Режимы фрезеровки. Теория резания

Режимы резания, используемые на практике, в зависимости от обрабатываемого материала и типа фрезы.

Приведенная ниже таблица содержит справочную информацию параметров режима резания, взятые из практики нашего производства. От этих режимов рекомендуется отталкиваться при обработке различных материалов со схожими свойствами, но не обязательно строго придерживаться их.

Необходимо учитывать, что на выбор режимов резания, при обработке одного и того же материала одним и тем же инструментом, влияет множество факторов, основными из которых являются: жесткость системы Станок Приспособление Инструмент Деталь, охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя снимаемого за проход и размер обрабатываемых элементов.

Обрабаты- ваемый материал	Тип работы	Тип фрезы	Частота, об/мин	Подача (XY), мм/мин	Примечание
Акрил	V-гравировка		18000-24000	500-1500	По 0.2-0.5 мм за проход.
	Раскрой Выборка		18000-20000	2500-3500	Встречное фрезерование. Не более 3-5 мм за проход.
ПВХ до 10 мм	Раскрой Выборка	Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм	18000-20000	3000-5000	Встречное фрезерование.
Двухслойный пластик	Гравировка	Конический гравер, плоский гравер	18000-24000	1000-2000	По 0.3-0,5 мм за проход.
Композит	Раскрой	Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм	18000-20000	3000-3500	Встречное фрезерование.
Дерево ДСП	Раскрой Выборка	Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм	18000-22000	2500-3500	Встречное фрезерование. По 5 мм за проход (подбирать, чтобы не обугливалось при резке поперек слоев).
			15000-16000	3000-4000	Не более 10 мм за проход.
	Гравировка	Фреза спиральная 2-заходная круглая d=3.175 мм	До 15000	1500-2000	Не более 5 мм за проход.
		Конический гравер d=3.175 мм или 6 мм	18000-24000	1500-2000	Не более 5 мм за проход (в зависимости от угла заточки и пятна контакта). Шаг не более 50% от пятна контакта (T).
	V-гравировка	V-образный гравер d=6 мм., A=90, 60 град., T=0.2 мм	До 15000	1500-2000	Не более 3 мм за проход.
МДФ	Раскрой Выборка	Фреза спиральная 1-заходная с удалением стружки вниз d=6 мм	20000-21000	2500-3500	Не более 10 мм за проход. При выборке шаг не более 45% от d.
		Фреза спиральная 2-заходная компрессионная d=6 мм	15000-16000	2500-3500	Не более 10 мм за проход.
Латунь ЛС 59 Л-63бронза БрАЖ	Раскрой фрезеровка	Фреза спиральная 2-заходная d=2 мм	15000	500-1200	По 0,5 мм за проход. Желательно использовать СОЖ.
	Гравировка		До 24000	500-1200	По 0.3 мм за проход. Шаг не более 50% от пятна контакта (T). Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31	Раскрой фрезеровка	Фреза спиральная 1-заходная d=3.175 мм или 6 мм	15000-18000	800-1500	По 0,2-0,5 мм за проход. Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31	Гравировка	Конический гравер A=90, 60, 45, 30 град.	До 24000	500-1200	По 0.3 мм за проход. Шаг не более 50% от пятна контакта (T). Желательно использовать СОЖ.
Магний	Гравировка	Конический гравер A=90, 60, 45, 30 град.	12000-15000	500-700	По 0,5 мм за проход. Шаг не более 50% от пятна контакта (T).

*Фрезерной обработке лучше всего подвергать пластики полученные литьем, т.к. у них более высокая температура плавления.

*При резке акрила и алюминия желательно для охлаждения инструмента использовать смазывающую и охлаждающую жидкость (СОЖ), в качестве СОЖ может выступать обыкновенная вода или универсальная смазка WD-40 (в баллончике).

*При резке акрила, когда подсаживается (притупляется) фреза, необходимо понизить обороты до момента пока не пойдет колкая стружка (осторожнее с подачей при низких оборотах шпинделя - вырастает нагрузка на инструмент и соответственно вероятность его сломать).

*Для фрезеровки пластиков и мягких металлов, наиболее подходящими являются однозаходные (однозубые) фрезы (желательно с полированной канавкой для отвода стружки). При использовании однозаходных фрез создаются оптимальные условия для отвода стружки и соответственно отвода тепла из зоны реза.

*При фрезеровке пластиков, для улучшения качества реза, рекомендуется использовать встречное фрезерование.

*Для получения приемлемой шероховатости обрабатываемой поверхности, шаг между проходами фрезы/гравера необходимо делать равным или меньше рабочего диаметра фрезы(d)/пятна контакта гравера (T).

*Для улучшения качества обрабатываемой поверхности желательно не обрабатывать заготовку на всю глубину сразу, а оставить небольшой припуск на чистовую обработку.

*При резке мелких элементов необходимо снизить скорость резания, чтобы вырезанные элементы не откалывались в процессе обработки и не повреждались.

На практике:

Расчётные параметры - хорошо, но учесть полностью всё, практически не возможно. Существуют более полные формулы по расчётам режимов резания, в которых используют десятки параметров. Такие формулы применяют в массовом производстве, да и то, с последующей корректировкой. В единичном производстве применяют справочные таблицы и упрощенные формулы с обязательной корректировкой под конкретные условия. Накопленный опыт, позволяет быстро выбирать рациональные режимы резания.

Теоретические основы по выбору режимов резания

Скорость вращения и скорость подачи - это основные параметры для установки режимов резанья.

Скорость вращения (n) - зависит от характеристик шпинделя, инструмента и обрабатываемого материала. Для большинства современных шпинделей обороты варьируются в диапазоне 12 000 - 24 000 об/мин (для высокоскоростных 40 000 - 60 000 об/мин).

Скорость вращения вычисляется по формуле:

d - диаметр режущей части инструмента (мм)
П - число Пи, постоянная величина = 3.14
V - скорость резания (м/мин) - это путь пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени

Для расчетов скорость резания (V) берут из справочных таблиц в зависимости от обрабатываемого материала.

Часто начинающие фрезеровщики путают скорость резанья (V) со скоростью подачи (S), но на деле это совершенно разные параметры!

Примечание:
Для фрез с малым диаметром режущей части, расчетная скорость вращения (n) может оказаться значительно выше максимальной скорости вращения шпинделя, поэтому для дальнейшего расчета скорости подачи (S) необходимо брать фактическую, а не расчетную величину скорости вращения (n).

Скорость подачи (S) - это скорость перемещения фрезы, вычисляется по формуле:

fz - подача на один зуб фрезы (мм)
z - количество зубьев
n- скорость вращения (об/мин)
Скорость врезания по оси Z (Sz) берется как 1/3 от скорости подачи по оси XY (S)

Таблица выбора скорости резания (V) и подачи на зуб (fz)

Обрабатываемый материал	Скорость резания (V), м/мин	Подача на зуб (fz), мм В зависимости от диаметра фрезы d
Оргстекло
Алюминий
Латунь, Бронза
Термопласты
Стеклопластик

Примечание:
Если система СПИД (Станок-Приспособление-Инструмент-Деталь) с низкой жесткостью, то величину скорости резания выбираем ближе минимальным значениям, если система СПИД имеет среднюю и высокую жесткость, то соответственно и величину выбираем ближе к средним и максимальным значениям.

1. Фрезы подбирайте по принципу - наименьшая рабочая длина и наибольший рабочий диаметр необходимый для выполнения конкретной работы (фрезы с избыточной длиной и минимальным диаметром менее жесткие и склоны к образованию вибраций). Также при выборе диаметра фрезы учитывайте возможности станка, т.к. при использовании большого диаметра фрезы у шпинделя и привода станка может не хватить мощности
2. Правильно выбирайте конфигурацию фрезы. Стружечная канавка должна быть больше, чем объем снимаемого материала. Если стружка не будет свободно эвакуироваться из зоны резания, она забьет канал и инструмент начнет продавливать материал, а не резать его.
3. При обработке мягких материалов и материалов склонных к налипанию рекомендуется применять 1-заходные фрезы. Для обработки материалов средней жесткости рекомендуется применять 2-заходные фрезы. При обработке жестких материалов рекомендуется применять 3-х и более заходные фрезы.

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.

Транскрипт

1 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ Методические рекомендации Часть I торцовое фрезерование Расчет режимов резания при торцовом фрезеровании. Методические рекомендации. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1. Элементы теории резания Фрезерование является одним из наиболее распространённых и высокопроизводительных способов механической обработки резанием. Обработка производится многолезвийным инструментом фрезой. При фрезеровании главное движение резания D r вращение инструмента, движение подачи D S перемещение заготовки, на карусельно фрезерных и барабаннофрезерных станках движение подачи может осуществляться вращением заготовки вокруг оси вращающегося барабана или стола, в отдельных случаях движение подачи может осуществляться перемещением инструмента (копировальное фрезерование). Фрезерованием обрабатываются горизонтальные, вертикальные, наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенностью процесса резания при фрезеровании является то, что зубья фрезы не находятся в контакте с обрабатываемой поверхностью всё время. Каждое лезвие фрезы последовательно вступает в процесс резания, изменяя толщину срезаемого слоя от наибольшей к наименьшей, или наоборот. Одновременно в процессе резания могут находиться несколько режущих кромок. Это вызывает ударные

2 нагрузки, неравномерность протекания процесса, вибрации и повышенный износ инструмента, повышенные нагрузки на станок. При обработке цилиндрическими фрезами (режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности) рассматривается два способа обработки (Рис. 1.) в зависимости от направления движения подачи заготовки: встречное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, противоположно направлению движения подачи; попутное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, совпадает с направлением движения подачи. Рис. 1. Схема встречного(а) и попутного(б) фрезерования. При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, силы, действующие на заготовку, стремятся оторвать её от стола, а стол поднять. Это увеличивает зазоры в системе СПИД (станок приспособление инструмент деталь), вызывает вибрации, ухудшает качество обработанной поверхности. Этот способ хорошо применим для обработки заготовок с коркой, производя резание изпод корки, отрывая её, тем самым значительно облегчая резание. Недостатком такого способа является большое скольжение лезвия по предварительно обработанной и наклёпанной поверхности. При наличии некоторого округления режущей кромки она не сразу вступает в процесс резания, а поначалу проскальзывает, вызывая большое трение и износ инструмента по задней поверх

3 ности. Чем меньше толщина срезаемого слоя, тем больше относительная величина проскальзывания, тем большая часть мощности резания расходуется на вредное трение. При попутном фрезеровании этого недостатка нет, но зуб начинает работу с наибольшей толщины срезаемого слоя, что вызывает большие ударные нагрузки, однако исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость поверхности. Силы, действующие на заготовку, прижимают её к столу, а стол к направляющим станины, что уменьшает вибрации и повышает точность обработки Конструкция фрез. Инструментом при фрезеровании являются фрезы (от французского la frais клубника), представляющие собой многолезвийный инструмент, лезвия которого расположены последовательно в направлении главного движения резания, предназначенные для обработки с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью вращения. Фрезы бывают: по форме дисковые, цилиндрические, конические; по конструкции цельные, составные, сборные и насадные, хвостовые; по применяемому материалу режущей кромки быстрорежущие и твердосплавные; по расположению лезвий периферийные, торцовые и периферийноторцовые; по направлению вращения праворежущие и леворежущие; по форме режущей кромки профильные (фасонные и обкаточные), прямозубые, косозубые, с винтовым зубом; по форме задней поверхности зуба затылованные и незатылованные, по назначению концевые, угловые, прорезные, шпоночные, фасонные, резьбовые, модульные и др.

