Высокоскоростное трохоидальное фрезерование

Высокоскоростное трохоидальное фрезерование

Трохоидальное фрезерование может быть охарактеризовано как круговое фрезерование с одновременным линейным перемещением. Фреза снимает повторяемые «слои“ материала за счет последовательных спиральных проходов в радиальном направлении. Этот метод предъявляет повышенные требования к программированию и возможностям станка. Данный вид фрезерования представлен в двух видах: статическое и динамическое фрезерование.

Статическое трохоидальное фрезерование целесообразно использовать при обработке пазов. Сейчас давайте вспомним традиционный метод обработки фрезой в «полный» паз.

Как известно из теории резания, когда ширина фрезерования будет равна диаметру фрезы, иными словами, когда фреза работает всем диаметром, то при входе в контакт зуба фрезы с заготовкой образуется толстая стружка, а на выходе – очень тонкая. Тонкая стружка отводит меньше тепла, чем толстая, поэтому большая часть выделенного тепла остается в зоне резания, то есть передается на режущую кромку. Получается фреза сначала работает попутно, затем встречно. Этот фактор значительно сокращает ресурс инструмента, и не дает возможности обработки с большой глубиной резания и подачей, особенно это касается материалов с высокой прочностью. Все эти недостатки и результат при данном методе фрезерования сведем в несколько пунктов:

Ограничения при фрезеровании в полный паз

• Обычно глубина резания не больше одного диаметра
• Попутное и встречное фрезерование
• Высокая температура инструмента и заготовки
• Плохая эвакуация стружки
• Высокие радиальные усилия резания

Это приводит к тому, что:

• Непостоянная толщина стружки
• Низкая скорость снятия металла в минуту
• Переменное качество обработанной поверхности
• Низкая стойкость инструмента
• Высокие требования к мощности и крутящему моменту главного привода станка

Теперь рассмотрим метод трохоидального фрезерования паза. Первое условие – ширина паза должна быть больше диаметра фрезы.

Метод высокоскоростного фрезерования основывается на расчете толщины стружки исходя из следующих параметров:

— угла в плане и подачи на зуб

В результате расчетов есть некоторая зависимость между шириной фрезерования Ае и толщиной стружки Hm (при условии, что угол в плане фрезы будет равным 90⁰

100% Диаметра фрезы «полный паз»

50% Диаметра фрезы

20% Диаметра фрезы

10% Диаметра фрезы

Мы видим что при уменьшении ширины фрезерования уменьшается и толщина стружки, чтобы этого избежать и увеличить толщину стружки надо повысить подачу на зуб Fz.

Также на ширину стружки влияет угол наклона винтовой линии у монолитных концевых фрез.

То есть чем больше угол спирали, тем тоньше стружка и есть вариант повысить подачу.

Далее увеличиваем скорость резания. При малом контакте инструмента с заготовкой (малой толщине стружки) образуется меньше тепла, т к времени в резании инструмент проводит меньше, в результате чего значительно меньше нагревается – за счет этого можно увеличить скорость резания. Зависимость ширины резания от нагрева в зоне резания представлена в таблице.

Используя все эти преимущества в малой ширине фрезерования покажем как это применяется в статическом трохоидальном фрезеровании:

Из рисунка видно, что диаметр фрезы примерно 60-70% от общей ширины паза. Этот параметр оптимальный для того, чтобы инструмент совершал ряд круговых движений со смещением, равным параметру Ае (Ширине фрезерования). Как бы постепенно врезался в металл и выходил в воздух. На этом и основывается метод трохоидального фрезерования.

В большинстве ЧПУ системах данный метод без труда можно запрограммировать и оптимизировать превратив холостое перемещение по круговой линии в прямое перемещение, то есть траектория движения буквой D.

Метод динамического фрезерования также основан на малой ширине фрезерования и на малой толщине стружки, но требует более продвинутого программного обеспечения для написания управляющей программы , т.к. данным методом может обрабатываться не только паз, но и вестись обработка сложных контуров, углов, уступов, с применением элементов винтовой интерполяции.

САD/CAM система будет постоянно «следить» за толщиной стружки, трансформируя для этого траекторию движения.

