Техноблог

Каталог продукции HARDSTONE
Каталог твердосплавных пластин для токарной обработки, пластины для корпусных фрез и свёрл
122
Как подобрать твердосплавную фрезу по количеству зубьев
Как выбрать фрезу по количеству зубьев?

При выборе фрезы по количеству зубьев руководствуйтесь следующими правилами:

  • чем меньше зубьев, тем лучше отвод стружки, тем большая подача на зуб fz рекомендуется, но из-за меньшего диаметра сердцевины ниже жесткость фрезы;
  • чем больше зубьев, тем больше сердцевина фрезы, тем фреза жестче и прочнее, так как в работе учавствует сразу несколько ражухих кромок, то фрезерование происходит плавнее и возникает меньше вибраций.

Исходя из этих правил в зависимости от количества зубьев фрезы обладают разными конструктивными особенностями и имеют следующее применение: 

 

Двузубые концевые фрезы:
Конструкция 2х зубой фрезы дает увеличение стружечной канавки для эффективного отвода стружки. Используется при скоростном, тяжёлом периферийном фрезеровании с большим съемом. Подходят для материалов, образующих сливную стружку (чаще всего образуется при обработке сталей при высокой скорости резания).

Трёхзубые концевые фрезы:
Конструктивно являются “промежуточным вариантом” между большим объёмом стружечной канавки двузубых фрез и прочностью четырехзубых. Преимуществом является то, что при хорошем отводе стружки сохраняется жесткость фрезы. Трехзубые фрезы используются как универсальные, тем не менее не распространены.

Четырёхзубые концевые фрезы:
Конструкция 4х зубой фрезы имеет увеличенную сердцевину инструмента, что уменьшает “прогиб фрезы” (фреза более жесткая) и тем самым повышает точность обработки и качество поверхности. Рекомендуется использовать для обработки различных материалов, образующих при фрезеровании мелкую крошащуюся стружку (элементная стружка, которая образуется при обработке твердых и маловязких металлов с малой скоростью резания) и требующих значительных усилий резания.

Шестизубые концевые фрезы:
Конструкция фрезы за счет большого количества режущих кромок, одновременно находящихся в контакте с обрабатываемым материалом и малой подачи на зуб fz позволяет увеличить стабильность работы инструмента. Тем самым уменьшается количество сколов режущей кромки, продлевается срок службы концевой фрезы и очень существенно повышается стойкость инструмента. Рекомендуется применять только для чистовой обработки.

26
Рекомендуемые режимы резания для твердосплавных фрез Schwarzmaier
Рекомендуемые режимы резания для твердосплавных фрез Schwarzmaier

Обработка поверхности заготовки методом фрезерования является самой распространенной технологией, широко применяемой на различных производствах независимо от сложности и серийности выпускаемых изделий.


Фрезерование - обработка заготовки вращающимся многокромочным инструментом (фрезой), который перемещается по определенному циклу или заданной программе. В сравнении с другими видами металлообработки фрезерование самое сложное и требует высокой квалификации от оператора.
 

Фрезерование монолитным инструментом     Фрезерование монолитным инструментом

Сложность фрезерной обработки обусловлена несколькими факторами:
 
  • Быстрый и периодичный контакт режущей кромки инструмента с заготовкой. В процессе резания каждый зуб фрезы кратковременно соприкасается с обрабатываемой поверхностью, снимая слой металла. При этом контакт сопровождается ударной нагрузкой, непосредственно влияющей как на стойкость инструмента, так и качество обработки.
     
  • Режущие кромки фрезы и стружкообразование. В зависимости от типа используемой фрезы резание производится одной или двумя режущими кромками (комбинированное фрезерование). При многокромочной обработке существенно увеличивается объем стружки, длину которой необходимо контролировать. В противном случае это приведет к снижению качества обрабатываемой поверхности.

Актуальный вопрос: как произвести качественное фрезерование с учетом его особенностей? Для этого необходимы как личный опыт фрезеровщика, так и соблюдение рекомендуемых режимов резания.

Режимы резания - это значения основных параметров фрезерования в соответствии с используемой фрезой и материалом заготовки. Проще говоря, это рекомендации производителя для оптимального использования режущего инструмента. Взяв в руки две одинаковые по конструкции и размерам фрезы различных производителей, мы обнаружим разные значения для параметров фрезерования. Фрезы разных производителей отличаются по качеству и техническим возможностям, что и влияет на процесс фрезерования. Именно по этой причине нет единого стандарта по режимам фрезерования, а все рекомендации разрабатываются непосредственно производителями по результатам исследований и собственной заводской практики. 