4 Рассмотрим элементы и геометрию фрезы на примере цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями (Рис. 2.). Рис. 2. Элементы цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями. На рис. 2. показаны элементы цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями: передняя поверхность 1, задняя поверхность 4, ленточка 3 (шириной 0,05 0,1 мм), поверхность спинки (затылованная) 5, лезвие 2. Угол, образованный лезвием с осью фрезы, называется углом наклона винтовой канавки, или углом наклона спирали или углом наклона зубьев и обозначается ω. Задний угол α (рис. 2, б) измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, т. е. в плоскости ее торца. Нормальный задний угол αн измеряется в плоскости, перпендикулярной к лезвию. Передний угол γ измеряется в плоскости, перпендикулярной к лезвию. Поперечный передний угол γ" измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы. Передний угол γ облегчает образование и сход стружки, главный задний угол α способствует уменьшению трения задней поверхности по обработанной поверхности заготовки. У незатылованных зубьев передний угол выполняется в пределах γ = 10 о...30 о, задний угол α = 10 о...15 о в зависимости от обрабатываемого материала. У затылованного зуба задняя поверхность выполняется по спирали Архимеда, что обеспечивает ему постоянство профиля сечения при всех переточках инструмента. Затылованный зуб перетачивается только по передней поверхности и выполняется, ввиду сложности, только у профильного инструмента (фасонного

5 и обкаточного), т.е. форма режущей кромки которого определена формой обработанной поверхности. Передний угол затылованных зубьев выполняется, как правило, равным нулю, задний угол имеет значения α = 8 о...12 о. Угол наклона зубьев ω обеспечивает более плавное вхождение лезвия в процесс резания по сравнению с прямыми зубьями и придаёт определённое направление сходу стружки. Зуб торцовой фрезы имеет режущее лезвие более сложной формы. Режущая кромка состоит из главной, переходной и вспомогательной, имеющие главный угол в плане φ, угол в плане переходной режущей кромки φ п и вспомогательный угол в плане φ 1. Геометрические параметры фрезы рассматриваются в статической системе координат. Углы в плане это углы в основной плоскости Р vc. Главный угол в плане φ это угол между рабочей плоскостью Р Sc и плоскостью резания Р nc Величина главного угла в плане определяется исходя из условий резания как у токарного резца, при φ=0 режущая кромка становится только торцовой, а при φ=90 она становится периферийной. Вспомогательный угол в плане φ 1 это угол между рабочей плоскостью Р Sc и вспомогательной плоскостью резания Р" nc, он составляет 5 о...10 о, а угол в плане переходной режущей кромки половину от главного угла в плане. Переходное режущее лезвие повышает прочность зуба. Износ фрез определяется, так же как и при точении, величиной износа по задней поверхности. Для быстрорежущей фрезы допустимая ширина изношенной ленточки по задней поверхности составляет при черновой обработке сталей 0,4...0,6 мм, чугунов 0,5...0,8 мм, при получистовой обработке сталей 0,15...0,25 мм, чугунов 0,2...0,3 мм. Для твёрдосплавной фрезы допустимый износ по задней поверхности составляет 0,5...0,8 мм. Стойкость цилиндрической быстрорежущей фрезы составляет Т = мин, в зависимости от условий обработки, в некоторых случаях достигает 600 мин, стойкость твёрдосплавной фрезы Т= мин. Различают три вида фрезерования периферийное, торцовое и периферийно торцовое. К основным плоскостям и поверхностям, обрабатываемым на консольных фрезерных станках (Рис. 3.), относятся:

6 горизонтальные плоскости; вертикальные плоскости; наклонные плоскости и скосы; комбинированные поверхности; уступы и прямоугольные пазы; фасонные и угловые пазы; пазы типа "ласточкин хвост"; закрытые и открытые шпоночные пазы; пазы под сегментные шпонки; фасонные поверхности; цилиндрические зубчатые колёса методом копирования. Рис. 3. Схема обработки поверхностей заготовок на горизонтально и вертикальнофрезерных станках. Горизонтальные плоскости обрабатываются цилиндрическими (Рис. 3. а) на горизонтальнофрезерных станках и торцовыми (Рис. 3. б) на вертикальнофрезерных станках фрезами. Поскольку у торцовой фрезы одновременно участ

7 вует в резании большее количество зубьев, обработка ими более предпочтительна. Цилиндрическими фрезами обрабатываются, как правило, плоскости шириной до 120 мм. Вертикальные плоскости обрабатывают торцовыми фрезами на горизонтальных станках и концевыми на вертикальных (Рис. 3. в, г). Наклонные плоскости обрабатывают торцовыми и концевыми фрезами на вертикальных станках с поворотом оси шпинделя (Рис. 3. д, е), и на горизонтальных станка угловыми фрезами (Рис. 3. ж). Комбинированные поверхности обрабатывают набором фрез на горизонтальных станках (Рис. 3. з). Уступы и прямоугольные пазы обрабатывают дисковыми (на горизонтальных) и концевыми (на вертикальных) фрезами (Рис. 3. и, к), при этом концевые фрезы допускают большие скорости резания, так как одновременно участвует в работе большее количество зубьев. При обработке пазов дисковые фрезы предпочтительнее. Фасонные и угловые пазы обрабатываются на горизонтальных станках фасонными, одно и двухугловыми фрезами (рис. 3. л, м). Паз типа "ласточкин хвост" и Тобразные пазы обрабатываются на вертикальнофрезерных станках, как правило, за два прохода, сначала концевой фрезой (или на горизонтальнофрезерном станке дисковой фрезой) обрабатывается прямоугольный паз по ширине верхней части. После этого окончательно паз обрабатывается концевой одноугловой и специальной Тобразной (Рис. 3. н, о) фрезой. Закрытые шпоночные пазы обрабатываются концевыми фрезами, а открытые шпоночными на вертикальных станках (Рис. 3. п, р). Пазы для сегментных шпонок обрабатываются на горизонтальнофрезерных станках дисковыми фрезами (Рис. 3. с). Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей обрабатываются на горизонтальных и вертикальных станках фасонными фрезами (Рис. 3. т).

8 Торцовое фрезерование наиболее распространенный и производительный способ обработки плоских поверхностей деталей в условиях серийного и массового производства. 2. ТОРЦОВОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ Основные типы и геометрия торцовых фрез. В большинстве случаев для обработки плоскостей открытых и углублённых применяются торцовые фрезы имеющие периферийные лезвия, т.е. работающие по принципу периферийно торцовых. Конструкции торцовых фрез стандартизованы, основные типы которых приведены в табл.1 /ГОСТ, /. При обработке плоскостей этими фрезами, основную работу по удалению припуска выполняют режущие кромки, расположенные на конической и цилиндрической поверхности. Режущие кромки, расположенные на торце, производят как бы зачистку поверхности, поэтому шероховатость обработанной поверхности получается меньше, чем при фрезеровании цилиндрическими фрезами. В основной плоскости P v рассматриваются углы в плане: главный угол в плане, вспомогательный угол в плане 1 и угол вершины ε. Главный угол в плане это угол между плоскостью резания P n и рабочей плоскостью P S. С уменьшением главного угла в плане при постоянной подаче на зуб и постоянной глубине резания толщина среза уменьшается, а ширина увеличивается, вследствие чего стойкость фрезы повышается. Однако работа фрезы с малым углом в плане (20 0) вызывает возрастание радиальной и осевой составляющих сил резания, что при недостаточно жесткой системе СПИД приводит к вибрациям обрабатываемой заготовки и станка. Поэтому для торцовых твердосплавных фрез при жесткой системе и при глубине резания t = мм принимают угол = При нормальной жесткости системы = ; обычно принимают = Вспомогательный угол в плане 1 у торцовых фрез принимают равным Чем меньше этот угол, тем меньше шероховатость обработанной поверхности.

9 В главной секущей плоскости P τ рассматриваются передний угол и главный задний угол. Передний угол это угол между основной плоскостью P v и передней поверхностью А γ, главный задний угол это угол между плоскостью резания Р n и главной задней поверхностью А α. Передний угол для торцовых твердосплавных фрез = (+10 0)...(20 0). Главный задний угол для торцовых твердосплавных фрез = В плоскости резания рассматривается угол наклона главной режущей кромки. Это угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v. Он оказывает влияние на прочность зуба и стойкость фрезы. У торцовых твердосплавных фрез угол рекомендуется выполнять в пределах от +5 0 до при обработке стали и от 5 0 до при обработке чугуна. Угол наклона винтовых зубьев обеспечивает более равномерное фрезерование и уменьшает мгновенную ширину среза при врезании. Этот угол выбирается в пределах Выбор торцовой фрезы Выбор конструкции фрезы. При выборе конструкции (типа) фрезы предпочтительным является применение сборных конструкций фрез с неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава. Механическое крепление пластин дает возможность поворота их с целью обновления режущей кромки и позволяет использовать фрезы без переточки. После полного износа пластины она заменяется новой. Завод изготовитель снабжает каждую фрезу комплектами запасных пластин. Весь комплект пластин можно заменить непосредственно на станке, при этом затрата времени на замену ножей не превышает минут.

