Скорость вращения шпинделя фрезерного станка по металлу

Обновлено: 20.09.2024

Частота вращения шпинделя относится к характеристикам фрезерного станка и имеет обозначение в об/мин. Это скорость, с которой вращается шпиндель вместе с цанговым патроном и фрезой.

Шпиндели принято разделять на ременные и моторшпиндели (электрошпиндели). Первые характеризуются меньшим крутящим моментом. Конструкция классического шпинделя с ременным приводом имеет в составной части шпиндельный вал с подшипниками. Данный вал способен зажимать либо разжимать фрезу. Мощность и динамика передаются шпинделю от наружного мотора, который инсталлирован рядом с приспособлением посредством ременной передачи. Мощность, вращающий момент и скорость шпинделя зависят от характеристик внешнего двигателя и самой ременной передачи. За счет внешней инсталляции можно варьировать размеры мотора, тем самым изменяя обороты и мощность шпинделя, как в меньшую, так и в большую сторону. Применение шпинделей с ременной передачей возможно для задач, где требуемая скорость вращения шпинделя не превышает значение 12 000 – 15 000 об/мин. Из минусов – это ограничение по скорости в сравнении с электрошпинделем. Также натяжение ремня формирует излишнюю нагрузку на задние подшипники шпинделя, тем самым исчерпывая их ресурс.

Электрошпиндель — это приспособление, которое имеет в своей конструкции три ключевых звена: электрический асинхронный двигатель, патрон для зажима фрезы и подшипник. Предельные частоты вращения электрошпинделей - до 180 тысяч об/мин. Эти шпиндели являются более дорогостоящими по сравнению с ременными.

Как определить количество оборотов шпинделя

По количеству оборотов, шпиндели подразделяются:

Высокой мощности от 5 кВт и более: применяются в основном на крупногабаритных станках. Обороты составляют 12000…18000 об/мин. Предназначены для высокопроизводительных работ. Такое количество оборотов является большим минусом при работе с твёрдосплавными фрезами при фрезеровании тонкими фрезами, что существенно снижает общий КПД фрезерного станка.
Средней мощности 1.2…5 кВт: используются во фрезерных станках средних габаритов. Применяются для фрезерования пластиков, дерева и мягких металлов. Обороты составляют 18000…24000 об/мин. Идеально подходят для мелких гравировальных работ.
Малой мощности 0.8 кВт и менее: используются во фрезерных станках малых габаритов. Обороты составляют до 60000…70000 об/мин.

Скорость вращения вычисляется по формуле:

Формула для расчета

d – диаметр режущей части инструмента (мм),

П – число Пи, постоянная величина равная 3.14;

V – скорость резания (м/мин) – это путь, пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени.

Если у станка есть преимущество в виде преобразователя частоты (т.е. можно с легкостью варьировать скорость вращения шпинделя), то скорость мотора выбирается исходя из выбора диаметра фрезы и материала заготовки. Но важно знать, что при стремительном снижении скорости вращения потерю момента не миновать. В некоторой степени эта потеря возмещается инвертором благодаря функции поддержания крутящего момента при понижении скорости вращения шпинделя. Можно использовать данные из таблицы при выборе параметров соотношения количества оборотов двигателя к диаметру фрезы:

Диаметр фрезы

Скорость вращения

Опытным путем было установлено, что заявленные максимальные обороты в паспорте шпинделя не являются физической границей – абсолютно все высокоскоростные шпиндели без труда разгоняются до 120% от номинальных оборотов, и даже выше. Но при этом следует помнить, что ресурс подшипников может резко снизиться. И очень быстрое вращение не всегда хорошо, так как, например, дерево при фрезеровании образует мелкую пыль, которая затирается между материалом и режущим инструментом, и начинает подгорать. Как следствие, происходит перегрев фрезы и заготовки.

Пример влияния количества оборотов шпинделя при фрезеровании заготовки:

Обороты шпинделя при фрезеровании

Исходя из вышеизложенного, подытожим, что многоцелевого шпинделя с большим диапазоном оборотов, увы, не существует. И важно оптимальное соотношение размера, мощности и максимальных оборотов шпинделя для решения той или иной задачи. Скорость подачи важно распределять равномерно, так как это существенно влияет на качество обработки. При вычислении оборотов шпинделя для того или иного материала необходимо обращать внимание на скорость резания и диаметр режущей части фрезы для оптимальной работы станка без погрешностей. При «закрытом» фрезеровании, где отвод стружки затруднен (пазы, шпунты, гнезда), миновать прижогов возможно, если на порядок уменьшить частоту вращения. Также необходимо учитывать ресурс подшипников при фрезеровании и искусственно не увеличивать число оборотов шпинделя, в зависимости от номинальных, с целью получения большей производительности.