Требования для статического трохоидального фрезерования:

• Динамичный станок (макс. подачу стола и скорость её изменения)
• Систему ЧПУ
• Современный инструмент (Widia серия Varimill 1, 2, 3 желательно с гидропатроном)
• Режимы резания для трохоидальной обработки
• Подачу воздуха (не допускать скапливание стружки)

Для динамического метода ко всему вышеперечисленному нужно иметь САD/CAM систему

Особенно эффективно применять метод трохоидального фрезерования при обработке жаропрочных и закаленных материалов

Какую пользу получают предприятия при применении высокоскоростного/ трохоидального фрезерования?

Быстрее обрабатывается деталь

• Возможны значительно большие скорости резания
• Возможны повышенные подачи на зуб

Экономия средств

• Повышение стойкости
• Уменьшение времени обработки партии деталей
• Использование всей длины режущей кромки (использование 100% ресурса инструмента без переточек)
• Меньше требований к мощности резания и крутящему моменту станка

Безопасность и надёжность обработки

• Постоянная толщина стружки
• Уменьшенные дуга/угол врезания (угол охвата)
• Значительно уменьшена нагрузка на режущую кромку
• Уменьшение температуры в процессе обработки
• Беспроблемная эвакуация стружки
• Меньше вреда шпинделю станка из-за сильных отклонений и пиков момента резания при традиционной обработке

О компании

Компания ООО Технический Центр «Базис» основана в 2011 году. В 2015 году был открыт дополнительный офис в городе Челябинске.

Более 150 клиентов доверяют нам.

ООО Технический «Базис» является авторизованным дистрибьютором на территории УРФО (Свердловской, Курганской, Тюменской областей и ХМАО, ЯНАО) и поставляет металлорежущий инструмент следующих брендов, занимающих лидирующее положение в мире по критериям цены и качества: WIDIA, VARGUS, HANITA, KFH, SHAVIV, DC, D’ANDREA, GUHRING, TOOLGAL, STRAUSS, GERARDI.

Ручные фрезеры: разновидности и выбор

Ручной столярный фрезер — это очень функциональный инструмент. Он найдёт широкое применение как в профессиональной, так и в домашней мастерской. Если мастер будет применять его в работе, то это поможет существенно повысить уровень качества изготавливаемых изделий. Столярный фрезер в умелых руках можно назвать универсальным инструментом. С его помощью можно, например, сделать следующее:

• выполнять декоративную обработку деревянных деталей;
• обрабатывать двери для подготовки места для установки замков;
• создание пазов или шипов;
• выполнение прямого или фигурного профилирования кромок;
• создание отверстий;
• выравнивание контуров при выполнении черновой или точной обработки.

Существует несколько разновидностей таких устройств.

Разновидности ручных фрезеров

1. Погружной фрезер

В этом инструменте предусмотрено основание и две вертикальные штанги. Фреза направлена вертикально вниз. При обработке фрезер при помощи надавливания опускается вниз, а после окончания он поднимается обратно. В основании имеется отверстие, через которое фреза может выполнять обработку материала. Этот инструмент позволяет выполнять сверление отверстий, делать обработку замкнутых контуров, закругление краёв. У такого типа фрезеров есть еще названия: вертикальный или штанговый.

Погружные фрезеры

2. Кромочный фрезер

Его корпус выполняет функцию ручки, которую держат одной рукой. У основания фрезы имеется упор, расположенный перпендикулярно. Может применяться как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. В процессе использования такой фрезер основанием прижимают к обрабатываемой детали и выполняют обработку кромки деревянной детали. Применяется для создания пазов, прорезывания канавок или снятия фаски. Его устройство позволяет выполнять операции, требующие высокой точности. Еще такие фрезеры называют «окантовочный фрезер» и «триммер».

Кромочные фрезеры

3. Ротационный фрезер

Его изготавливают в зауженном корпусе. Этот тип инструмента отличается высокой скоростью вращения. Его применяют для создания отверстий и выборки пазов. Его используют не только для работы с деревом, но и для ламината, плитки, гипсокартона и некоторых других материалов.

С помощью ротационного фрезера можно выполнять декоративную обработку материала. Такие устройства имеет небольшой вес, что позволяет мастеру тратить меньше усилий в процессе работы. Для определения глубины выполнения фрезерования предусмотрен регулировочный винт. Некоторые модели обеспечивают защиту от распространения пыли в процессе работы.