Использование рекомендованных режимов резания на производстве позволяет решить одновременно несколько задач:
  1. Получить высокое качество и точность обрабатываемой поверхности при чистовой обработке
  2. Исключить чрезмерные нагрузки на фрезу, тем самым увеличив срок ее службы
  3. Повысить производительность металлообработки, сократив время на настройку оборудования и подготовку к резанию, максимально используя технические возможности станка.
Основные параметры фрезерования
1. Скорость резания (Vс) - один из ключевых параметров фрезерной обработки, который определяет объем снимаемого металла за определенный период времени. Единица измерения - метров в минуту (м/мин). Для расчета скорости резания используется следующая формула:
Формула Vc (скорость резания) π - значение 3,14
Dc - диаметр фрезы
n - частота вращения шпинделя   
2. Частота вращения (n) - параметр, указывающий на скорость вращения шпинделя станка и соответственно установленной в него фрезы. Единица измерения - обороты в минуту (об/мин). Если известна рекомендованная скорость резания (Vс), то по следующей формуле можно определить необходимую скорость вращения инструмента: 
Формула n (частота вращения) Vс - скорость резания
π - значение 3,14
Dc - диаметр фрезы
n - частота вращения шпинделя 
Частота вращения влияет на:
  1. Качество обрабатываемой поверхности. Для предварительной (черновой) обработки скорость вращения снижается, что позволяет увеличить объем стружки и удалять большой объема материала. Для чистовой обработки наоборот используются высокоскоростные режимы работы шпинделя. На больших скоростях вращения образуется мелкая стружка и формируется поверхность с низким показателем шероховатости.
     
  2. Производительность фрезерования. Неправильно подобранный скоростной режим работы станка непосредственно увеличит время, затрачиваемое на ту или иную операцию. Поэтому правильно настроенная скорость вращения шпинделя позволит достичь максимальной производительности станка.
     
  3. Износ режущего инструмента. Фрезерные операции выполняются в том числе и на высокоскоростных режимах работы, что приводит к ускоренному износу инструмента. Поэтому крупносерийные производства часто отдают предпочтение фрезам с каналами для подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).
     
3. Подача на зуб (Sz) и минутная подача (Sm- данные параметры полностью обусловлены конструкцией режущего инструмента и взаимосвязаны между собой.
Подача на зуб (Sz) Подача на зуб (Szуказывает объем удаленного с заготовки материала одним зубом фрезы за один проход, измеряется в мм на зуб (мм/зуб).

В процессе черновой обработки подача на зуб увеличивается. При этом существенно повышается осевая нагрузка на фрезу, в связи с скорость резания должна быть снижена. Высокая подача при высокой скорости приведет к быстрому износу режущего инструмента или его повреждению.

Для чистовой обработки действует обратное правило: снижается подача - увеличивается скорость резания. Значение подачи на зуб (Sz) связано с другим расчетным параметром - минутной подачей. 

Минутная подача (Sm) - скорость движения фрезы относительно обрабатываемой заготовки, единица измерения - мм в минуту (мм/мин). Минутная подача зависит от частоты вращения шпинделя, количества зубьев фрезы, а также от значения подачи на зуб (Sz).
 Формула Sm (минутная подача) n - частота вращения шпинделя
S- подача на зуб
z - количество зубьев

4. Ширина фрезерования (ae) и глубина резания (ap).
 

Фрезерование     Ширина и глубина фрезерования

Ширина фрезерования (ae) указывает на объем (в мм) срезаемого металла в радиальном направлении в зависимости от диаметра используемой фрезы. Соответственно чем больше диаметр инструмента, тем больше ширина фрезерования. При черновой обработке производится удаление большого объема металла с низкими показателями точности и шероховатости. Для решения этой задачи ширина фрезерования увеличивается, что позволяет удалять большой объем материала за один проход.

Глубина резания (ap- это расстояние в мм, измеряемое вдоль оси фрезы между обработанной и необработанной поверхностью заготовки. Другими словами - это объем материала, удаляемого фрезой за один проход.

Значения данного параметра зависят от нескольких факторов:
  1. Тип обрабатываемого материала. Материал заготовки и его свойства необходимо обязательно учитывать при установке глубины резания. Иначе это приведет к снижению качества фрезерования или повреждению заготовки.
  2. Тип выполняемой обработки. Для чернового фрезерования с удалением большого объема металла глубина обработки увеличивается. При чистовой обработке глубина уменьшается, это позволяет на высокой скорости вращения снимать небольшие слои материала и формировать поверхность с высокими показателями шероховатости. Чем выше будет необходимая точность, тем меньше глубина обработки.
  3. Длина режущей части фрезы. При установке глубины фрезерования необходимо учитывать характеристики инструмента, а именно - длину рабочей части фрезы.

Обобщим в таблице описанные параметры и изменение их значений в зависимости от типа фрезерной обработки.
 
