Фрезерування - це далеко не найпростіша операція з обробки металів та інших матеріалів, яка не завжди в деталях відома середньостатистичній людині. Справа в тому, що для цього процесу необхідний спеціальний пристрій, який називається фрезою - його можна знайти на багатьох підприємствах, фабриках, заводах. Як відбувається цей процес? У даному випадку в ньому бере участь ріжучий інструмент і заготівля. Ріжучим інструментом є сама фреза - вона здійснює обертальні рухи, на відміну від самої заготовки, яка за допомогою верстата здійснює поступальні рухи у напрямку до фрези. У результаті виходить такий тип обробки, який складно було б повторити за допомогою будь-якого іншого інструмента. Однак у даній статті не буде розглянута поверхнева інформація - даний матеріал розрахований на тих, хто вже більш-менш знайомий з процесом фрезерування. Головною і основною темою тут буде режим різання, тобто тут буде проводиться розрахунок і визначення того, як саме повинна функціонувати фреза і яку насадку для неї використовувати для конкретних видів металу різної твердості. Щоб вам було легше розбиратися в даних, які будуть надані далі, вам відразу ж варто дізнатися, які саме будуть використовуватися тут поняття.
Все, що потрібно знати
Отже, в кожному пункті буде зазначено, який саме матеріал розглядається, а також його твердість за методом Брінеля - найвідомішим і найпоширенішим з усіх способів визначення твердості тел. Вимірюються вони в HB, тобто одиницях твердості Брінеля. Далі буде визначатися швидкість різання, яка вказується в метрах на хвилину (м/хв). Тут вам варто звернути особливу увагу на те, що це не оберти фрези, а саме абсолютно інший параметр. Цей параметр буде розглядатися в декількох прикладах - якщо матеріал, який обробляється фрезою, не має ніякого додаткового покриття, а також якщо фреза має різні типи покриття TI-NAMITE. Ну і, звичайно ж, буде описаний ще один дуже важливий параметр фрезерування - це подача на зуб. Для людей, далеких від цієї сфери, даний параметр може здатися досить незвичним, але якщо уважно вивчити його деталі, то все стане досить просто. Отже, вимірюється цей параметр в міліметрах на зуб і визначає, на скільки міліметрів переміщується заготівля, поки фреза повертається на один зуб. З цієї подачі можна вирахувати й інші - наприклад, зворотну і хвилинну, але саме подача на зуб є ключовим фактором. І вона також залежатиме від діаметра використовуваного інструменту. Що ж, всі основні дані ви отримали - тепер настав час дізнатися, який режим різання при фрезеруванні використовувати в якому окремо взятому випадку.
Стали загального застосування
Отже, перший матеріал, який розглядається в даній статті - це стали загального застосування. Який режим різання використовувати для такого матеріалу? Насамперед потрібно визначити твердість матеріалу. Якщо твердість сталі становить менш ніж 150 одиниць Бріннеля, то необхідно виставляти швидкість від 150 до 210 метрів на хвилину залежно від покриття. 150, відповідно, при повній відсутності покриття, а 210 - при наявності найбільш ефективного покриття TI-NAMITE-A. Що стосується подачі на зуб, то тут все залежить, як вже було сказано раніше, від діаметру інструменту. Якщо його діаметр менше трьох міліметрів, то подача на зуб складе від 0,012 до 0,018 міліметрів, при зростанні діаметру до 5 мм, подача зростає до 0,024 мм, якщо діаметр збільшується до 9 мм, то і подача зростає до 0.050 мм, при діаметрі до 14 мм подача може підвищитися до 0.080 мм, ну а при максимальному діаметрі в 25 міліметрів подача на зуб складе 0.18 мм. Ці дані і дозволяють вам вибрати правильний режим різання. Але не забувайте, що є і більш тверді види стали загального застосування. При твердості менше 190 одиниць Брінеля швидкість повинна бути від 120 до 165 метрів в хвилину, а при твердості менше 240 одиниць Бріннеля - від 90 до 125 метрів в хвилину. Природно, змінюється подача на зуб. Вона стає меншою і в першому випадку може бути від 0.01 до 0.1 міліметра на зуб, тоді як у другому випадку - від 0.008 до 0.08 міліметра на зуб. Природно, це не єдиний матеріал, який використовується при фрезеруванні, так що варто звернути увагу і на інші метали.
