Від правильності вибору режимів різання при обробці металевих виробів на фрезерних верстатах залежить якість виконуваних робіт. З цієї причини аналітичний розрахунок таких режимів повинен здійснюватися максимально грамотно і якісно.
Оптимальний режим різання - що під ним розуміють? При фрезеруванні обробка деталей за своєю суттю набагато складніше, ніж при точінні. Пов'язано це з тим, що будь зуб фрезерного інструменту при кожному обороті фрези спочатку входить, а потім виходить з контакту з оброблюваним виробом. Причому процес його входу в контакт супроводжується ударом досить відчутною сили. Крім того, з деталі при фрезеруванні знімається переривчаста стружка, товщина якої не є постійною (при точінні перетин стружки завжди має один і той же показник).
З наведених причин оператору необхідно дуже відповідально виконувати розрахунок режимів різання, щоб домогтися максимальної продуктивності фрезерного агрегату на найвигідніших умовах його функціонування з урахуванням потужності обладнання.
Під такими умовами розуміють режими різання, що забезпечують оптимальне поєднання подачі при фрезеруванні, швидкості і сили процесу, глибини зрізаного металевого шару з метою отримання заданої чистоти і точності обробки при мінімальних витратах на неї.
На будь-якому металообробному підприємстві є стандартні нормативи, в яких даються чіткі рекомендації, що полегшують вибір варіанта різання різних заготовок. З їх допомогою можна розробляти операційні карти і безпосередньо технологічний процес, в який включаються всі елементи фрезерування. Але багато параметри, зазначені в таких нормативах, не підходять для випадків, коли використовується нове обладнання і сучасний ріжучий інструмент. У подібних ситуаціях оператору доводиться самостійно проводити розрахунок режимів обробки. Далі ми опишемо їх основні елементи.
Матеріал і геометрія робочого інструмента Матеріал, з якого зроблена фреза, безпосередньо впливає на можливості і якість ріжучих операцій. Найбільш ефективним інструментом визнаються фрези зі швидкорізальної сталі і різці з пластинками з твердих сплавів. Їх використовують в даний час для більшості фрезерних операцій, але за умови, що технічний потенціал верстатів (показник потужності їх двигуна, швидкість обертання шпинделя і так далі) дозволяє працювати з такими пристосуваннями.
Деякі агрегати старих моделей просто-напросто не можуть застосовувати твердосплавний і швидкорізальний інструмент. Тоді на них працюють звичайними кінцевими та іншими фрезами. Якщо ж виріб після фрезерування повинне мати високу точність і чистоту поверхні, і при цьому швидкість виконання процедури не має великого значення, краще використовувати пристосування зі звичайних легованих і вуглецевих сталей. Геометрія ріжучої частини інструменту також впливає на вибір конкретного режиму обробки деталі. Форму і розміри, які має зуб фрези, задні і передні її кути, параметри перехідної кромки і кутів підбирають із спеціальних таблиць. У них даються відомості про те, які розміри зобов'язаний мати зуб і всі зазначені кути при роботі з заготовками, зробленими з різних матеріалів (леговані, жароміцні, вуглецеві сталі, сплави на основі міді, чавун).
При використанні швидкоріжучого інструменту всі потрібні параметри беруться з іншої таблиці. Сучасні комбінати з виробництва фрез в більшості випадків поставляють їх з чітко позначеними геометричними розмірами, які обумовлені в відповідності Держстандарту. Яким-небудь чином змінити геометрію такого інструменту фрезерувальник не може, тому йому потрібно правильно зробити вибір потрібного йому пристосування (наприклад, торцевої фрези) з набору наявних робочих пристосувань. Особливих проблем при цьому у досвідченого фахівця не виникає, так як він може скористатися таблицями з рекомендованими геометричними величинами фрезерного інструменту.
Глибина і ширина фрезерної обробки Для раціонального фрезерування будь-яких виробів вказані параметри мають величезне значення. Глибина (іншими словами - товщина зрізаного шару) являє собою дистанцію між обробленої і оброблюваної поверхнями.
Величина зрізаногошару зазвичай підбирається максимально великий, завжди намагаються робити всього один прохід інструмента з метою отримання заданого результату фрезерування. Якщо ж поверхня готової деталі повинна мати підвищену чистоту і точність, слід здійснювати операцію в два проходи - чорновий, а потім чистової. Іноді величина зрізаного шару висока і навіть два проходи не дозволяють якісно виконати операцію. В даному випадку необхідна глибина досягається за допомогою виконання двох чорнових проходів.
Крім того, потрібної товщини зрізаного шару не завжди вдається домогтися за один прохід на старих фрезерних агрегатах. Їх сили (потужності електрообладнання) просто-напросто не вистачає. У подібних ситуаціях також рекомендується виконувати дві чорнові процедури. Під шириною фрезерування розуміють ширину оброблюваного виробу. Якщо на верстаті фрезерується відразу кілька деталей, які кріпляться в затискному механізмі паралельно один одному, враховується їх загальна ширина.
Величину заготовок оператор дізнається з робочого креслення, прикладеного до кожного виробу, яке йому потрібно обробити. Ширина і глибина, як елементи фрезерування, визначаються досить легко навіть недосвідченими робітниками. Але тут варто пам'ятати, що показник зрізаногошару при роботі з виливками і поковками із сталі і чавуну, на поверхні яких є забруднення, ливарна кірка або окалина, береться більше величини забрудненого шару. Якщо не прислухатися до цієї поради, зуб інструменту буде ковзати по забрудненої поверхні і залишати на ній дефекти у вигляді чорновини. Необхідний показник зрізаногошару буде досягнуто і в цьому випадку, але ріжучакромка фрези швидко прийде в непридатність. Та й витрати сили (потужності) обладнання будуть потрібні значні.