10 Выбор материала режущей части. Фрезы для работы при невысоких скоростях резания и малых подачах изготовляют из быстрорежущих и легированных сталей Р18, ХГ, ХВ9, 9ХС, ХВГ, ХВ5. Фрезы для обработки жаропрочных и нержавеющих сплавов и сталей изготовляют из быстрорежущих сталей Р9К5, Р9К10, Р18Ф2, Р18К5Ф2, а при фрезеровании с ударами из стали марки Р10К5Ф5. Марки твердых сплавов выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и характера обработки (табл.5). для чистовой обработки применяется твёрдый сплав с меньшим содержанием кобальта и большим содержанием карбидов (ВК2, ВК3 Т15К6 и т.д.), а для черновой обработки с большим содержанием кобальта, который придаёт определённую пластичность материалу и способствует лучшей работе при неравномерных и ударных нагрузках (ВК8, ВК10, Т5К10 и т.д.) Выбор типа и диаметра фрезы. Стандартные диаметры фрез (ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ), приведены в таблицах 1...4, их обозначения (для праворежущих торцовых фрез) в таблицах 2, 3 и 4. Леворежущие фрезы изготавливаются по специальному заказу потребителя. Типы торцовых фрез выбирают по условиям обработки из таблицы 1. Размеры фрезы определяются размерами обрабатываемой поверхности и толщиной срезаемого слоя. Диаметр фрезы, для сокращения основного технологического времени и расхода инструментального материала, выбирают с учётом жесткости технологической системы, схемы резания, формы и размеров обрабатываемой заготовки. При торцовом фрезеровании для достижения режимов резания, обеспечивающих наибольшую производительность, диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования B: D = (1,25...1,5) В

11 Выбор геометрических параметров Рекомендуемые значения геометрических параметров режущей части торцовых фрез с пластинами из твердого сплава приведены в табл.6 /4/, а из быстрорежущей стали Р18 в табл. 7 /ГОСТ, / Выбор схемы фрезерования Схемы фрезерования определяется по расположению оси торцовой фрезы заготовки относительно средней линии обрабатываемой поверхности (рис.4.). Различают симметричное и несимметричное торцовое фрезерование. Рис. 4. Схемы торцового фрезерования. а при полном симметричном фрезеровании; б при неполном симметричном фрезеровании; в, г при несимметричном фрезеровании

12 Симметричным называют такое фрезерование, при котором ось торцовой фрезы проходит через среднюю линию обрабатываемой поверхности (рис. 4.а,б). Несимметричным фрезерованием называют такое фрезерование, при котором ось торцовой фрезы смещена относительно средней линии обрабатываемой поверхности (рис. 4.в, 4.г). Симметричное торцовое фрезерование делится на полное, когда диаметр фрезы D равен ширине обрабатываемой поверхности В (рис.4.а)., и неполное, когда D больше В (рис.4.б). Несимметричное торцовое фрезерование может быть встречным или попутным. Отнесение фрезерования к этим разновидностям производят по аналогии с фрезерованием плоскости цилиндрической фрезой. При несимметричном встречном торцовом фрезеровании толщина срезаемого слоя a изменяется от некоторой небольшой величины (зависящей от величины смещения) до наибольшей a max =S z, а затем несколько уменьшается. Смещение зуба фрезы за пределы обрабатываемой поверхности со стороны зуба, начинающего резание, обычно принимается в пределах С 1 = (0,03...0,05) D При несимметричном попутном торцовом фрезеровании (рис.8.в) зуб фрезы начинает работать с толщиной среза близкой к максимальной. Смещение зуба фрезы за пределы обрабатываемой поверхности со стороны зуба, заканчивающего резание, принимается незначительным, близким к нулю) С 2 0. При обработке чугунных заготовок во многих случаях диаметр фрезы меньше ширины обрабатываемой поверхности поскольку чугунные заготовки ввиду хрупкости чугуна, особенно при изготовлении корпусных деталей, выполняются больших габаритов. Торцовое фрезерование чугунных заготовок при B < D ф рекомендуется проводить при симметричном расположении фрезы. При торцовом фрезеровании стальных заготовок обязательным является их несимметричное расположение относительно фрезы, при этом: для заготовок из конструкционных углеродистых и легированных сталей и заготовок имеющих корку (черновое фрезерование) сдвиг заготовок в направле

13 нии врезания зуба фрезы, чем обеспечивается начало резания при малой толщине срезаемого слоя; для заготовок из жаропрочных и коррозийностойких сталей и при чистовом фрезеровании сдвиг заготовки в сторону выхода зуба фрезы из резания, чем обеспечивается выход зуба из резания с минимально возможной толщиной срезаемого слоя. Несоблюдение указанных правил приводит к значительному снижению стойкости фрезы Назначение режима резания К элементам режима резания при фрезеровании относятся (Рис. 5.): глубина резания; скорость резания; подача; ширина фрезерования. Рис. 5 Элементы движений в процессе резания при фрезеровании концевой угловой фрезой.

14 1 направление скорости результирующего движения резания; 2 направление скорости главного движения резания; 3 рабочая плоскость P s ; 4 рассматриваемая точка режущей кромки; 5 направление скорости движения подачи. Глубина резания t определяется как расстояние между точками обрабатываемой и обработанной поверхностей находящихся в плоскости резания и измеренное в направлении, перпендикулярном направлению движения подачи. В отдельных случаях эта величина может измеряться как разность расстояний точек обрабатываемой и обработанной поверхностей до стола станка или до какойлибо другой постоянной базы, параллельной направлению движения подачи. Глубину резания выбирают в зависимости от припуска на обработку, мощности и жесткости станка. Надо стремиться вести черновое и получистовое фрезерование за один проход, если это позволяет мощность станка. Обычно глубина резания составляет мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой. При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0, мм. Независимо от высоты микронеровностей глубина резания не может быть меньшей величины. Режущая кромка имеет некоторый радиус округления, который по мере износа инструмента увеличивается, при малой глубине резания материал поверхностного слоя подминается и подвергается пластическому деформированию. В этом случае резания не происходит. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей R a = 2 0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм. При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами (ГОСТ, ГОСТ). При глубине резания, большей З...4 мм, применяют фрезы с шести, пяти и четырехгранными пластинами (табл.2).

15 При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности: черновое фрезерование R a = 12,5...6,3 мкм (3...4 класс); чистовое фрезерование R a = 3,2...1,6 мкм (5...6 класс); тонкое фрезерование R a = 0,8...0,4 мкм (7...8 класс). Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Число рабочих ходов при чистовой обработке определяется требованием шероховатости поверхности. В производственных условиях при необходимости проведения черновой и чистовой обработки они разделяются на две отдельные операции. Это вызвано следующими соображениями. Черновая и чистовая обработки проводятся с применением различного материала режущей части фрезы и при разных скоростях резания что вызвало бы неоправданно большие затраты времени на переналадку станка, если эти переходы будут выполняться в одной операции. Черновая обработка приводит к большим вибрациям и неравномерным и знакопеременным нагрузкам, это, в свою очередь, приводит к быстрому износу станка и потере точности обработки. Черновая обработка приводит к образованию большого количества стружки, а также абразивной пыли, что требует специальных мер по уборке отходов. Как правило, станки для черновой обработки находятся обособленно от станков, выполняющих окончательную чистовую и тонкую. Подача при фрезеровании это отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой заготовки в направлении движения подачи, к числу оборотов фрезы или к части оборота фрезы, соответствующей угловому шагу зубьев. Таким образом, при фрезеровании рассматривается подача на оборот S o (мм/об) перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее одному обороту фрезы, и подача на зуб S z (мм/зуб) перемещение рас

16 сматриваемой точки заготовки за время, соответствующее повороту фрезы на один угловой шаг зубьев. Помимо этого рассматривается также скорость движения подачи v s (ранее определялась как минутная подача и в старой литературе и на некоторых станках такой термин ещё применяется), измеряемая в мм/мин. Скорость движения подачи это расстояние, пройденное рассматриваемой точкой заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи за минуту. Эта величина используется на станках для наладки на необходимый режим, поскольку у фрезерных станков движение подачи и главное движение резания кинематически не связаны между собой. Применение соотношения скоростей подачи и резания помогает правильно определить величины S o и S z. Используя зависимости: S o = S z z, v s = S o n где z число зубьев фрезы, n число оборотов фрезы (об/мин) определим v s = S o n = S z z n. Исходной величиной при черновом фрезеровании является подача на один зуб S z, так как она определяет жёсткость зуба фрезы. Подачу при черновой обработке выбирают максимально возможной. Ее величина может быть ограничена прочностью механизма подачи станка, прочностью зуба фрезы, жесткостью системы СПИД, прочностью и жесткостью оправки и по другим соображениям. При чистовом фрезеровании определяющей является подача на один оборот фрезы S o, которая влияет на величину шероховатости обработанной поверхности. Рекомендуемые подачи для различных условий резания приведены в таблицах 8, 9, 10. Ширина фрезерования B (мм) величина обрабатываемой поверхности, измеренная в направлении, параллельном оси фрезы при периферийном фрезеровании, и перпендикулярном к направлению движения подачи при торцовом фрезеровании. Ширина фрезерования определяется наименьшей из двух величин: ширины обрабатываемой заготовки и длины или диаметра фрезы. Скорость резания при фрезеровании v определяется как линейная скорость точки фрезы (м/мин). Действительная скорость резания определяется по формуле D n м v,() 1000 мин

17 где D диаметр фрезы (мм) по наиболее удалённой от оси вращения точке режущей кромки, n число оборотов фрезы (мм/об). формуле следующие Допустимая (расчётная) скорость резания определяется по эмпирической v T где Cv коэффициент, характеризующий материал заготовки и фрезы; T стойкость фрезы (мин); t глубина резания (мм); S z подача на зуб (мм/зуб); B ширина фрезерования (мм); Z число зубьев фрезы; D q, m, x, y, u, p показатели степени; m t (м/мин) k v общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки. Величины C v q, m, x, y, u, p приведены в табл.11. x C v S y z q B u z Средние значения периода стойкости торцовых фрез при диаметре фрезы p k v Таблица Диаметр фрезы (мм) Стойкость (мин) Общий поправочный коэффициент K v. Всякая эмпирическая формула определяется при постоянстве некоторых факторов. В данном случае этими факторами являются физико механические сойства заготовки и материала режущей части инструмента, геометрические параметры инструмента и т.д. В каждом конкретном случае эти параметры меняются. Для учёта этих изменений и вводится общий поправочный коэффициент K v, который представляет собой произведение