Ротационные фрезеры

4. Ламельный фрезер

Этот инструмент предназначен для создания пазов различной формы. Он сделан таким образом, чтобы корпус можно было держать в одной руке. Имеется также ручка для другой руки. Предусмотрен упор, который расположен параллельно фрезе. С помощью этого инструмента обрабатывают кромки деревянных деталей. Сечение создаваемого паза зависит от формы фрезы.

Ламельные фрезеры

5. Присадочный фрезер

Основное предназначение такого фрезера — использование для создания шкантовых соединений, которые применяются для соединения элементов при сборке мебели. Представляют собой деревянные небольшие шипы и отверстия для них, сделанные на соответствующих деталях для сборки.

Присадочные фрезеры

Виды используемых фрез

Для разнообразных задач используется большое количество типов фрез. В соответствии с типом конструкции различаются следующие варианты:

1. Сборные фрезы являются наиболее распространённым вариантом. Их особенность связана с процессом изготовления. Сначала делают болванку для основания. А затем к ней приваривают режущую часть хвостовика. Место соединения является слабым местом при эксплуатации таких фрез. Такая разновидность используется на дешёвых моделях фрезеров.
2. Использование сменных фрез более надёжно по сравнению со сборными. В этом случае режущие части крепят к основанию одним или несколькими винтами. Их достоинством является возможность легко заменить режущую часть. Эта особенность облегчает процедуру заточки хвостовика. Они более дороги, но отличаются большим сроком эксплуатации.
3. Монолитные фрезы изготавливают путём обработки болванки. Они отличаются высокой прочностью. Однако их основной недостаток в том, что заточка постепенно изменяет геометрию кромки.
4. Наборные фрезы. Болванка, которая в них используется, играет роль оси. На неё насаживаются режущие части, которые могут отделяться друг от друга шайбами. Изменяя набор используемых режущих частей можно подобрать фрезы для различных конфигураций кромок. Эта разновидность обычно используется профессиональными столярами.

Виды фрез по конструктивному исполнению

Материал для изготовления фрез

При выборе фрез нужно учитывать то, из какого материала они сделаны. Наиболее часто используются следующие:

1. Высокоскоростная сталь (HSS, High Speed Steel) хорошо подходит для работы с мягкими сортами дерева. Фрезы предназначены для высокоскоростной обработки. Если применяются при обработке твёрдого материала, могут быстро затупиться.
2. Для твёрдых пород предназначены фрезы с твердосплавными напайками или полностью изготовленные из твёрдосплавной заготовки. Их обозначают как HM. Режущий край делают в таких случаях из карбида вольфрама.

Наиболее эффективным будет использовать для работы наиболее подходящие типы фрез.

Как выбрать ручной фрезер

Покупая такой фрезер нужно помнить, что инструмент приобретается на много лет, и к его выбору нужно отнестись очень внимательно.

Определение нужной мощности

Важной характеристикой является используемая мощность. Фрезеры разделяют на следующие категории:

1. Малой мощности. Наиболее лёгкие имеют мощность, которая не превышает 750 Ватт. Весят примерно 1-3 кг.
2. Средней мощности. Мощность фрезеров среднего размера находится в пределах 750-1500 Ватт. Вес инструмента составляет 3-5 кг.
3. Высокой мощности. Рассчитаны на мощность 1500-2300 Ватт. Их вес превышает 5 кг.

Наиболее мощные инструменты предпочтительны для тех, кто будет их использовать регулярно. Такой фрезер сможет справиться с любыми профессиональными задачами из области своего применения. Однако новичкам будет трудно эффективно использовать такое устройство.

При определении наиболее подходящей категории нужно внимательно продумать свои потребности в его использовании. При этом нужно учесть:

• регулярность выполнения таких работ;
• продолжительность непрерывного использования инструмента;
• использование его для обработки твёрдых пород древесины.

Нужно выбрать оптимальный вариант: инструмент должен быть достаточно мощным, чтобы эффективно решать поставленные задачи, но не слишком массивным, чтобы не доставлять дополнительных сложностей при работе.

Учёт скорости вращения шпинделя

Чем быстрее происходит вращение, тем выше качество обработанной поверхности. Однако тогда, когда для обработки нужна высокая точность, лучше использовать фрезер с меньшим числом оборотов.