Частота вращения шпинделя токарного и фрезерного станка - расчет числа оборотов по формуле

При выборе режима обработки детали специалисту нужно в равной степени учитывать как производительность оборудования, так и чистоту исполнения готовой поверхности. Баланс между ними напрямую зависит от таких параметров, как скорость подачи и частота вращения шпинделя токарного или фрезерного станка.

Рассмотрим характеристики максимально подробно, ведь они особенно важны в условиях современной многозадачности техники. В одну-единственную программу управления может быть заложена и контурная резка, и нанесение гравировки, и расширение сквозных отверстий, причем пластиковых, металлических, деревянных, композитных заготовок, различающихся между собой структурой, размерами, сопротивлению резанию. Поэтому просто необходимо грамотно регулировать входные данные – чтобы избежать обжогов, шероховатостей, преждевременного затупления рабочих кромок.

Уделим внимание всему, что связано с настройкой.

Что такое скорость и частота вращения шпинделя

Начнем с определений. В случае с подачей это динамика линейного перемещения – вала, каретки, портала – за единицу времени. Оказывает прямое влияние на объем снятия материала, поэтому ее стараются максимизировать, но так, чтобы целостность резца не подвергалась риску. Если задать избыточное значение характеристики, такое, какое инструмент не сможет выдержать на практике, это обернется сколами на лезвии или деформацией хвостовика. Также нужно учитывать чрезмерный нагрев: в погоне за производительностью не стоит жертвовать остротой и ресурсом кромок.

В свою очередь, частота вращения шпинделя – это то количество оборотов, которое он совершает за определенный срок. Чем она выше, тем большее количество деталей можно обработать за единицу времени, но и тем быстрее резец выходит из строя. Почему? Потому что выделяемое в процессе гравировки или расточки тепло просто не рассеивается до конца и негативно влияет на все элементы системы в принципе. На практике величина данного параметра автоматически регулируется встроенной электроникой – в портальном оборудовании, в том числе и с ЧПУ, в составе которого нет конструкционно сложных механических узлов (например, коробок передач).

Типы шпинделей по числу оборотов

По данному показателю все валы разделяют на 3 категории:

Маломощные – до 0,8 кВт включительно – устанавливаются на негабаритной технике, использующейся в небольших частных мастерских для решения упрощенных бытовых задач; развивают от 3 до 9 тысяч об/мин.
Средние – от 1,5 до 5 кВт – применимы в стандартных условиях, для обработки заготовок из дерева, пластика, мягких металлов, а также для нанесения гравировки; поддерживают от 12 до 18 тысяч об/мин.
Высокопроизводительные – от 5 кВт и выше – предназначены для промышленного оборудования, призванного решать самые масштабные и серьезные задачи; в общем случае доходят до 24 тысяч об/мин, хотя данный показатель не всегда является безусловным плюсом – те же твердосплавные или тонкие фрезы на такой скорости изнашиваются очень быстро.

Как определить частоту вращения шпинделя

Для этого необходимо создать технологическую карту изготовления детали. Вопрос решается в 5 этапов – рассмотрим каждый из них.

Уделяем внимание исходным данным

Нужно определить следующие параметры (в том числе и конкретные значения некоторых из них):

Тип материала заготовки – чаще всего это углеродистая сталь, но также может быть выбран чугун или цветмет; важно понимать, что от плотности и сопротивления металла (пластика, дерева) зависит усилие, прикладываемое к поверхности для снятия нужного слоя.
Диаметр детали – разброс здесь может быть довольно серьезным, плюс, следует учитывать еще и припуски, величина которых зависит от количества проходов и того класса точности, которого требуется достигнуть. Обычно проводятся черновые, чистовые, финишные операции, каждая из которых уменьшает не только степень шероховатости, но и размер сечения предмета.
Длина заготовки – чем она больше, тем серьезнее нагрузка на вал и на зону его крепления (хвостовик); а значит этот параметр тоже важно принимать во внимание.
Квалитет точности и необходимая степень шероховатости – прецизионная обработка возможна только на высокой скорости и при наличии ЧПУ, идеально позиционирующего инструмент и функциональные узлы по отношению друг к другу.

Применяем формулу оборотов шпинделя

Согласно ей, частота вращения находится как:

V – скорость резания или, другими словами, тот путь, который лезвие проходит за расчетную единицу времени, измеряется в м/мин;
d – диаметр кромки резца, в мм;
π – 3,14 – постоянная величина.

Свое влияние на производительность технологической операции оказывает преобразователь (облегчает изменение параметров) и инвертор (частично компенсирует потерю крутящего момента при резком замедлении вала). Но при прочих равных на первый план по степени важности выходит сечение лезвия и конструктивные особенности самого оборудования.