18 отдельных поправочных коэффициентов, Каждый из которых отражает изменение, относительно исходных, отдельных параметров /5/ : K v = K v K пv K иv K v, K v коэффициент, учитывающий физикомеханические свойства обрабатываемого материала, таблицы 12, 13; K пv коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя заготовки, таблица 14; K иv коэффициент, учитывающий инструментальный материал, таблица 15; K v коэффициент, учитывающий величину главного угла в плане, Таблица K v 1,6 1,25 1,1 1,0 0,93 0,87 Зная допустимую (расчетную) скорость резания v, определяют расчетную частоту вращения фрезы 1000v n D где n число оборотов фрезы, мин 1 ; D диаметр фрезы, мм. По паспорту станка выбирают такую ступень скорости, при которой число оборотов фрезы будет равно расчётному или меньше его, т.е. n ф n, где n ф фактическое число оборотов фрезы, которое должно быть установлено на станке. Допускается применение такой ступени скорости, при которой увеличение фактического числа оборотов по отношению к расчетному будет не более 5%. По выбранному числу оборотов шпинделя станка уточняют фактическую скорость резания D nф м vф,() 1000 мин и определяют скорость движения подачи (минутную подачу):

19 v S (S м) = S z z n ф = S о n ф (мм/мин.) Затем по паспорту станка выбирают наиболее подходящее значение ближайшее меньшие или равное расчётной величине Проверка выбранного режима резания Выбранный режим резания проверяют по использованию мощности на шпинделе станка и по усилию, необходимому для осуществления движения подачи. Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: N р N шп, где N р эффективная мощность резания, квт; N шп допустимая мощность на шпинделе, определяемая по мощности привода, квт. Приводом станка является совокупность механизмов от источника движения до рабочего органа. Приводом главного движения резания является совокупность механизмов от электродвигателя до шпинделя станка, а его мощность определится исходя из мощности электродвигателя и потерь в механизмах. Мощность на шпинделе определится по формуле N шп = N э, где N э мощность электродвигателя привода главного движения резания, квт, КПД механизмов привода станка, = 0,7... 0,8. Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле N M кр n,(квт) где М кр крутящий момент на шпинделе, Нм, n число оборотов фрезы, мин 1. Крутящий момент на шпинделе станка определится по формуле: М кр Р z D,(Нм)

20 фрезы, мм. формуле 2 где Р z главная составляющая (касательная) силы резания, Н; D диаметр Главная составляющая силы резания P z при фрезеровании определяется по x y u C p t S B z Pz 10 K q w p D n где C p коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия; K p общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение коэффициентов, отражающих состояние отдельных параметров, влияющих на величину силы резания, K р = K р K vр K р K v, K р коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки (табл.17); табл.16. K vр коэффициент, учитывающий скорость резания (табл.18); K р коэффициент, учитывающий величину переднего угла (табл.19) ; K р коэффициент, учитывающий величину угла в плане (табл.19). Значения коэффициента С р и показателей степеней x, y, u, q, w приведены в Величина радиальной составляющей силы резания Р y может быть определена по соотношению Р y 0,4 Р z. Если условие N р N шп не выдерживается, то необходимо уменьшить скорость резания или изменить другие параметры резания. При фрезеровании имеет большое значение представление силы резания по вертикальной P в и горизонтальной Р г составляющим. Горизонтальная составляющая силы резания Р г представляет собой силу, которую необходимо приложить для обеспечения движения подачи, она должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка: Р г Р доп, Н.

21 где Р доп наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи станка (Н), берется из паспортных данных станка (табл.20). Горизонтальная составляющая силы резания определяется из приведённых ниже соотношений и зависит от вида торцового фрезерования /5/: при симметричном фрезеровании Р г = (0,3...0,4) Р z ; при несимметричном встречном Р г = (0,6...0,8) Р z ; при несимметричном попутном Р г = (0,2...0,3) Р z ; Если условие Р г Р доп не выдерживается, необходимо уменьшить силу резания Р z за счет уменьшения подачи на зуб S z и, соответственно, скорости движения подачи v S (минутной подачи S м) Расчёт времени выполнения операции и использования оборудования Штучное время Т шт время, затрачиваемое на выполнение операции, определяется как интервал времени, равный отношению цикла технологической операции к числу одновременно изготовляемых изделий и рассчитывается как сумма составляющих Т шт = Т о + Т всп + Т обс + Т отд, (мин) где Т о основное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на изменение и последующее определение состояние предмета труда, т.е. время непосредственного воздействия инструмента на заготовку; Т всп вспомогательное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на выполнение приёмов, необходимых для обеспечения непосредственного воздействия на заготовку. Т обс время обслуживания рабочего места, это часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание средств технологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим местом. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробование станка, раскладка и уборка инструмента, смазка и очистка

22 станка) и времени технического обслуживания (регулирование и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, правка шлифовальных кругов и т.п.); Т отд время на личные потребности, это часть штучного времени, затрачиваемая человеком на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный отдых; Основное время Основное время при фрезеровании равно отношению длины пути, пройденного фрезой, за число рабочих ходов к скорости движения подачи, и определяется по формуле T o L i v S (l l) 1 l2 i v (мин) где L общая длина прохода фрезы в направлении подачи, мм; i число рабочих ходов; l длина обрабатываемой заготовки, мм; l 1 величина врезания фрезы, мм; l 2 величина перебега фрезы, мм; l 2 = мм. Величина врезания l 1 при фрезеровании торцовыми фрезами определяется из условий: при симметричном неполном (для случая на рис.2а): 2 2 l1 0,5 (D D B); при несимметричном встречном (для случая на рис.2б): l1 0,5 D С1 (D С1); при несимметричном попутном (для случая на рис.2в): l 1 = 0,5 D, где D диаметр фрезы, мм; В ширина заготовки, мм; C 1 величина смещения фрезы относительно торца заготовки (рис.2б). S

23 .6.2 Вспомогательное время. 2 К этому времени относится время, затрачиваемое на установку, закрепление, снятие заготовки (табл. 21), время на управление станком при подготовке рабочего хода (табл. 22), выполнение измерений в процессе обработки (табл. 23) Оперативное время. Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем: T оп = Т о + Т всп. Оперативное время является основным составляющим штучного времени Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности часто берут в процентах от оперативного времени: Т обс = (3...8 %) T оп; Т отд = (4...9 %) T оп; Т обс + Т отд 10% T оп Штучно калькуляционное время Для определения нормы времени времени выполнения определённого объёма работ в конкретных производственных условиях одним или несколькими рабочими, необходимо определить штучно калькуляционное время Т шк, в которое входит, помимо штучного времени, ещё и время на подготовку рабочих и средств производства к выполнению технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после её окончания подготовительно заключительное время Т пз. Это время необходимо для получения задания, приспособлений, оснастки, инструмента, установки их, для наладки станка на выполнение операции, снятие всех средств оснащения и сдачи их (табл.24). В штучно калькуляционное время подготовительно заключительное время входит как доля его, приходящаяся на одну заготовку. Чем большее число заготовок n обрабатывается

24 с одной наладки станка (с одного установа, в одной операции) тем меньшая часть подготовительно заключительного времени входит в состав штучно калькуляционного. Т пз Т шк Т шт n В массовом производстве Т пз принимается равным нулю, так как практически вся работа выполняется при одной наладке станка Расчёт потребности в оборудовании. Расчетное количество станков (Z) для выполнения определенной операции рассчитывается по формуле Т шт П z, Т см 60 где Т шт штучное время, мин; П программа выполнения деталей в смену, шт.; Т см время работы станка в смену, ч. В расчётах принимается время работы станка в смену Т см = 8 часов, в реальных условиях на каждом предприятии это время может приниматься иным Техникоэкономическая эффективность. Оценку техникоэкономической эффективности технологической операции проводят по ряду коэффициентов, в числе которых: коэффициент основного времени и коэффициент использования станка по мощности /7, 8, 9/. Коэффициент основного времени К о определяет его долю в общем времени, затрачиваемом на выполнение операции К о Т Т шт где Kо коэффициент основного времени /9/. о

25 Чем выше K о, тем лучше построен технологический процесс, поскольку больше времени, отведённого на операцию, станок работает, а не простаивает, т.е. в этом случае уменьшается доля вспомогательного времени. Ориентировочно величина коэффициента K о для разных станков находится в следующих пределах протяжные станки K о = 0,35...0,945; фрезерные непрерывного действия K о = 0,85...0,90; остальные K о = 0,35...0,90. Если коэффициент основного времени Kо ниже этих величин, то необходимо разработать мероприятия по уменьшению вспомогательного времени (применение быстродействующих приспособлений, автоматизация измерений детали, совмещение основного и вспомогательного времени и др.). Коэффициент использования станка по мощности К N определяется как K N N N ст P де K N коэффициент использования станка по мощности /9/; N Р мощность резания, квт (в расчёте принимают ту часть технологической операции, которая происходит с наибольшими затратами мощности резания); N ст мощность главного привода станка, квт; КПД станка. Чем K N ближе к 1, тем более полно используется мощность станка. При неполной загрузке станка ухудшается показатель использования электроэнергии. Полная электрическая мощность, потребляемая из сети, S распределяется на активную P и реактивную Q. Их соотношения определяются как P P P Scos; S ; cos cos S При полной загрузке электродвигателя значение cosφ не будет равно 1, т.е. при этом из сети расходуется также и реактивная энергия. С учётом используемых электродвигателей примерные значения cosφ будут следующими: при за

26 грузке 100% cosφ=0,85, при загрузке 50% 0,7, при загрузке 20% 0,5, и на холостом ходу 0,2 этой величины. Рассмотрим пример правильности применения ряда фрезерных станков (моделей 6Р13, 6Н13, 6Р12, 6Н12, 6Р11), если мощность потребная на резание составляет N рез =3,2 квт. Показатели Модели фрезерных станков 6Р13 6Н13 6Р12 6Н12 6Р11 Мощность эл. двигателя N эд 11,0 10,0 7,5 7,0 5,5 Мощность холостого хода N хх 2,200 2,500 2,250 1,750 1,100 Мощность резания N рез 3,200 3,200 3,200 3,200 3,200 Активная мощность P=N хх +N рез 5,400 5,700 5,450 4,950 4,300 Коэффициент использования K N 0,491 0,570 0,727 0,707 0,782 мощности электро двигателя Косинус фи cos φ 0,585 0,635 0,718 0,708 0,740 Полная потребляемая мощность S 9,231 8,976 7,591 6,992 5,811 Коэффициент эффективности К эф 0,585 0,635 0,718 0,708 0,740 потребляемой электр. мощности Излишне использованная N из 3,831 3,276 2,141 2,042 1,511 мощность из электросети Неоправданные затраты электрической мощности N неоп 2,320 1,766 0,630 0,531 0,000 Из приведённого примера видно, что неправильный выбор станка приводит к таким перерасходам электроэнергии, которые могут быть сопоставлены с мощностью резания.

