ЕЛЕМЕНТАРНІ ПОНЯТТЯ Про ТЕОРІЇ РІЗАННЯ
§ 10. ЕЛЕМЕНТИ різання при фрезеруванні
В процесі фрезерування зуби фрези при її обертанні послідовно один за іншим врізаються в насувається заготовку і знімають стружку, здійснюючи різання.
Елементами різання при фрезеруванні є ширина фрезерування, глибина фрезерування, швидкість різання і подача.
Ширина і глибина фрезерування
Шириною фрезерування називають ширину оброблюваної поверхні в міліметрах (рис. 52). Ширина фрезерування позначається через В.
Глибиною різання при фрезеруванні, або глибиною фрезерування. або часто глибиною зрізаногошару, називають товщину (в міліметрах) шару металу, що знімається з поверхні заготовки фрезою за один прохід, як це показано на рис. 52. Глибина фрезерування позначається через t. Глибина фрезерування вимірюється як відстань між оброблюваної і обробленої поверхнями.
Весь шар металу, який необхідно видалити при фрезеруванні, називається, як зазначалося вище, припуском на обробку. Глибина фрезерування залежить від припуску на обробку та потужності верстата. Якщо припуск великий, обробку проводять в декілька переходів. При цьому останній перехід виробляють з невеликою глибиною різання для отримання більш чистої поверхні обробки. Такий перехід називають чистовим фрезеруванням на відміну від чорнового, або попереднього фрезерування, яке виробляють з більшою глибиною фрезерування. При невеликому припуску на обробку фрезерування виробляють зазвичай з одного проходу.
На рис. 53 показана ширина В і глибина фрезерування t при обробці основними видами фрез.
швидкість різання
Головним рухом при фрезеруванні є обертання фрези. В процесі фрезерування фреза обертається з певною кількістю оборотів, яке встановлюється при налаштуванні верстата; проте для характеристики обертання фрези приймають не число її оборотів, а так звану швидкість різання.
Швидкістю різання при фрезеруванні називають шлях, який проходять в одну хвилину найбільш віддалені від осі точки ріжучої кромки зуба фрези. Швидкість різання позначається через # 965 ;.
Позначимо діаметр фрези через D і припустимо, що фреза робить один оборот в хвилину. В цьому випадку ріжучакромка зуба фрези пройде в хвилину шлях, рівний довжині кола діаметра D мм. т. е. πD міліметрів. Насправді фреза робить більше одного обороту в хвилину. Припустимо, що фреза робить n оборотів в хвилину, тоді ріжучакромка кожного зуба фрези пройде в одну хвилину шлях, рівний πDn мм. Отже, швидкість різання при фрезеруванні дорівнює πDn мм / хв.
Зазвичай швидкість різання при фрезеруванні висловлюють в метрах за хвилину, для чого необхідно отриманий вираз швидкості в мм / хв розділити на 1000. Тоді формула швидкості різання при фрезеруванні набуде вигляду:
З формули (1) випливає, що чим більше діаметр D фрези, тим більше швидкість різання при даному числі оборотів, і чим більше число оборотів n шпинделя, тим більше швидкість різання при даному діаметрі фрези.
Приклад 1. Фреза діаметром 100 мм робить 140 об / хв. Визначити швидкість різання.
В даному випадку D = 100 мм; n = 140 об / хв. За формулою (1) маємо:
На виробництві часто доводиться вирішувати зворотну задачу: по заданій швидкості різання # 965; визначити число оборотів фрези n або її діаметр D.
Для цієї мети застосовують формули:
Приклад 2. Обробку запропоновано виробляти при швидкості різання 33 м / хв. Фреза має діаметр 100 мм. Скільки обертів треба дати фрези?
В даному випадку # 965; = 33 м / хв; D = 100 мм.
За формулою (2а) маємо:
Приклад 3. Швидкість різання становить 33 м / хв. Число оборотів фрези становить 105 об / хв. Визначити діаметр фрези, яку треба застосувати для даної обробки.
В даному випадку # 965; = 33 м / хв; n = 105 об / хв.
За формулою (26) отримуємо:
Не завжди на верстаті можна встановити число обертів шпинделя в хвилину, яке точно відповідає отриманому за формулою (2а). Також не завжди вдається підібрати фрезу точно того діаметра, (який виходить за формулою (26). У цих випадках беруть найближче менше число обертів шпинделя за хвилину з наявних на верстаті і фрезу з найближчим меншим діаметрами з наявних в коморі.
Для визначення числа обертів шпинделя при заданій швидкості різання і обраному діаметрі фрези можна користуватися графіками. На графіку рис. 54 вказані наявні числа обертів шпинделя консольно-фрезерних верстатів другого і третього розмірів (6М82, 6М82Г і 6М12П, 6М83, 6М83Г і 6М13П), зображені у вигляді променів, внаслідок чого такі графіки називають променевими діаграмами. На горизонтальній осі відкладені діаметри фрез в мм. а по вертикальній осі - швидкості різання в м / хв. Користування графіком пояснюється наступними прикладами.
