Планирование операций фрезерования

Успешное планирование операций фрезерования зависит от выбора правильного инструмента и режимов резания, учитывая характеристики материала заготовки. На что ещё обратить внимание рассмотрим в этом материале.

1. Размер детали и тип операции

• Геометрическая форма
  Анализ геометрической формы заготовки при фрезеровании включает оценку исходной формы, поверхностей для обработки (плоскости, канавки, уступы, фасонные поверхности) и допусков, чтобы определить, какой тип фрезерования и инструмент необходимы для получения требуемой геометрии, минимизируя при этом деформации и обеспечивая точность. Важно также учитывать ориентацию заготовки на станке и движения инструмента и заготовки для правильного снятия стружки и достижения нужной формы.
• Требования к точности и качеству обработки
  Точность определяет соответствие реальных размеров, формы и расположения детали заданным чертежом, тогда как качество включает точность наряду с шероховатостью поверхности, отсутствием дефектов и правильным взаимным расположением элементов. Для достижения высокой точности и качества важно использовать правильные режимы резания (низкие скорости подачи, малые глубины резания), применять подходящие инструменты, обеспечить жесткость крепления заготовки и использовать современные станки с ЧПУ для лучшего контроля и минимизации погрешностей.
• Материал заготовки
  Об этом подробно рассказываем в отдельном материале.

2. Параметры станка

Это характеристики самого оборудования, которые определяют его производительность и возможности.

• Количество осей (степени свободы): определяет диапазон движений и сложность обрабатываемых поверхностей. Чаще всего встречаются 3-х, 4-х или 5-ти осевые станки.
• Скорость вращения шпинделя (частота шпинделя): измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Для фрез большего диаметра требуются меньшие обороты.
• Мощность двигателя: мощность электродвигателя, который вращает шпиндель.
• Размер рабочего стола: определяет максимальные габариты заготовок, которые можно обрабатывать.
• Максимальное перемещение стола (по осям X, Y, Z): указывает, на какое расстояние можно переместить заготовку или инструмент по каждой из осей.

Требования к оснастке

Надёжность закрепления инструмента при фрезеровании обеспечивается применением специальных конических оправок (Конус Морзе, ISO, SK/BT, HSK/PSK) для фиксации инструмента в шпинделе станка и предотвращения его проворачивания или смещения во время работы. Выбор оправки зависит от типа станка и требуемой частоты вращения шпинделя, а также от класса точности и производительности оборудования.

3. Выбор инструмента

Вопросу выбора инструмента мы посвятили отдельный материал.

4. Режимы резания и основные определения

Фрезерование представляет собой обработку вращающимся многокромочным инструментом, перемещающимся по заданному циклу или программе. Фрезерование в основном применяется для обработки плоскостей, но с развитием станков и программного обеспечения повышается возможность получать другие формы и поверхности.

n = частота вращения шпинделя, об/мин
vc = скорость резания, м/мин
ve = эффективная скорость резания, м/мин
DC = диаметр фрезы, мм
DCX = максимальный диаметр резания, мм

• Частота вращения шпинделя (n, об/мин) – это число оборотов фрезерного инструмента, закрепленного в шпинделе, совершаемое за минуту.
• Скорость резания (vc, м/мин) – окружная скорость перемещения режущих кромок фрезы в процессе обработки.
• Диаметр фрезы (DC), который указан в каталоге, и эффективный диаметр резания (DCX) на определенной глубине резания. Используются для расчета скоростей резания vc или ve.

fz = подача на зуб, мм/зуб
vf = минутная подача, мм/мин
zn = число зубьев фрезы, шт
zc = эффективное число зубьев, шт
fn = подача на оборот, мм/об [fz × zc]
n = частота вращения шпинделя, об/мин

• Подача на зуб (fz, мм/зуб) используется для расчета минутной подачи при фрезеровании. Значение подачи на зуб определяется исходя из рекомендованных значений максимальной толщины стружки.
• Скорость подачи (vf, мм/мин) или минутная подача — это скорость движения инструмента относительно заготовки, измеряемая в пройденном пути за единицу времени. Зависит от подачи на зуб и числа зубьев фрезы.
• Число зубьев фрезы (zn) может превышать эффективное число зубьев (zc), то есть количество зубьев в резании. Для определения минутной подачи используется эффективное число зубьев фрезы.
• Подача на оборот (fn = fz x zc, об/мин) используется для расчета минутной подачи и зачастую является определяющим параметром в отношении чистовой обработки.

Потребляемая мощность и крутящий момент

• Потребляемая мощность (Pc) — это мощность, которую должен сообщать станок режущей кромке для осуществления процесса резания. При выборе и назначении режимов резания необходимо учитывать КПД станка.
• Глубина резания (ap, мм) показывает, сколько материала удаляется с заготовки торцем фрезы. Это расстояние между обработанной и необработанной поверхностями, измеряемое вдоль оси фрезы.
• Ширина фрезерования (ae, мм) – это величина срезаемого припуска, измеряемая в радиальном направлении.
• Удельная сила резания (kc1) — величина, характеризующая обрабатываемый материал с точки зрения затрат мощности на резание и толщины стружки. Измеряется в Н/мм². Значения этой величины указаны в основном каталоге и техническом руководстве.

• Крутящий момент (Mc) — это внутреннее усилие, возникающее в процессе резания под действием внешних нагрузок на инструмент.

Вывод

Для успешного планирования фрезерной операции необходимо: выбрать подходящий тип фрезы и станка, определить оптимальные параметры резания (скорость, подачу), а также учитывать вид обработки (например, попутная или встречная фрезеровка) и требования к точности изготовления детали.