27 В целях погашения излишне используемой реактивной мощности, за которую предприятия платят значительные штрафы, необходимо создавать специальные устройства для её погашения емкостной мощностью. 3. ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕЗАНИЯ 3.1. Условия задачи Исходные данные. Исходными данными для расчёта режима резания являются: материал заготовки поковка из стали 20Х; предел прочности материала заготовки в = 800 МПа (80 кг/мм 2); ширина обрабатываемой поверхности заготовки, В 100 мм; длина обрабатываемой поверхности заготовки, L 800 мм; требуемая шероховатость обработанной поверхности, R a 0,8 мкм (7 класс шероховатости); общий припуск на обработку, h 6 мм; средняя дневная программа производства по данной операции, П 200 шт Цель расчётов. В результате проведённых расчётов необходимо: выбрать фрезу по элементам и геометрическим параметрам; выбрать фрезерный станок; рассчитать величины элементов режима резания глубина резания t, подача S, скорость резания v; провести проверку выбранного режима резания по мощности привода и прочности механизма подачи станка; произвести расчёт времени, необходимого для выполнения операции; произвести расчёт необходимого количества станков; провести проверку эффективности выбранного режима резания и подбора оборудования.

28 3.2. Порядок расчета Выбор режущего инструмента и оборудования. Исходя из общего припуска на обработку h = 6 мм и требований к шероховатости поверхности, фрезерование ведем в два перехода: черновой и чистовой. По таблице 1 определяем тип фрезы выбираем торцовую фрезу с многогранными твердосплавными пластинками по ГОСТ Диаметр фрезы выбираем из соотношения: D = (1,25...1,5) В = 1,4 100 = 140 мм Выбор фрезы уточняем по таблицам 1, 2, 3, 4 ГОСТ, диаметр D = 125 мм, число зубьев z = 12, пятигранные пластинки, условное обозначение Материал режущей части фрезы выбираем по таблице 5 для чернового фрезерования углеродистой и легированной незакалённой стали Т5К10, для чистового фрезерования Т15К6. Геометрические параметры фрезы выбираем по таблицам 6 и 7 для фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 6) при обработке стали конструкционной углеродистой с σв 800 МПа и подачей для чернового фрезерования > 0,25 мм/зуб: = 5 0 ; = 8 0 ; = 45 0 ; о = 22,5 0 ; 1 = 5 0 ; = 14 0 ; для чистового фрезерования с подачей < 0,25 мм/зуб: = 5 0 ; = 15 0 ; = 60 0 ; о = 30 0 ; 1 = 5 0 ; = Черновое фрезерование производим по схеме несимметричное встречное (Рис. 4), чистовое несимметричное попутное (Рис. 4). Предварительно принимаем проведение работ на вертикально фрезерном станке 6Р13, паспортные данные в таблице Расчёт элементов режима резания Назначение глубины резания. При назначении глубины резания в первую очередь из общего припуска выделяется та его часть, которая остаётся для проведения чистовой обработки t 2

29 = 1 мм. Чистовое фрезерование проводится за 1 рабочий ход i 2 = 1. Отсюда припуск h 1 при черновом фрезеровании составит: h 1 = 6 1 = 5 мм. Для снятия этого припуска достаточно одного рабочего хода, поэтому принимаем число рабочих ходов при черновом фрезеровании i 1 = 1. Тогда глубина резания t 1 при черновом фрезеровании составит t 1 = h 1 / i 1 = 5 / 1 = 5 мм Назначение подачи. Подачу при черновом фрезеровании выбираем из таблиц 8 и 9. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 8) с мощностью станка > 10 квт при несимметричном встречном фрезеровании для пластинки Т5К10 подача на зуб находится в пределах S z1 = 0,32 0,40 мм/зуб. Принимаем меньшую величину для гарантированного обеспечения условия по мощности на шпинделе S z1 = 0,32 мм/зуб, подача на оборот составит. S о1 = S z1 z =0,32 12 = 3,84 мм/об. Подачу при чистовом фрезеровании выбираем по таблице 10. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (часть Б) с материалом, имеющим σ в 700 МПа с шероховатостью обработанной поверхности R a = 0,8 мкм с углом 1 = 5 0 подача на оборот фрезы находится в пределах S о2 = 0,30 0,20 мм/об. Принимаем большую величину для повышения производительности процесса S о2 = 0,30 мм/об. При этом подача не зуб составит S z2 = S о2 / z = 0,30 / 12 = 0,025 мм/зуб Определение скорости резания. Скорость резания определяем по формуле: v T m t Значения коэффициента C v и показателей степени определяем по таблице 11. Для чернового и чистового фрезерования конструкционной углеродистой стали с σ в 750 МПа с применением твёрдосплавных пластин: x C v = 332, q = 0,2; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0. C v S D y z q B u z P K v

30 Принимаем Т = 180 мин, п. 2.4 таблица 1. Общий поправочный коэффициент Kv = K v K пv K иv K v Кv находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула К v = К г (750/ в) nv. По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с σ в > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава К г = 1, n v = 1. Тогда К v1,2 = 1 (750/800) 1,0 = 0,938. K v находим по таблице для чернового фрезерования при = 45 о K v1 = 1,1; для чистового фрезерования при = 60 о K v2 = 1,0. K пv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании поковки K пv1 = 0,8, при чистовом фрезеровании без корки K пv2 = 1. Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании K иv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании K иv2 = 1. Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен K v1 = 0,938 1,1 0,8 0,65 = 0,535. Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен K v2 = 0,938 1,0 1,0 1,0 = 0,938. Скорость резания при черновом фрезеровании равна v ,2 5 0,32 0,4 0,626 0,535 0,535 2,8251,1750,634 2,832 0,535 88,24 м/мин 5,286 Скорость резания при чистовом фрезеровании равна: 0 v ,2 1 0,025 0,4 0,832 0,25 м/мин 1,625 Расчетное число оборотов фрезы определяем для чернового и чистового фрезерования по выражению 0,626 0,938 0,938 2,8251 0,229 2,5121

31 n ,24 3, v n D 224,82 об/мин об/мин n 2 (мин 1) ,25 3,16 об/мин Уточнение режимов резания По паспорту станка 6Р13 уточняем возможную настройку числа оборотов фрезы и находим фактические значения для черновой обработки n ф1 = 200 мин 1, для чистовой обработки n ф2 = 1050 мин 1, т.е. выбираем ближайшие наименьшие значения от расчётных. В результате этого изменится и фактическая скорость резания, которая составит при черновой обработке v ф1 = πdn/1000 = 3, /1000 = 78,50 м/мин, а при чистовой обработке v ф2 = πdn/1000 = 3, /1000 = 412,12 м/мин. Для уточнения величин подач необходимо рассчитать скорость движения подачи v S по величине подачи на зуб и на оборот v S = S o n = S z z n; v S1 = 0, = 768 мм/мин; v S2 = 0, = 315 мм/мин. По паспорту станка находим возможную настройку на скорость движения подачи, выбирая ближайшие наименьшие значения, v S1 = 800 мм/мин, поскольку эта величина только на 4,17% выше расчётной и v S2 = 315 мм/мин. Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот S oф1 = 800 / 200 = 4 мм/об; S oф2 = 315 / 1050 = 0,3 мм/об; S zф1 = 4 / 12 = 0,333 мм/зуб; S zф2 = 0,3 / 12 = 0,025 мм/зуб; Проверка выбранного режима резания Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи. Поскольку нагрузки на станок при черновой обработке значительно выше, чем при чистовой, проверку выбранного режима резания проводим для чернового фрезерования.

32 Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: N р N шп. Мощность на шпинделе N шп = N э = 11 0,8 = 8,8 квт. Мощность резания при черновом фрезеровании определится по формуле M кр1 nф 1 Pz1 vф 1 N р Крутящий момент определится по формуле (квт) Dф Mкр1 Pz 1 (Нм) Главная составляющая силы резания определяется по формуле P z1 10C p t x 1 q D S n Значение коэффициента Ср и показателей степеней x, y, u, q, w находим по таблице 16: Ср = 825; x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2. При затуплении фрезы до допустимой величины сила резания возрастает по стали с σв > 600 МПа в 1,3 1,4 раза. Принимаем увеличение в 1,3 раза. Общий поправочный коэффициент K р = K р K vр K р K р. К р определяем по таблице 17 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей К р = (в /750) np, показатель степени n p = 0,3, тогда К р = (800/750)0,3 = 1,02. K vр определяем по таблице 18 для черновой обработки при скорости резания до 100 м/мин при отрицательных значениях переднего угла K vр1 = 1, для чистовой обработки при скорости резания до 600 м/мин K vр2 = 0,71. K р и K р определяем по таблице 19. При = 5 о Kр = 1,20 и при = 45о K р1 = 1,06, при = 60 о K р2 = 1,0. Величина общего поправочного коэффициента составит К р1 = 1,02 1 1,20 1,06 = 1,297; К р2 = 1,02 0,71 1,20 1,0 = 0,869 Главная составляющая силы резания при черновом фрезеровании составит y ф1 w ф1 B u z K p (Н) P z 1 1 0,75 1,439158,4912 1,3 1,297 1,686 1,3 0,09 2,45 1,7 (Н) 1535,08