Параметры Тип обработки
Черновая Чистовая
1 Скорость резания (Vс) - +
2 Частота вращения (n) - +
3 Подача на зуб (Sz) + -
4 Ширина фрезерования (ae) + -
5 Глубина резания (ap) + -

"+" - значение увеличивается / "-" - значение уменьшается

 

Режимы резания для фрез Schwarzmaier

Рекомендуемые режимы резания для твердосплавных фрез Schwarzmaier
 
ISO Обрабатываемый материал HB Фрезерование фасок
Ширина a= 0,1 x D
Глубина a= 0,1 x D
 Фрезерование фасок Фрезерование пазов
Ширина ae = 1 x D
Глубина a= 0,5 x D
    Фрезерование пазов
Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб
P - сталь (ISO) Нелегированная сталь 190 270 0,05...0,2 125 0,05...0,2
Низколегированная сталь 240 185 0,05...0,2 95 0,05...0,2
Высоколегированная сталь 380 110 0,05...0,2 70 0,05...0,2
M - нержавеющая сталь (ISO) Ферритная/мартенситная нержавеющая сталь 200 75 0,05...0,2 55 0,05...0,2
Аустенитная нержавеющая сталь 200 95 0,04...0,16 55 0,04...0,16
Аустенитная/ферритная нержавеющая сталь 260 60 0,04...0,16 45 0,04...0,16
K - чугун (ISO) Ковкий чугун 200 205 0,05...0,2 120 0,05...0,2
Серый чугун 180 205 0,05...0,2 110 0,05...0,2
Чугун с шаровидным графитом 215 185 0,05...0,2 105 0,05...0,2
N - цветные металлы (ISO) Алюминиевые сплавы 100 1955 0,11...0,44 580 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 75 315 0,11...0,44 195 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 130 205 0,11...0,44 85 0,11...0,44
Медь и медные сплавы 90 580 0,11...0,44 110 0,11...0,44
S - жаропрочные сплавы (ISO) Жаропрочные сплавы на основе железа 280 45 0,04...0,16 25 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе никеля 350 45 0,04...0,16 25 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе титана 320 75 0,04...0,16 35 0,04...0,16
 
ISO Обрабатываемый материал HB Фрезерование уступов
Ширина a= 0,5 x D
Глубина a= 1 x D
 Фрезерование уступов Фрезерование уступов
Ширина ae = 0,1 x D
Глубина ap = 1,5 x D
Фрезерование уступов 
Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб
P - сталь (ISO) Нелегированная сталь 190 150 0,05...0,2 245 0,05...0,2
Низколегированная сталь 240 115 0,05...0,2 170 0,05...0,2
Высоколегированная сталь 380 85 0,05...0,2 145 0,05...0,2
M - нержавеющая сталь (ISO) Ферритная/мартенситная нержавеющая сталь 200 70 0,05...0,2 130 0,05...0,2
Аустенитная нержавеющая сталь 200 70 0,04...0,16 100 0,04...0,16
Аустенитная/ферритная нержавеющая сталь 260 60 0,04...0,16 75 0,04...0,16
K - чугун (ISO) Ковкий чугун 200 140 0,05...0,2 130 0,05...0,2
Серый чугун 180 130 0,05...0,2 170 0,05...0,2
Чугун с шаровидным графитом 215 125 0,05...0,2 130 0,05...0,2
N - цветные металлы (ISO) Алюминиевые сплавы 100 710 0,11...0,44 810 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 75 260 0,11...0,44 350 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 130 110 0,11...0,44 165 0,11...0,44
Медь и медные сплавы 90 145 0,11...0,44 210 0,11...0,44
S - жаропрочные сплавы (ISO) Жаропрочные сплавы на основе железа 280 35 0,04...0,16 45 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе никеля 350 35 0,04...0,16 50 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе титана 320 45 0,04...0,16 85 0,04...0,16
 
ISO Обрабатываемый материал HB Профильная обработка
Глубина a= 0,05 x D
 Профильное фрезерование Профильная обработка
Глубина a= 0,01 x D
    Профильное фрезерование
Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб Скорость резания Vс, м/мин Подача на зуб Sz, мм/зуб
P - сталь (ISO) Нелегированная сталь 190 210 0,05...0,2 250 0,05...0,2
Низколегированная сталь 240 155 0,05...0,2 185 0,05...0,2
Высоколегированная сталь 380 100 0,05...0,2 120 0,05...0,2
M - нержавеющая сталь (ISO) Ферритная/мартенситная нержавеющая сталь 200 85 0,05...0,2 95 0,05...0,2
Аустенитная нержавеющая сталь 200 75 0,04...0,16 95 0,04...0,16
Аустенитная/ферритная нержавеющая сталь 260 70 0,04...0,16 75 0,04...0,16
K - чугун (ISO) Ковкий чугун 200 155 0,05...0,2 185 0,05...0,2
Серый чугун 180 175 0,05...0,2 210 0,05...0,2
Чугун с шаровидным графитом 215 140 0,05...0,2 170 0,05...0,2
N - цветные металлы (ISO) Алюминиевые сплавы 100 1145 0,11...0,44 1145 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 75 780 0,11...0,44 940 0,11...0,44
Алюминиевые сплавы 130 280 0,11...0,44 335 0,11...0,44
Медь и медные сплавы 90 440 0,11...0,44 530 0,11...0,44
S - жаропрочные сплавы (ISO) Жаропрочные сплавы на основе железа 280 45 0,04...0,16 60 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе никеля 350 35 0,04...0,16 45 0,04...0,16
Жаропрочные сплавы на основе титана 320 70 0,04...0,16 90 0,04...0,16
27