Главная »Блог » ЛикБез в подборе режимов резания
ЛикБез в подборе режимов резания
Пожалуй каждый из тех кто хоть раз сталкивался с незнакомым материалом или инструментом, для которого пока не наработаны режимы резания задавался вопросом какие же параметры необходимо задать. Давайте попробуем разобраться из каких соображений выбираются режимы резания что для чего нужно знать и как избежать грубых ошибок.

Теория

Прежде чем перейти к подбору режимов, давайте обратимся к теории и поймем какие вообще существуют параметры резания. Если вы считаете что самое главное это обороты шпинделя и подача - то вы ошибаетесь:) это лишь следствие главными параметрами резания является скорость резания и подача на зуб.
Скорость резания - это линейная скорость на кромке фрезы.
Подача на зуб - перемещение инструмента за время поворота фрезы на один зуб, т.е. если представить себе фрезу с одним зубом то это расстояние на которое должна переместиться фреза за один свой оборот.
Как правило скорость резания определяется производителем инструмента и является одинаковой для всех диаметров инструмента внутри серии. Чтобы не отправлять вас к толстым каталогам могу сказать что для концевых фрез без покрытия при работе по таким цветным металлам как латунь, алюминий рекомендованная скорость резания колеблется в диапазоне Vc= 100 - 200 м/мин
Теперь когда мы определились со скоростью резания можем определиться с частотой вращения шпинделя которая рассчитывается по следующей формуле
n=Vc*1000/pi*d
где
Vc - скорость резания
pi - число пи
d - диаметр инструмента

Так скорость резания для одной серии инструмента остается неизменной мы получаем первое правило: Чем меньше диаметр инструмента, тем более высокие обороты нам необходимо установить.
Если говорить в числах, то при средней скорости Vc=150м/мин
Для фрезы диаметром 1мм необходимо установить обороты 47'700об/мин
для фрезы диаметром 3мм - 16'000 об/мин
а для фрезы 6мм - 8'000 об/мин

Теперь определимся с подачей на зуб - этот параметр опять-таки задается поставщиком фрез, но на практике для цветных металлов прикинуть подачу на зуб можно разделив диаметр фрез на 150-250, причем чем меньше диаметр инструмента тем на большее значение нужно делить.
Так для фрезы диаметром 1мм, подачу на зуб можно примерно установить в 0,004мм, для фрезы 3мм 0,015мм, а для 6мм фрезы 0,04мм.
Определившись с подачей на зуб, давайте по следующей формуле рассчитаем подачу стола:
Vf=Fz*z*n
где
Fz - подача на зуб
z - количество зубьев фрезы
n - обороты шпинделя

Какие выводы мы можем сделать из этого расчета и что нам важно понять: Чем больше зубьев у фрезы тем большую подачу мы можем поставить и подача и обороты взаимосвязаны.
Причем если первый вывод как правило очевиден, то второй вывод не всегда очевиден - я часто сталкивался с ошибками наших клиентов говоривших "Я уж и подачу поставил минимальную, и обороты максимальные, а все равно получается не очень". Собственно "не очень" как раз и получается из-за несоблюдения этого правила и часто выражается в высоком износе инструмента, ухудшения качества поверхности и налипания стружки например при обработки оргстекла или вязкого алюминия.
Возвращаясь к цифрам, давайте определим какая подача у нас получится для двузубой фрезы диаметром 3 мм, с учетом предыдущих расчетов:
Vf=0,015*2*16000=480мм/мин
Последний параметр который осталось нам определить это съем за проход. С точки зрения производителей инструмента тут все просто, для большинства фрез (без стружколома) для цветных металлов при пазовом резе составляет 1/2 диаметра фрезы.
Но это все в теории, давайте попробуем разобраться что же на практике.

А что на практике?

В первую очередь хотелось бы отметить что сколько раз я не пытался рассчитать режимы резания в соответствии с параметрами предлагаемыми производителем инструмента, каждый раз реальные "оптимальные" режимы значительно отличались от рекомендованных. Первое что нужно понять после теоретических расчетов, это то что они не в коей мере не являются окончательной прописной истиной, т.е. если мы рассчитали что на фрезу 3мм, на латуни нужно поставить 16'000 об/мин, это совсем не значит что нужно поставить 16'000 и точка, если "по ощущениям" вам кажется что 18'000 или 20'000 об/мин будет лучше то не нужно отказываться "от ощущений". Расчет всего лишь означает что неверным будет поставить на 3мм фрезу 8'000 или 38'000 об/мин. Тоже самое касается и расчетов подачи.
Если говорить об оборотах для фрезы 3мм в 15-20т. об/мин то они достижимы для большинства станков, а вот 48'000 об/мин на фрезу диаметром 1мм доступны только счастливым обладателям высокоскоростных шпинделей, ну а частота вращения шпинделя которая потребовалась бы для фрезы диаметром 0,5мм и вовсе отправляет нас в область фантастики. Проще говоря для большинства мелких фрез и тем более граверов принцип установки частоты вращения прост - ставим максимальные! Исключением пожалуй могут служить те случаи когда шпиндель не способен выдерживать максимальные обороты в течении длительного времени или высокие обороты приводят к повышенным вибрациям.
Что касается подбора подач "на практике" то нужно учитывать несколько моментов: Во-первых технические возможности вашего станка, увы далеко не все станки способны отрабатывать высокие подачи. К примеру если вы используете станок Charly DMC 303 GRAV, оснащенный высокоскоростным шпинделем, серводвигателями по всем осям и технологией look-ahead который без проблем отработает высокие подачи даже при обработке мелких элементов, с другой стороны при использовании китайского "NoName" станка заданные подачи будут отработаны только на прямых участках, при обработке сложных криволинейных поверхностей подача может быть в несколько раз ниже заданной, учитывайте это при подборе режимов.
Второе на что нужно обращать внимание, при использовании высоких подач это инертность станков. Учитывайте что станок(особенно с большой и тяжёлой кареткой) не может мгновенно остановиться и изменить направление перемещений. В углах траекторий при этом могут возникать зарезы и как следствие повышенная нагрузка на инструмент. Решением этой проблемы как правило является использование HSM-стратегий обработки (при использовании профессионального CAM-софта) в сочетании с качественным оборудованием.
Теперь что касается съема, максимальный съем для цветного металла мы определили в 1/2 от диаметра фрезы и если у вас мощный станок, надежное закрепление детали и фреза большого диаметра скорее всего так и будет. При недостаточной мощности резания необходимо снижать съем, а при использовании мелких фрез (3мм и меньше) нужно быть особенно аккуратным и стоит понаблюдать затем как отводится стружка, а также учитывать проблемы с инертностью при больших подачах. Если же говорить о микрофрезах (меньше 1мм), то там совет ставить съемы 1/2 диаметра может сразу привести к поломке инструмента. Если у вас стоит задача обрабатывать латунь, к примеру, фрезой диаметром 0.5мм то в первую очередь стоит обратить внимание на то что при обработке на материале не должно оставаться заусенцев. А в отдельных случаях при использовании микро фрез стоит задуматься о проведении предварительной черновой обработки коническими граверами.
Подводя итог нашим теоретическим и практическим рассуждениям, хочу заметить что самое важное это понять общие принципы теории резания, после чего ориентируясь на собственные ощущения вы сможете подобрать оптимальные режимы резания которые позволят выполнять обработку с максимальным качеством и скоростью, сохраняя при этом высокую стойкость инструмента.