33 Крутящий момент определится как 37826,7 125 M кр,17 (Нм) Мощность резания при черновом фрезеровании определится как Условие правильности выбора режима резания по мощности привода N р N шп не соблюдается, поскольку 48,51 8,8, это означает, что выбранный режим резания не может быть осуществлен на данном станке. Наиболее эффективно снижение мощности резания за счёт уменьшения скорости резания, а также уменьшения подачи на зуб. Мощность резания необходимо уменьшить в 5,5 раза, для этого скорость резания уменьшим за счёт уменьшения числа оборотов фрезы с 200 до 40 об/мин с 78,5 м/мин до 14,26 м/мин. Скорость движения подачи при этом снизится с 768 мм/мин до v S1 = 0, = 153,6 мм/мин. Поскольку изменение глубины резания приведёт к необходимости проведения второго рабочего хода, изменим величину скорости движения подачи до 125 мм/мин (таблица 20), при этом подача на зуб фрезы составит S z1 = 125/12 40 = 0,26 мм/зуб. 2364, Подставив новое значение подачи на зуб в формулу расчёта главной составляющей силы резания получим P z1 = 31405,6 Н, крутящий момент станет равным М кр1 = 1960,3 Нм, мощность резания N р1 = 8,04 квт, что удовлетворяет требованиям по мощности привода. Вторым условием является то, что горизонтальная составляющая силы резания (усилие подачи) должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка: Р г Р доп. Для станка 6Р13 Р доп = Н. Горизонтальная составляющая силы резания Рг при условии несимметричного встречного чернового фрезерования 37826,7 78, N р 1 Р г = 0,6 Р z1 = 0,3 = 18818,58 Н. 48,51 (квт) Так как условие Р г Р доп не соблюдается (18818,), выбранный режим резания не удовлетворяет условию прочности механизма продольной по

34 дачи станка. Для снижения горизонтальной составляющей силы резания необходимо уменьшить подачу на зуб фрезы. Представим формулу расчёта главной составляющей силы резания в виде P 1 0,75 1, Sz , 75 1,3 1,6 S 1,3 0,2 z z1 Н Наибольшее допустимое механизмом подачи значение главной составляющей силы резания должно быть не больше P z1 P доп / 0, / 0, Н. Из этого условия находим S z S 0,75 z 1 0,192 мм/зу б 86165,6 По вновь выбранному значению S z1 определяем v s1 = 0, = 92,16 мм/мин, ближайшее меньшее значение на станке v s1 = 80 мм/мин. Фактическая подача на оборот фрезы составит S oф = 2 мм/об, фактическая подача на зуб фрезы составит S zф = 0,167 мм/зуб. В связи с многократным превышением показателей первого расчёта над допустимыми необходимо провести проверку правильности выбора режима резания при чистовом переходе. P z 2 1 0,75 1,4912 1,3 0,869 1,1297 1,3 0,09 4,08 1,0 (Н) 2139,0 Главная составляющая силы резания при чистовой обработке значительно ниже допустимых величин, в связи с чем корректировать расчёт не требуется. () Окончательно данные расчёта сведены в таблице Наименование показателей Единицы измерения Для перехода черново го Глубина резания t мм 5 1 чистово го Расчётная подача на зуб фрезы S z мм/зуб 0,323 0,025 Расчётная подача на оборот фрезы S o мм/об 3,84 0,3 Расчётная скорость резания v м/мин 88,24 503,25

35 Расчётное число оборотов фрезы n об/мин 224,16 Фактическое число оборотов фрезы n ф об/мин Фактическая скорость резания v ф м/мин 78,50 412,12 Расчётная скорость движения подачи v S мм/мин Фактическая скорость движения подачи v Sф мм/мин Фактическая подача на оборот фрезы S oф мм/об 4 0,3 Фактическая подача на зуб фрезы S zф мм/зуб 0,333 0,025 Главная составляющая силы резания P z Н 37826,7 521 Крутящий момент М кр Нм 2364,17 Мощность резания N квт 48,51 Первая корректировка режима резания Фактическое число оборотов фрезы n ф об/мин 40 Фактическая скорость резания v ф м/мин 15,7 Расчётная скорость движения подачи v S мм/мин 159,84 Фактическая скорость движения подачи v Sф мм/мин 160 Главная составляющая силы резания P z Н 31364,3 Крутящий момент М кр Нм 1960,3 Мощность резания N квт 8,08 Горизонтальня составл. силы резания P г Н 18818,5 Вторая корректировка режима резания Расчётная подача на зуб фрезы S z мм/зуб 0,192 Расчётная скорость движения подачи v S мм/мин 92,16 Фактическая скорость движения подачи v Sф мм/мин 80 Фактическая подача на оборот S oф мм/об 2 Фактическая подача на зуб S zф мм/зуб 0,167 8 Таким образом станок налаживается по следующим величинам: Черновой переход n ф1 = 40 мин 1, v S1 = 80 мм/мин; Чистовой переход n ф2 = 1050 мин 1, v S2 = 315 мм/мин.

Т е м а 7. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ФРЕЗЕРОВАНИЕМ Цель - изучение технологических возможностей формообразования поверхностей фрезерованием, основных узлов фрезерных станков и их назначения, инструмента для

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ОБРАБОТКА НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ Цель работы: ознакомление студентов с основами процесса фрезерования, устройством фрезерного станка, режущим инструментом и приспособлениями. Выбор

4 ПРОЦЕСС ТОЧЕНИЯ Токарная обработка является наиболее простым и показательным процессом, на основе которого, далее изучаются более сложные виды обработки. Режущий инструмент токарный резец представляет

Being the best through innovation ИЗ 1 Геометрия и конструкция концевых фрез Общая длина Длина режущей части Лыска (хвостовик Weldon) Резьба (резьбовой хвостовик) Диаметр фрезы Диаметр хвостовика Угол

Практическая работа 4 Расчёт нормы времени на зуборезные работы Цель работы Закрепление теоретических знаний, приобретение навыков нормирования зубофрезерной и зубодолбёжной операций для заданной детали

Геометрия концевой фрезы Величина затылованной части Ширина ленточки Угол наклона винтовой канавки Вспомогательная режущая кромка Диаметр сердцевины Величина падения затылка Задняя поверхность Главная

Оглавление Определение сил, действующих при точении и мощности.... 3 Расчет режима резания при точении аналитическим способом... 5 Расчет параметров режима резания при точении с помощью нормативносправочной

Резников Л.А. Резание материалов: Сборник задач. Тольятти: ТГУ, 006. ДЕФОРМАЦИИ И СИЛЫ ПРИ РЕЗАНИИ ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ.. О б о з н а ч е н и я В рисунках, пояснительном тексте, задачах, заданиях и решениях

Leс_15_TKMiM_1АА_AD_LNA_08_12_2016 Содержание 15.1. Резцы 15.2. Инструменты для обработки отверстий 15.3. Фрезы Контрольные вопросы Задания для самостоятельной работы Cписок литературы По назначению (или

A. КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ И СЕЧЕНИЕ СРЕЗА ПРИ РАБОТЕ ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ.. О б о з н а ч е н и я В рисунках, пояснительном тексте, задачах, заданиях и решениях гл. использованы обозначения, приведенные

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ. ОП.05 «Общие основы технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках» Наименование разделов и тем Тема 1. Физические основы процесса резания

ЗЕНКЕРЫ Зенкep многолезвийный режущий инструмент, предназначенный для предварительной или окончательной обработки просверленных, штампованных или отлитых отверстий Основные особенности и отличия зенкера

5.3. Сверление Сверление распространенный метод получения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия

Характеристика лезвия Лекция 2 1. Координатные плоскости. Системы координат Координатные плоскости. Лезвия режущих инструментов при проектировании, изготовлении и эксплуатации рассматривают в прямоугольной

Выбор режимов резания для начинающих, и не только. Размещено на сайте http://et-rus.ru/ Ситуация типовая: мы уверены, что купленный нами дорогой инструмент работу выполнит вместо нас. всю Инструмент стоит

Исследование в области технологического обеспечения качества при обработке поверхностей деталей на вертикально-фрезерных станках. Часть 2. Исследование схем обработки различных поверхностей деталей концевыми

УДК 621.9.022.2 ВЫБОР РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ПЛОСКОСТЕЙ ТОРЦЕВЫМИ ФРЕЗАМИ, ОСНАЩЕННЫМИ ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ПЛАСТИНКАМИ САМСОНОВ В. А., ДАНИЛЕНКО Б.Д. [email protected] Представлены краткие рекомендации

Практическая работа 1 Расчёт нормы времени на токарные работы 1 Цель работы Закрепление теоретических знаний, приобретение навыков нормирования токарной операции для заданной детали в различных организационнотехнических

Министерство образования Российской Федерации Саратовский государственный технический университет Технологический институт ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФРЕЗ Методические указания к лабораторной работе по курсу

Lab_2_1AA_AD_TKMiM_LNA_26_09_2016 Доцент Лалазарова Н.А. В лработе использованы материалы проф. Мощенка В.И. Токарно-винторезный станок 1К62 Цель работы ознакомиться с видами работ, какие выполняют на

При обработке поверхностей фрезерованием главным движением резания является вращение фрезы, а обрабатываемой заготовке или инструменту сообщается поступательное движение по прямой, окружности или заданной

Технико-коммерческое предложение на приспособления и принадлежности к станку заточному для дереворежущего инструмента модели ВЗ-384 1.Цена, условия и срок поставки. Цены на приспособления указаны в прайс-листе.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ... 1. Обработка торцовыми фрезами, оснащенными твердым сплавом.... Фрезерование торцовыми фрезами, оснащенными пластинами из сверхтвердых материалов и режущей керамики...8 3. Фрезерование

Наименование: Приспособления и принадлежности к заточному станку для дереворежущего инструмента B3-384 Модель: ВЗ-318.П..., В3-384.П..., 3Е642Е.П... заточные станки с ЧПУ зубошлифовальные станки с ЧПУ

Обработка отверстий сверлами c неперетачиваемыми сменными многогранными пластинами (МНП) Сверление сверлами c неперетачиваемыми сменными многогранными пластинами наиболее производительный и экономичный

Федеральное агентство по образованию Московский государственный технический университет «МАМИ» Кафедра «Технология машиностроения» СмелянскийВ.М. Мишин В.Н. УТВЕРЖДЕНО методической комиссией по специальности

Определение исходных параметров и характеристик формирующих режущий инструмент К.т.н., доц. Бухтеева И.В., Нешик В.И. Металлорежущие инструменты играютогромную роль и ни одна его отрасль не может обойтись

Лабораторная работа 1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ Цель работы изучение классификации и геометрии токарных резцов и прибора для измерения углов. 1.