У большинства таких инструментов скорость равна 20000-30000 оборотов в минуту. У медленных она составляет 10000-20000 оборотов в минуту. Высокоскоростные фрезеры могут иметь скорость вращения шпинделя, достигающую 35000 оборотов в минуту.

При выборе подходящей модели важно учитывать диаметр режущей части. Чем он больше, тем меньшей может быть скорость вращения. Режущая кромка будет иметь большую линейную скорость. При очень быстром вращении обрабатываемая деревянная поверхность может начать гореть. Поскольку скорость связана с диаметром используемого шпинделя, наилучшим вариантом будет использование фрезера с регулируемой скоростью вращения.

Она может выполняться плавно или быть ступенчатой. Обычно производители указывают оптимальную для работы скорость в техническом паспорте устройства, однако в этом вопросе окончательное решение принимает мастер.

Рабочий ход

Глубина, на которую в обрабатываемый материал проникает инструмент, называется рабочим ходом фрезы. При использовании инструмента иногда его прикрепляют к специальному столу, на поверхности которого передвигается деталь, подвергающаяся обработке. В этом случае рабочий ход фрезы будет меньше на толщину стола.

Чем она больше, тем более разнообразны возможности использования инструмента. У инструментов, относящихся к лёгкой категории этот размер находится в пределах 20-50 мм. В профессиональных моделей фрезеров рабочий ход составляет 70-80 мм.

Нужно отметить, что паз с первого раза не вырезают на полную глубину. В этом случае на инструмент будет слишком большая нагрузка. Паз создают за несколько проходов. В тех случаях, когда обрабатывают твёрдые породы дерева, однократный подход делают с ещё меньшей глубиной. В некоторых инструментах предусмотрена возможность регулировки глубины погружения. Его точность составляет не менее 0,1 мм.

Дополнительные возможности инструмента

В некоторых типах фрезеров предусмотрены дополнительные возможности, увеличивающие эффективность работы. Вот некоторые из них:

1. Может применяться константная электроника. В процессе работы скорость вращения шпинделя может замедляться. Для того, чтобы это компенсировать, может быть предусмотрена её автоматическая регулировка, поддерживающая скорость вращения на постоянном уровне.
2. В мощных фрезерах при включении происходит резкий рывок. Для того чтобы его избежать, в некоторых моделях предусмотрено плавное включение скорости.
3. При длительной и непрерывной работе возможен перегрев обмоток. Может использоваться защита от перегрузок, которая измеряет температуру и принимает определённые меры при её превышении заранее заданного уровня. Действия в такой ситуации могут быть различные: от включения светового индикатора до временного прекращения вращения фрезы.

На инструменте должна быть предусмотрена дополнительная кнопка для защиты от непреднамеренного включения. Её нужно нажимать одновременно с включением аппарата. В противном случае инструмент не включится.

Элементы режима резания

Скорость резания v — длина пути (в метрах), которую проходит за одну минуту наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки. За один оборот фрезы точка режущей кромки, расположенная на окружности фрезы диаметром D мм, пройдет путь, равный длине окружности, т. е. ?D мм.

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой в минуту, надо умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту, т. е. мм/мин. Если скорость резания выражается в метрах в минуту, то формула для скорости резания при фрезеровании будет v=Dn/1000 м/мин. Если необходимо определить число оборотов фрезы в минуту, то формула примет вид N=1000v/D об/мин.

При фрезеровании различают следующие виды подач: подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную подачу. По направлению различают продольную, поперечную и вертикальную подачи.

Подачей на зуб — (sz. мм/зуб) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за время ее поворота на один зуб.

Подачей на один оборот фрезы (s0 мм/об) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы. Подача на один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы: s0=sz*l

Минутной подачей (sm мм/мин) называется величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту. Минутная подача равна произведению подачи на один оборот фрезы на число оборотов фрезы в минуту: sm= s0 • n = sz• z •n мм/мин.

Каждый зуб фрезы снимает одинаковую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубьев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиусу фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Толщина среза изменяется от нуля до максимального значения.

На обрабатываемой заготовке при фрезеровании различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания.

Для всех видов фрезерования различают глубину резания и ширину фрезерования.