Приклад 4. Визначити число обертів шпинделя консольно-фрезерного верстата 6М82Г при обробці стали циліндричної фрезою з швидкорізальної сталі діаметром 63 мм. якщо задана швидкість різання # 965; = 27 м / хв.
За графіком на рис. 54 від точки, що відповідає швидкості різання 27 м / хв. проводимо горизонтальну лінію до перетину з вертикальною лінією, проведеної від точки, що відповідає діаметру фрези 63 мм. Шукане число обертів шпинделя лежить між n = 125 і n = 160. Приймаємо менше число обертів n = 125 об / хв.
Приклад 5. Визначити число обертів шпинделя консольно-фрезерно-го верстата 6М13П при обробці чавуну торцевої фрезою діаметром 160 мм. оснащеної твердим сплавом, якщо задана швидкість різання # 965; = 90 м / хв.
За графіком на рис. 54 від точки, що відповідає швидкості різання 90 м / хв. проводимо горизонтальну лінію до перетину з вертикальною лінією, проведеної від точки, що відповідає діаметру фрези в 160 мм. Шукане число обертів шпинделя лежить між n = 160 і n = 200. Приймаємо менше число обертів n = 160 об / хв.
Таку променеву діаграму неважко викреслити самому для верстата іншої моделі і розміру.
Застосування променевої діаграми спрощує підбір числа обертів шпинделя верстата і дозволяє обходитися без застосування формули (2а).
Рух подачі при фрезеруванні виконується або вручну, або механізмом верстата. Воно може бути здійснено переміщенням столу верстата в поздовжньому напрямку, переміщенням санчат в поперечному напрямку і переміщенням консолі у вертикальному напрямку. У беськонсольниє вертикально-фрезерних верстатів хрестової стіл має поздовжнє і поперечне переміщення, а вертикальне переміщення отримує шпиндельная головка. При роботі на поздовжньо-фрезерних верстатах поздовжнє переміщення має стіл, а поперечні і вертикальні переміщення отримують шпиндельні головки. При роботі на круглому поворотному столі на вертикально-фрезерних верстатах, на карусельно- і барабанно-фрезерних верстатах має місце кругова подача столу.
При фрезеруванні розрізняють:
подачу в одну хвилину - переміщення столу в міліметрах за 1 хв .; позначається s і виражається в мм / хв;
подачу на один оберт фрези - переміщення столу в міліметрах за повний оборот фрези; позначається s0 і виражається в мм / об;
подачу на один зуб фрези - переміщення столу в мілліметpax за час, коли фреза повернеться на частину обороту, відповідну відстані від одного зуба до іншого (на один крок); позначається sзy6 і виражається в мм / зуб. Часто подачу на один зуб фрези позначають sz.
На практиці користуються всіма трьома значеннями подачі. Вони пов'язані між собою простими залежностями:
де z - число зубів фрези.
Приклад 6. Фреза з 10 зубами робить 200 об / хв при подачі 300 мм / хв. Визначити подачу на один оберт фрези і на один зуб.
В даному випадку s = 300 мм / хв; n = 200 об / хв і z = 10.
Підставляючи відомі величини, отримуємо:
Головний рух, або обертання фрези, і рух подачі можуть бути спрямовані назустріч один одному - зустрічне фрезерування, зване зазвичай фрезеруванням проти подачі. або в одному напрямку - попутне фрезерування, зване зазвичай фрезеруванням по подачі.
Поняття про режим різання при фрезеруванні
Швидкість різання, подача, глибина і ширина різання не можуть вибиратися довільно фрезерувальником на власний розсуд, так як це може викликати передчасне затуплення фрези, перевантаження і навіть поломку окремих вузлів верстата, нечисту поверхню обробки і т. Д.
Всі перераховані вище елементи різання знаходяться в тісній залежності один від одного. Наприклад, зі збільшенням швидкості різання необхідно зменшувати подачу на зуб і знижувати глибину різання, фрезерування з великою шириною різання вимагає зменшення швидкості різання і подачі, фрезерування з великою глибиною різання (чорнову обробку) виробляють з меншою швидкістю різання, ніж чистову обробку, і т. д.
Крім того, призначення швидкості різання залежить від матеріалу фрези і матеріалу заготовки. Фреза з швидкорізальної сталі, як уже знаємо, допускає великі швидкості різання, ніж з вуглецевої сталі; в свою чергу швидкість різання для твердосплавних фрези може бути в 4-5 разів вище, ніж для швидкорізальної. Легкі сплави можна фрезерувати зі значно більшою швидкістю різання, ніж чавун. Чим твердіше (міцніше) сталева заготовка, тим менше повинна бути швидкість різання.
Сукупність усіх перерахованих вище елементів (швидкість різання, подача, глибина і ширина фрезерування) в правиль-ному взаємному поєднанні становить режим різання при фрезеруванні, або, скорочено, режим фрезерування.
Наука про різанні металів встановила раціональні швидкості різання і подачі при заданих глибині різання і ширині фрезерування при обробці різних металів і сплавів для вуглецевих, швидкорізальних і твердосплавних фрез, тому призначення режиму фрезерування проводиться на науковому підставі за відповідними таблицями, так званим нормативам режимів різання.