Технология обработки фасонных поверхностей (на примере лопаток турбин) Саминская Галина Григорьевна, преподаватель технических специальных дисциплин ПУ-43 г. Санкт-Петербурга Турбинные лопатки являются

«Утверждаю» Ректор университета А. В. Лагерев «19» 09 2007 г. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ГЕОМЕТРИЯ Методические указания к выполнению лабораторной

Известия Челябинского научного центра, вып. 3 (33), 26 ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ УДК 621.9 РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВЕННО СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ИМЕЮЩИХ СТУПЕНЧАТЫЙ ПРИПУСК

Лабораторная работа 1 Определение жесткости технологической системы при обработке деталей методом прямой и обратной подач 1. Цель работы Работа предусматривает ознакомление с методикой определения жесткости

Нагрузки при работе фрезы и динамическое уравновешивание ее вращающейся массы. Процесс резания ПВХ профиля фрезой носит прерывистый характер, поскольку зубья фрезы последовательно входят в обрабатываемый

Задание 1 ТОКАРНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТАНОК Т280 Токарно-винторезный станок Т280 Цель работы ознакомиться с классификацией станков изучить устройство токарного универсального станка и получить навыки точения

1. Глебов, И.Т. Резание древесины /И.Т. Глебов. СПб: Издательство «Лань», 010. 56 с.. Глебов, И.Т. Решение задач по резанию древесины /И.Т. Глебов. СПб: Издательство «Лань», 01. 56 с. УДК 674.06 Глебов

Теоретическое задание заключительного этапа Всероссийской олимпиады профессионального мастерства обучающихся по специальности среднего профессионального образования 15.02.08 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Вопросы

При выборе связки абразивного инструмента следует учитывать, что каждый вид связки имеет свои особенности и преимущества, что определяет режущие свойства инструмента, а следовательно, и область его применения.

Наименование: Приспособления и принадлежности к заточному станку ВЗ-818, поставляемые за отдельную плату Модель: ВЗ-318.П и 3E642E.П заточные станки с ЧПУ зубошлифовальные станки с ЧПУ шлицешлифовальные

Федеральное агентство по образованию Архангельский государственный технический университет ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Изготовление деталей литьем Механическая обработка отливок Методические

189 а) 1 2 б) 1 2 Рис. 3.29. Формование изделий методом штамповки: а объемная штамповка; б плоская штамповка; 1 заготовка; 2 изделие Метод штамповки отличается высокой производительностью, однако связан

Т е м а 6. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ Цель изучение технологических возможностей лезвийной обработки отверстий на вертикально сверлильных и координатно расточных станках, основных узлов станков и их назначения,

В. В. Демидов, Г. И. Киреев, М. Ю. Смирнов РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК ЧАСТЬ 1 ВНУТРЕННИЕ КРУГЛЫЕ ПРОТЯЖКИ Ульяновск 2005 1 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение

«Утверждаю» Ректор университета А. В. Лагерев 2007 г. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ Методические указания к выполнению лабораторной работы 9 для студентов

«Смоленский промышленно-экономический колледж» Тесты по дисциплине «Технология машиностроительного производства» специальность 151001 Технология машиностроения Смоленск Уровень А 1. Массовое производство

ГОСТ 19274-73 Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внутреннего зацепления. Расчет геометрии Принявший орган: Госстандарт СССР Дата введения 01.01.1975 Постановлением Государственного комитета

Карусельные станки серии С52 Станок С5225 С5231 С5240 С5250 С5263 Максимальный диаметр точения, мм 2500 3150 4000 5000 6300 Диаметр рабочего стола планшайба, мм 2250 2830 2830 4500 4500 Конус шпинделя

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Расчет режимов резания для обработки заготовок на металлорежущих станках является заключительной основной задачей в разделе "Обработка материалов резанием". Обеспечение производительной

Т е м а 1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗАНИЕМ Цель изучение кинематики формообразования поверхностей резанием, основных элементов и геометрических параметров режущего инструмента. Содержание

ФІЗИКА ТА МЕХАНІКА ПРОЦЕСІВ ОБРОБКИ МАТЕРІАЛІВ УДК 6.9 Ю. Н. ВНУКОВ, д-р техн. наук, А. Г. САРЖИНСКАЯ, Запорожье, Украина ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СОСТАВЛЯЮЩИХ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОРЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ СФЕРИЧЕСКИМИ

Министерство образования и науки российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный машиностроительный

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.КОРОЛЕВА"

Концевой цельнотвердосплавный инструмент При обработке деталей из нержавеющих и жаропрочных сталей повышенной прочности, жаропрочных и титановых сплавов и высокопрочных сталей использование быстрорежущих

«Утверждаю» Ректор университета А. В. Лагерев «25» 5 2007 г. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ Методические указания к выполнению лабораторной работы 10 для

Новинка! Новые возможности обработки шлицев и зубчатых колес резьбовыми фрезами VARGUS ЛИДЕР В РЕЗЬБОНАРЕЗАНИИ Компания VARGUS мировой лидер в области разработки, производства и поставок высококачественного

B УДК 674.023:621.9 ПРОДОЛЬНОЕ ПИЛЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ПИЛОЙ С КОСОЙ ЗАТОЧКОЙ ЗУБЬЕВ Глебов И.Т., профессор, канд. техн. наук, Гороховский А.К., ассистент Уральский государственный лесотехнический университет

УДК 6.9 Расчетное определение глубины и степени упрочнения деталей из жаропрочных материалов при несвободном точении Михайлов С. В., Данилов С. Н., Михайлов А. С. (Костромской государственный технологический

НАЧАЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Т. А. БАГДАСАРОВА ТЕХНОЛОГИЯ ФРЕЗЕРНЫХ РАБОТ РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ Рекомендовано Федеральным государственным учреждением «Федеральный институт развития образования» в качестве

Автор (Составитель): Хомич Т.П. преподаватель УО Оршанское ГПТУ 122 Рецензент: Зулев А.А. зам. директора по учебной работе УО «Оршанский государственный механико-экономический колледж», преподаватель высшей

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА Факультет Технический сервис в АПК Кафедра «Материаловедение и технология

Одним из способов отделки материалов является фрезерование. Оно используется для обработки металлических и неметаллических заготовок. Рабочий процесс контролируется с помощью режимов резания.

Суть процесса

Фрезерование осуществляется с целью глубокой черновой и чистовой обработки, формирования определённого профиля поверхности (пазы, канавки), нарезания зубьев на зубчатых колесах, корректировки формы, художественного вытачивания узоров и надписей.

Рабочий инструмент - фреза - совершает главное вращающее движение. Вспомогательным является поступательная подача заготовки относительно ее хода. Этот процесс имеет прерывистый характер. Его важнейшая особенность, которая отличает от точения и сверления - тот факт, что каждый зуб работает отдельно. В связи с этим, для него характерно наличие ударных нагрузок. Уменьшить их влияние возможно с учетом рациональной оценки ситуации и подбора режимов.

Основные понятия о работе фрезерных станков

В зависимости от способа расположения шпинделя и крепления фрезы в нем, от видов осуществляемых действий и от способов управления, выделяют основные типы фрезеровального оборудования:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• универсальные;
• фрезерные станки с ЧПУ.

Основные узлы вертикально-фрезерного станка:

1. Станина, в которой размещается коробка скоростей, регулирующая вращение вертикально установленного шпинделя и закрепленной на нем фрезы.
2. Стол, включающий в себя консоль с поперечными полозками для крепления и перемещения заготовки и коробку подач, регулирующую движения подачи.

В горизонтально-фрезерных станках инструмент закрепляется горизонтально. А универсальные имеют несколько разновидностей.

Существует универсальное горизонтальное оборудование, для которого характерно наличие оборотности стола и, тем самым, расширение спектра возможных выполняемых работ. Кроме того, имеется широкоуниверсальное, имеющее в своем строении оба шпинделя и позволяющее осуществлять все виды фрезерования.

С ЧПУ отличаются наличием программного обеспечения и компьютерного управления. Они предназначены для художественной обработки заготовок, в том числе в 3D-формате.

Классификация фрез

Фрезы - это приспособления для резания. Основные физические параметры, с помощью которых они оцениваются: высота, диаметр, величины фаски и затылования, окружной шаг. Существует их огромное разнообразие, распределяющиеся по различным признакам:

• по типу поверхностей, которые обрабатываются (для дерева, пластика, стали, цветных металлов и др);
• по направлению движения вращения - праворежущие и леворежущие;
• в зависимости от конструкционных особенностей - цельные, напайные, складные (имеют вставные ножи), сварные;
• по форме: конические, цилиндрические, дисковые;
• в зависимости от условий работы и требований к режущей части, могут изготавливаться из различных материалов. К ним относятся: углеродистая инструментальная и быстрорежущая сталь (легированная, с повышенным содержанием вольфрама), твердый сплав (прочный - для черновой обработки, износостойкий - для чистовой). Распространены варианты, когда корпус изготовлен из углеродистой или быстрорежущей стали, а ножи - вставные твердосплавные;
• в зависимости от назначения: цилиндрические, торцевые, концевые, прорезные, отрезные, фасонные.

Наиболее информативные признаки: материал режущей кромки и назначение.

Виды фрез для плоских поверхностей

С целью снятия слоев материала на горизонтальных, вертикальных или наклонных плоскостях, используются цилиндрические и торцевые фрезы.

Инструмент первого вида может быть цельным либо с насадными ножами. Большие цельные фрезеровальные насадки предназначены для черновой обработки, а малые - для чистовой. Вставные ножи для складных режущих головок могут быть изготовлены из быстрорежущей стали либо оборудованы пластинками из твердых сплавов. Твердосплавные фрезы имеют большую производительность работы, чем сделанные из легированного стального сплава.

Торцевая применяется для удлиненных плоскостей, ее зубья распределяются на торцевой поверхности. Большие складные используются для широких плоскостей. Кстати, для снятия стружки со сложно обрабатываемых тугоплавких металлов обязательно наличие твердосплавных ножей. Для применения этих групп фрезеровальных приспособлений нужна значительная ширина и длина изделия.

Виды инструментов для художественного фрезерования

Для придания материалу определенного профиля, нанесения узора, формирования нешироких углублений применяются концевые и дисковые фрезеровальные насадки.