Глубина фрезерования — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Ширина фрезерования — ширина обработанной за один проход поверхности. Обычно глубину фрезерования принято обозначать буквой t, а ширину фрезерования — В. Это справедливо в том случае, когда указанные параметры рассматриваются как технологические. Параметр (глубина или ширина фрезерования), который оказывает влияние на длину контакта главных режущих кромок фрезы с обрабатываемой заготовкой, будем обозначать буквой В, второй, не влияющий на указанную длину, — буквой t.

Параметром, влияющим на длину контакта главных режущих кромок с обрабатываемой заготовкой и обозначенным буквой В, будет ширина фрезерования при фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой, паза или уступа дисковой фрезой, или глубина фрезерования при фрезеровании паза или уступа концевой фрезой.

Поэтому в дальнейшем буквой В будем обозначать ширину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или глубину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами. Буквой t — глубину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или ширину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами.

Слой материала, который необходимо удалить при фрезеровании, называется припуском на обработку. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов. Различают черновое и чистовое фрезерование. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми по условиям обработки глубинами резания и подачами на зуб. Чистовым фрезерованием получают детали с окончательными размерами и поверхностью высокого класса чистоты.

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.

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:

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.

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.

Попутное и встречное фрезерование — преимущества и недостатки

При обработке металлов резанием с помощью цилиндрических и дисковых фрез имеется возможность выбора направления подачи инструмента относительно движения заготовки – попутное и встречное. У каждого из способов обработки есть свои достоинства и недостатки, выбор направления движения зависит от характера обработки детали.

Попутное фрезерование

При попутном режиме резания движение детали совпадает с направлением перемещения фрезы. Главной особенностью данного способа является скачкообразное погружение зуба в заготовку и, соответственно, сильная ударная нагрузка и повышенный износ режущей части. Это наиболее заметно при обработке поверхностно уплотненных деталей, а также при использовании цилиндрического прямозубого инструмента.

Важным эффектом попутного реза является уплотнение поверхности детали. В зависимости от технологических требований это может быть как достоинством, так и недостатком метода. Уплотнение происходит по причине пластинчатой деформации срезаемого слоя. Преимуществом попутной обработки является давление фрезы на заготовку, что увеличивает жесткость сопряжения и точность фрезерования.

Основные достоинства метода:

• Простое удаление стружки благодаря тому, что она образуется позади инструмента.
• Нет необходимости в применении специальных прижимных механизмов, для обеспечения жесткости сопряжения достаточно силы резания.
• Плавный съём металла и, соответственно, высокое качество поверхности.
• Медленный и равномерный износ зубьев фрезы, увеличение ресурса работы инструмента.

Одним из недостатков попутного фрезерования является необходимость отсутствия зазоров при передвижении стола. В противном случае обработка будет сопровождаться серьёзными вибрационными нагрузками и уменьшением качества обработки. Второй важный недостаток – ударная нагрузка на зубья фрезы.

Все эти ограничения позволяют применять попутное фрезерование только на жестких станках при повышенных требованиях к фиксации заготовки. Большое значение играет и качество поверхности, при низком качестве обработки фреза может быстро выйти из строя. Поэтому данный способ фрезерования не подходит для поковок, штамповок и других заготовок без предварительной черновой обработки.

Особенности встречного метода

При встречном фрезеровании направление вращения фрезы противоположно движению детали. Поэтому если при попутном основной действующей силой реза является сминание поверхностного слоя, то при встречном большую часть работы выполняют растяжение и изгиб. Это обеспечивает плавное погружение зуба и увеличение ресурса эксплуатации инструмента даже при обработке деталей с упрочненным поверхностным слоем. Но при этом возможно и проскальзывание зуба, что приводит к увеличению прочности продавленного слоя металла.

Недостатком метода является сложность удаления стружки, непостоянство её толщины. Вследствие этого возникает вибрация и снижается качество обработки. Поэтому требуется максимально прочная фиксация детали.

Выводы

У каждого из методов есть свои достоинства и недостатки, и выбор зависит от условий фрезерования и требований к качеству поверхности. Попутное фрезерование оптимально для:

• чистовой обработки;
• съёма тонкого слоя за один проход;
• фрезерования деталей без поверхностного упрочнения.

Соответственно встречное более всего подходит для черновой обработки и работы с поверхностно упрочненными деталями. Оба способа широко используются в современной металлообработке.