Стандартні рекомендації за величиною зрізаногошару: • 0,5-1 мм - чистове обробка; • 5-7 мм - чорнова обробка по чавунних і сталевих литтю; • 3-5 мм - чорнове фрезерування деталей із сталей різних марок. Дотримання даних показників зрізаногошару зазвичай гарантує високу якість обробки заготовок на верстатах будь-якої потужності.
Вибір діаметра інструмента Показник зрізаного шару, а також ширина обробки обумовлюють вибір діаметра робочого пристосування. Підбір перерізу фрези для різання проводиться за трьома таблицями для різних видів інструменту: • дискового; • торцевого; • циліндричного.
Продуктивність фрезерної обробки залежить від грамотного підбору перетину фрези, так як діаметр інструмента впливає на величину зрізу. Вона буде при ідентичній глибині фрезерування і подачі пристосування тим менше, чим більший перетин має фреза. Виробляючи розрахунок режимів обробки, це завжди потрібно брати до уваги. Відзначимо, що оператору верстата простіше працювати зі зрізами великої товщини (чим менше глибина різання, тим вище питомий тиск, а значить, необхідно витрачати більше сили для обробки). З цієї причини при будь-якій можливості він повинен підбирати фрезу з мінімальним діаметром. Перетин робочого інструмента також впливає на відстань, яку долає фреза при одному проході. Даний показник називають величиною шляху. Формула для його розрахунку враховує величини переперегони і врізання інструменту, а також безпосередньо довжину оброблюваної деталі.
Показник переперегони найчастіше дорівнює 2-5 міліметрів. З метою зниження холостого ходу фрезерного агрегату (по суті - для зменшення величини переперегони) потрібно брати фрези малого перетину. Розрахунок показника врізання здійснюється за формулою, що враховує глибину обробки деталі на конкретному верстаті певної потужності. Для більшості фрез будь-яких типів готові значення шляху врізання даються в таблицях. Знайти в них ці елементи нескладно.
Ще однією величиною, на яку впливає перетин інструменту, є крутний момент певної сили. Шпінделю агрегату слід повідомляти менший момент при малому діаметрі фрези, збільшуючи його при підвищенні перетину пристосування для різання. Враховуючи все сказане, може здатися, що найдоцільніше виробляти вибір фрези з малим перерізом. Але це не так. Проблема полягає в наступному: зі зниженням діаметра інструмента для нього необхідно підбирати оправлення з малою жорсткістю (так як фреза буде тонкої). А це веде до потреби знижувати величину срезаемой стружки з деталі, тобто до необхідності зменшувати сили тиску на оправлення. Ефективність режиму фрезерування при цьому, як ви самі розумієте, знижується.
Розрахунок подачі фрези і його особливості При чистовому фрезеруванні подача залежить від того, який чистотою повинна буде характеризуватися оброблена поверхню виробу, при чорновому - від наступних факторів: • показник жорсткості схеми "деталь / фреза / станок"; • матеріал, з якого виготовлена деталь; • кути заточування робочого інструменту; • величина потужності (сили) приводу фрезерного агрегату; • матеріал інструменту для різання.
Головним початковим показником, за яким виконується вибір подачі для чорнової обробки, вважається величина S (зуб). Вона залежить від варіанту монтажу (по відношенню до деталі, що піддається обробці) ріжучого інструменту, який визначає: • товщину стружки; • параметр кута, під яким зуб починає взаємодіяти з заготівлею; • величину кута, при якій зуб фрези виходить з деталі після її обробки.
Показник S (зуб), як і інші елементи фрезерної обробки металевих заготовок, важливий для правильного розрахунку режимів різання. Вручну його ніхто не вираховує. Зазвичай користуються стандартними таблицями, укладеними для різних видів робочого інструмента. Вибір подачі при чистової обробки також проводиться по табличних даними. Тут є один нюанс. На кожен зуб інструменту при чистової обробки доводиться дуже мала величина подачі. Тому в таблицях даються значення на повний оборот інструменту, а не на один його зуб.
Як виконати розрахунок швидкості різання? Швидкість фрезерування визначається за спеціальними нормативами, що включає в себе безліч карт для різних типів фрез і оброблюваних матеріалів (для сталі, алюмінію та ін.). У таких картах враховуються потужності верстатів і інші їхні технічні показники. Вибрати потрібну швидкість обробки за рахунок цього досить просто.
Зверніть увагу - стандартні таблиці для встановлення швидкості містять інформацію для умов фрезерування одним інструментом при певному рівні стійкості фрези. Якщо стійкість інструменту відрізняється від табличного стандартного показника, розрахунок швидкості здійснюють з урахуванням поправочних коефіцієнтів. Останні створені на підставі наступних даних: • для торцевого інструменту - ширина обробки; • властивості (механічні) фрезеруемой заготовки; • величина основного кута фрези в плані; • відсутність або наявність на деталі окалини.
У описуваних нормативах для визначення швидкості вказуються такі елементи - хвилинна подача і кількість обертів. Кінематика, показники сили і технічних можливостей шпинделя конкретного обладнання для фрезерування нерідко відрізняються від табличних даних. У подібних ситуаціях робітник на свій розсуд підбирає раціональну швидкість функціонування верстата. При цьому він зобов'язаний зробити вибір таким чином, щоб фреза не затупляти передчасно.
Окремо відзначимо, що при фрезеруванні заготовок з алюмінію рекомендується призначати високошвидкісні режими їх обробки. Вони забезпечують при малих витратах сили електроустаткування велику глибину різання. Якщо ж працювати з деталями з алюмінію на повільних швидкостях, збільшується ризик виходу фрез з ладу, з огляду на те, що получающаяся м'яка стружка повністю забиває канавки інструменту.