Цементовані сталі
Режими різання при обробці сталей, що цементуються, залежатимуть від твердості матеріалу. Якщо вона становить менше 235 одиниць Брінеля, то і швидкість різання буде відповідною - від 100 до 140 метрів на хвилину. При твердості менш 285NV показник падає - від 80 до 110 метрів за хвилину. Але при цьому не варто забувати також і про подачу на зуб. В принципі, про неї можна багато не говорити, тому що вона не відрізняється від того, що ви вже бачили в попередньому пункті. У першому випадку вона матиме ті ж самі інтервали, що і при обробці сталі загального застосування твердістю менш 190NV, а в другому - ті ж самі, що і при обробці сталі загального застосування твердістю менш 240NV. Але при цьому не можна сказати, що подача на зуб буде ідентичною, тому що до максимального діаметру інструменту в першому випадку подача становить не 0.1, як у попередньому прикладі, а 0.15. Саме тому розрахунок режимів різання і є таким складним завданням, яке найкраще виконувати за всіма нормами і відповідно до суворих приписів.
Азотовані сталі
Розрахунок режимів різання при обробці азотованих сталей нічим не відрізняється від попередніх випадків - тільки в даному випадку матеріали є трохи більш твердими, ніж минулі, тому вам не варто дивуватися тому, що швидкість різання тут буде від 90 до 125 метрів в хвилину при менш твердій сталі і від 70 до 95 метрів в хвилину при більш твердому матеріалі. Що стосується подачі на зуб, то в першому випадку тут цілком стандартний розбіг кроку - від 0.008 до 0.08 міліметрів, але якщо метал буде володіти великою кількістю одиниць твердості Бріннеля, то це буде означати, що його подача знизиться, причому помітно. При мінімальному діаметрі інструменту вона складе 0.006 міліметра, а при максимальному - 0.06 міліметра. На даний момент це найнижча подача на зуб, що розглядається в даній статті. Розрахунок режимів різання за даною інформацією проводиться досить зазвичай за стандартною формулою, про яку буде сказано в кінці статті.
Середньовуглецеві сталі
Середньовуглецеві сталі є дуже поширеними, а найголовніше - існує кілька різних рівнів їх твердості. І, природно, у кожної з них буде своя швидкість різання. Наприклад, перші два типи сталі мають однаковий показник, якщо у фрези немає покриття - 80 метрів на хвилину. Але при максимальному покритті у першого типу швидкість зростає до 110 метрів в секунду, а у другого - тільки до 85 метрів в секунду. Але при цьому є ще два типи, перший з твердістю менш 340NV, а другий - менш 385NV. Відповідно, у першого параметр різання буде від 50 до 70 м/хв, а у другого - від 35 до 50 м/хв. Порівняно з тими типами, що ви бачили раніше, це досить низька швидкість. Відповідно, у цих видів сталі і подача на зуб не дуже висока - окремо варто виділити останню за твердістю сталь, яка при мінімальному діаметрі інструменту має неймовірно малу подачу, всього 0.005 міліметри. Відразу варто зазначити, що тут розглядається фрезерування, а не режими різання при точенні. Як вже було сказано вище, для розрахунку використовується формула, з якою ви ознайомитеся вище. Режими різання при точенні розраховуються трохи за іншою формулою, тому вам не варто намагатися застосувати один розрахунок до всіх видів робіт.
Інструментальні сталі
Інструментальні сталі за твердістю поділяються на ще більше видів, ніж середньовуглецеві, тому режими різання при фрезеруванні інструментальної сталі можуть бути численними. Якщо коротко розповісти саме про цю сталі, то є п'ять видів твердості: 230NV, менш 285NV, менш 340NV, менш 395NV і більш 395NV. Для кожного з них є своя швидкість різання: від 90 до 125 м/хв, від 70 до 95 м/хв, від 60 до 85 м/хв, від 45 до 65 м/хв і від 30 до 40 м/хв відповідно. Власне кажучи, назву цих даних ви будете вже на півдорозі до заповнення всіх відсутніх пробілів у обчисленні формули, за допомогою якої визначаються режими різання при фрезеруванні. Щоб у формулі всі змінні замінювалися числами, вам потрібно також знати діаметр інструмента (і отримані з нього дані щодо подачі на зуб).