Концевая или распространена для вырезания пазов, узких и криволинейных плоскостей. Все они - цельные или сварные, режущая часть из быстрорежущей легированной стали, может быть наплавлен твердосплав, а корпус сделан из углеродистой стали. Существуют малозаходные (1-3 спирали) и многозаходные (4 и больше). Используются для станков с ЧПУ.

Дисковая - это также фреза пазовая. Она применима для канавок, пазов, нарезания зубов на зубчатых колесах.

Художественное фрезерование осуществляется на древесине, металле, ПВХ.

Виды фрез для обработки кромок

Снятие стружки с углов, придание им рациональной формы, моделирование, разделение заготовки на части можно реализовывать с помощью шлицевых, угловых и фасонных фрезеровальных насадок:

1. Отрезная и шлицевая имеет то же назначение, что и дисковая, однако чаще используются для надрезов и отделения лишних частей материала.
2. Угловая необходима для кромок деталей и углов. Существуют одноугловые (лишь одна режущая часть) и двухугловые (режущими являются обе конические поверхности).
3. Фасонная используется для сложных конструкций. Может быть полукруглой или вогнутой. Часто применяется для нарезания профиля метчиков, зенкеров,

Практически для всех типов возможна цельная стальная конструкция либо складная, с наличием вставных твердосплавных ножей. Твердосплавные фрезы имеют качественно более высокие показатели работы и ее продолжительности для инструмента в целом.

Классификация видов фрезерования

Существует несколько классификационных признаков, по которым разделяют виды фрезерования:

• по способу расположения шпинделя и фрезы, соответственно, на горизонтальное и вертикальное;
• по направлению движения, на встречное и попутное;
• в зависимости от используемого инструмента, на цилиндрическое, торцевое, фасонное, концевое.

Цилиндрическая обработка применима для горизонтальных плоскостей, осуществляется с помощью соответствующих фрез на горизонтальных станках.

Концевая отделка обеспечивает формирование необходимого профиля криволинейным канавкам, сверлам и приборам.

Фасонная обработка осуществляется для поверхностей со сложной конфигурацией: углов, кромок, пазов, нарезания зубьев для зубчатых колес.

Вне зависимости от вида осуществляемых работ и обрабатываемых материалов, результат должен отличаться высокой гладкостью финишного слоя, отсутствием зазубрин, точностью отделки. С целью получения чистой обработанной поверхности важно контролировать величины подач заготовки по отношению к инструменту.

Встречное и попутное фрезерование

Когда выполняется фрезерование металла встречного типа - заготовка подается навстречу вращательным движениям насадки. При этом зубья постепенно врезаются в обрабатываемый метал, нагрузка увеличивается прямопропорционально и равномерно. Однако перед врезанием зуба в деталь, он некоторое время скользит, образовывая наклеп. Это явление ускоряет выход фрезы из рабочего состояния. Используется при черновой обработке.

При выполнении попутного типа - заготовка подается по ходу вращательных движений инструмента. Зубья работают ударно под большими на 10% ниже, чем при встречном фрезеровании. Осуществляется при чистовой обработке деталей.

Основные понятие о фрезерных работах на станках с ЧПУ

Они характеризуются высокой степенью автоматизации, точностью рабочего процесса, высокой продуктивностью. Фрезерование на станке с ЧПУ осуществляется чаще всего с помощью торцевых или концевых фрез.

Последние - наиболее широко используемые. При этом, в зависимости от обрабатываемого материала, соответствующего типа образующей стружки, заданных параметров программного обеспечения, используются разные концевые фрезы. Они классифицируются по числу заходов спиралей, которые обеспечивают наличие режущих кромок и канавный отвод стружки.

Материалы с широкой стружкой целесообразно фрезеровать с помощью инструментов малого количества заходов. Для твердых металлов с характерной стружкой излома необходимо выбирать фрезеровальные приспособления с большим количеством спиралей.

Использование фрез для станков с ЧПУ

Малозаходные фрезы для ЧПУ могут иметь от одной до трех режущих кромок. Они используются для дерева, пластмассы, композитов и мягких податливых металлов, требующих быстрого отвода широкой стружки. Применяются для черновой обработки заготовок, к которым не ставятся высокие требования. Для данного инструмента характрена небольшая производительность, невысокая жесткость.

С помощью однозаходных осуществляется художественное фрезерование алюминия.

Широко используемыми являются двух- и трехзаходные концевые. Они обеспечивают жесткость более высоких значений, качественный отвод стружки, позволяют работать с металлами средней твердости (например, со сталью).

Многозаходные фрезы для ЧПУ имеют более 4-х режущих кромок. Применяются для металлов средней и высокой твердости, для которых характерна мелкая стружка и высокое сопротивление. Им свойствена значительная производительность, они актуальны для чистовой и получистовой обработки и не рассчитаны на работу с мягкими материалами.

С целью правильного выбора инструмента для станков с ЧПУ важно учитывать режим резания при фрезеровании, а также все характеристики обрабатываемой поверхности.

Режимы резания

Для обеспечения нужного качества фрезерованного слоя важно правильно определить и поддерживать необходимые технические параметры. Основными показателями, описывающими и регулирующими фрезеровочный процесс, являются режимы работы.

Расчет при фрезеровании производится с учетом основных элементов:

1. Глубина (t, мм) - толщина металлического шара, который снимается за один рабочих ход. Выбирают ее с учетом припуска на обработку. Черновые работы осуществляются за один проход. Если припуск составляет более 5 мм, то фрезерование проводят в несколько проходов, при этом на последний оставляют около 1 мм.
2. Ширина (B, мм) - ширина обрабатываемой поверхности в направлении, перпендикулярном движению подачи.
3. Подача (S) - длина перемещения заготовки относительно оси инструмента.

Выделяют несколько взаимосвязанных понятий:

• Подача на один зуб (S z , мм/зуб) - изменение положения детали при повороте фрезы на расстояние от одного рабочего зуба к следующему.
• Подача на один оборот (S об, мм/об) - перемещение конструкции при одном полном обороте фрезеровальной насадки.
• Подача за одну минуту (S мин, мм/мин) - важный режим резания при фрезеровании.

Их взаимосвязь устанавливается математематически:

S мин =S об *n= S z *z*n,

где z - количество зубьев;

n - частота вращения шпинделя, мин -1 .

На величину подачи также влияют физические и технологические свойства обрабатываемой площади, прочность инструмента и рабочие характеристики механизма подач.

Расчет скорости резания

В качестве номинального расчетного параметра принимают степень быстрого оборота шпинделя. Фактическая скорость V, м/мин зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращающихся движений:

Частота вращения фрезерного инструмента определяется:

n=(1000*V)/(π*D)

Имея информацию о минутной подаче, можно определить необходимое время для заготовки c длиной L:

Расчет режимов резания при фрезеровании и их установку актуально осуществлять перед наладкой станка. Установление рациональных заданных параметров, с учетом характеристик инструмента и материала детали, обеспечивает высокую продуктивность работ.

Невозможно идеально подобрать режим резания при фрезеровании, однако можно руководствоваться основными принципами:

1. Желательно, чтобы диаметр фрезы соответствовал глубине обработки. Это обеспечит очищение поверхности за один проход. Тут основной фактор - материал. Для слишком мягких этот принцип не действует - существует риск снятия стружки, толщиной большей, чем необходимо.
2. Ударные процессы и вибрации неминуемы. В связи с этим, увеличение значений подачи ведет к снижению скорости. Оптимально начинать работу с подачи на зуб, равной 0,15 мм/зуб, а в процессе - регулировать.
3. Частота вращения инструмента не должна быть максимально возможной. В противном случае существует риск снижения скорости резания. Ее повышение возможно с увеличением диаметра фрезы.
4. Увеличение длины рабочей части фрезы, предпочтение большого количества зубьев понижают производительность и качество обработки.
5. Ориентировочные значения скоростей для различных материалов:

• алюминий - 200-400 м/мин;
• бронза - 90-150 м/мин;
• нержавеющая сталь - 50-100 м/мин;
• пластмассы - 100-200 м/мин.

Лучше начинать со средней скоростью, а в процессе корректировать ее в меньшую или большую сторону.

Режим резания при фрезеровании важно определять не только математически или с помощью специальных таблиц. Для правильного выбора и установки оптимальных параметров для станка и нужного инструмента необходимо оперировать некоторыми особенностями и личным опытом.

Это расстоение, которое проходит фреза за время работы одного зуба (за один оборот для однозаходных фрез, пол-оборота для двухзаходных, треть - для трёхзаходных и т. д.). Параметр наглядно представляет нагрузку режущей кромки.

fмин = z * fz * n,

где fмин - минутная подача (мм/мин), z - количество зубьев фрезы, fz - подача на зуб, n - частота вращения шпинеля.

Некоторые производители фрез (например, Onsrud и Belin) указывают рекомендованные значения подачи на зуб для каждого инструмента, что очень и очень удобно. Но если Вам неизвестен этот параметр, можно ориентироваться на диапазон 0,05-0,2 мм: обычно адеквартные значения fz лежат в этих пределах (для резки неметаллических материалов). Помните: слишком низкие подачи вызывают горение фрезы, а высокие - её поломку.

Пример. Выбираем fz = 0,12 мм для двухзаходного инструмента и считаем минутную подачу: fмин = 2 зуба * 0,12 мм * 18000 об./мин = 4320 мм/мин. Готово:-)

Комментарии

Дмитрий Мирошниченко 27 Мар 2019, 11:32

Николай, фанеру можно резать любым инструментом из соответствующего раздела на сайте: https://сайт/vybrat/fanera/. Диаметр фрезы обычно выбирается в диапазоне 0,3-1 части от толщины материала. Режимы на каждом станке разные, зависят от многих факторов. В целом, диапазон подач по фанере часто лежит в пределах 0,1-0,25 мм/зуб..

Дмитрий Мирошниченко 27 Мар 2019, 11:20

Что касается фрезы 63-610, то все режимы, которые даёт производитель, указаны на странице инструмента: https://сайт/frezy/onsrud-63-610/. Там нет режимов для алюминиевых композитных панелей, поэтому рекомендовать ничего не могу. Скажу только, что эти панели режут только в путь почти любой фрезой. Подачи часто выставляют в 2-4 раза выше 3-х тысяч мм/мин с оборотами, близкими к максимальным для диаметра. Материал редко доставляет проблемы, надо экспериментировать на своём станке, со своими панелями, чтобы придти к оптимальному режиму.