определяется эффективная мощность резания, расходуемая на срезание стружки. Для определения мощности резания пользуются формулой

N рез = (P ок *v*0,736)/(60*75) кВт,

где P ок — окружная сила резания (она же сила резания P z), кгс; v— скорость резания, м/мин.

Таблица 11 Коэффициент К 2 , зависящий от материала инструмента и материала обрабатываемой детали

Таблица 12 Коэффициент К 3 для фрез из различных материалов при равной стойкости

Обычно в механизмах станка 15—25% мощности электродвигателя тратится на преодоление сил трения, а 75—85% расходуется на резание. Отношение мощности, затраченной на резание N рез, к мощности, потребляемой электродвигателем станка N э.д. , характеризует коэффициент полезного действия η:

η = N рез / N э.д

Если (выразить значения N рез и N э.д. через проценты, то получим значение коэффициента полезного действия станка. Например, если N рез =75% от N э.д. , а N э.д. = 100%, то η = 75% / 100% = 0,75

Требуемая общая мощность привода станка может быть определена по формуле N э.д. = (P z (кгс) * v(м/мин) * 0,736) / (60 * 75 * η) кВт.

Исходя из режимов резания, определяется мощность привода станка или при обработке деталей на станке проверяется соответствие выбранных режимов мощности установленного на станке электродвигателя.