Як вибрати режим?
Вибір режимів різання проводиться досить просто - на кожній фрезі є перемикач, який дозволить вам контролювати швидкість обертання ріжучого інструменту. За допомогою цього маленького перемикача ви можете вказати зразкове значення обертів на хвилину, і тоді ваш верстат буде працювати саме на цьому рівні. Власне кажучи, це і є режимом різання, але такий простий процес має за собою велику кількість розрахунків, про які йтиметься далі. Справа в тому, що визначення швидкість обертання ріжучого інструменту фрези має бути максимально точним, і рідко коли у вас є достатньо часу і матеріалу, щоб підбирати режими різання металу навмання. Саме для цього і існує теорія, яку необхідно використовувати перед практичним застосуванням.
Формула швидкості різання
Дуже важливо дотримуватися нормативів режимів різання, так як справа тут не тільки в тому, що ви витратите дуже багато часу, а що ще гірше - дуже багато матеріалу на підбір потрібного режиму наосліп. Це також може бути небезпечно. Тому найкраще керуватися теоретичними знаннями в першу чергу. Отже, зараз ви дізнаєтеся формулу, за якою вираховується режим для конкретного металу. Те, як її можна застосовувати на практиці, буде описано нижче. Сама формула передбачає, що швидкість, що виражається в метрах на хвилину, множиться на перекладний коефіцієнт 1000, а результат ділиться на твір числа «пі», помноженого на діаметр фрези. Це все необхідне вам елементи режиму різання, щоб вирахувати швидкість обертання фрези.
Спрощена формула
Немає сенсу проводити два множення, коли ви знаєте, що число «пі» є цифрою без будь-яких змінних. Спочатку прийнято скорочувати 1000 і 3.14, щоб отримати 318. 318 множиться на швидкість, а потім отримані результати ділиться на діаметр фрези. Ось і все, ця формула вже набагато простіше, ніж попередня, і саме з її допомогою найчастіше проводиться визначення режиму різання.
Розрахунок
У такому матеріалі неможливо обійтися без прикладу. Що ж, для прикладу можна взяти сталь загального застосування з твердістю менш 150NV і фрезу з покриттям TI-NAMITE і діаметром 10 міліметрів. Отже, спочатку необхідно звіритися з даними, які були описані в статті вище - при таких показниках швидкість різання складе 175 м/хв, тому вам потрібно помножити 318 на 175, вийде 55650. Тепер це потрібно розділити на діаметр фрези, тобто 10 - виходить 5565. Саме це і є шукане значення. Тепер вам потрібно виставити його на вашому верстаті, а якщо конкретно таке значення виставити неможливо, то рекомендується взяти трохи менше.
Каталог іноземного інструменту
Якщо ви користуєтеся вітчизняною фрезою, то, найімовірніше, ви зможете без зусиль відшукати необхідні дані щодо визначення режиму різання. Якщо ж у вас є іноземний зразок, то у вас можуть виникнути певні проблеми. Саме тому при купівлі іноземного фрезерувального верстата вкрай необхідно попросити каталог з усіма необхідними поясненнями, які ви зможете потім використовувати як теоретичну базу при роботі зі верстатом.
Спеціальні графіки
Справжнім порятункам є графіки, які складаються для більш швидкого і зручного визначення режиму різання. Що таке графік? Це набір прямих ліній різного кольору, які знаходяться між двома осями - одна з них показує швидкість, тобто величину, яка вам відома, так як ви знаєте, який матеріал ви обробляєте, а друга - кількість обертів на хвилину, яка буде здійснювати ваша фреза, тобто, простіше кажучи, режим її роботи. Чому лінії різного кольору? Якщо ви не забули, то кількість обертів фрези в хвилину неможливо вирахувати тільки за швидкістю різання - вам потрібен ще й діаметр інструменту, і кожен колір відповідає за свій діаметр.
Як користуватися графіком
Все, що від вас потрібно - це знайти в таблиці діаметр вашого інструмента і вибрати пряму потрібного кольору на графіці. Потім вам потрібно визначити швидкість і провести пряму від осі y, тобто тієї вісі, на якій вказані значення даного параметра. Від місця перетину вашої лінії з прямого вибраного вами кольору необхідно провести пряму до вісі x, щоб дізнатися вже точну кількість обертів на хвилину.