Выбираем инструмент и станок

Раз чрезмерная частота вращения шпинделя (из формулы и объяснений выше) убыстряет износ кромок, логично отдавать предпочтение резцу, способному выдерживать максимально большое количество оборотов. Для этого он должен быть исполнен из износостойкого сплава или просто оставаться подходящей формы. Например, фрезы для создания канавок продержатся дольше тех, что предназначены для создания плоских поверхностей.

Если есть такая возможность, обязательно проводите визуальный осмотр инструмента, внимательно проверяя его на отсутствие изъянов: даже мельчайшие дефекты со временем разовьются и точно убыстрят износ.

При выборе оборудования учитывайте, какие задачи оно будет решать. Нанесение резьбы требует одной производительности, сверление или формовка корпусных деталей – уже другой, блок ЧПУ может убыстрять или замедлять работу и так далее. Возможности промышленного будут отличаться о того, что предназначено для домашней мастерской, и тому подобное.

Выполняем расчет оборотов шпинделя и режима резания

Составляется технологическая карта, а уже на ее основе – необходимые чертежи с информативными таблицами. При этом частота находится путем подстановки значений в указанную формулу. Диаметр – это известная или, по крайней мере, измеряемая величина, скорость перемещения – тоже. Исходя из ее показателей и принимается решение о производительности, с которой будет функционировать оборудование.

Проводим заключительный этап

После этого осуществляется проверка, в ходе которой определяется:

соответствие фактической мощности привода проектным данным;
надежность механизма подачи в течение определенного срока;
прочность пластинки и державки – чтобы спрогнозировать выход из строя;
полнота сопутствующей технологической оснастки;
время выполнения одной операции, а на его основании – себестоимость детали.

С учетом результатов пробного запуска делается вывод об эффективности и актуальности режима и устанавливается, нужно ли вносить какие-либо изменения.

Расчет скорости вращения шпинделя токарного или фрезерного станка

Зачастую происходит так, что по паспорту известно номинальное количество оборотов, но непонятно, насколько быстро лезвие оборудования проходит свой путь по заготовке. В таких случаях нужно лишь воспользоваться обратным соотношением:

Отсюда ясно, что два этих параметра взаимосвязаны, и один выражает собой другой, а значит влияет на:

Производительность труда – повышается, если деталь получается слишком дорогой в изготовлении; однако существенно увеличить его на практике можно далеко не всегда, даже если возможности спецтехники позволяют это сделать; вы помните – эксплуатация инструмента в слишком жестком режиме приводит к его перегреву и преждевременному износу.
Итоговую степень шероховатости поверхности – чем быстрее движется вал, тем более гладкой становится плоскость, но и тем сильнее нагрузка на лезвие, поэтому высокие обороты на практике используются не постоянно, а лишь при проведении отдельных операций, чаще всего чистовой обработки.

Распространенные ошибки при выборе режимов резания

Очень часто начинающие токари и фрезеровщики не согласовывают скорости – это оборачивается концентрацией напряжений на кромке, а значит повышает вероятность поломки инструмента в таких «критических» точках и вызывает другие проблемы.

Есть две классические ситуации:

Максимальные обороты при медленной подаче – при этом серьезно падает качество обработки. Кроме того, резец будет не снимать стружку, а лишь давить на поверхность, сначала лишь шлифуя ее, а потом уже вызывая прижог; при этом не просто действуя вхолостую, а даже теряя в прочности, ведь будет наблюдаться отгибание кромки.
Обратная ситуация приводит к тому, что лезвие убирает слишком много материала и вместе с тем испытывает чрезмерную нагрузку, в результате чего скалывается и оставляет царапины и другие дефекты на той плоскости, которая должна быть гладкой.

Поэтому на практике нужно проводить расчет частоты вращения шпинделя для каждой технологической операции и, на основе полученных результатов, соотносить подачу, чтобы обеспечивать не только скорость, но и точность, и безопасность процесса. Тем более что все величины можно принимать в некотором диапазоне – всегда есть место для допусков. Помните, что длительная эксплуатация инструмента – следствие правильного подхода, тогда как неожиданная поломка – результат допущенных ошибок.

И универсальный совет – проводите обработку в несколько этапов: сначала черновую, по максимуму снимая ненужный металл, потом чистовую, более медленно, и, наконец, финишную – для шлифовки мельчайших неровностей.

Скорость и режимы резания при фрезеровании: как посчитать по таблице

Фрезерный станок – универсальный аппарат для металлообработки, на нем можно сделать большинство операций в короткие сроки. Но для каждой отдельной процедуры, для каждого обрабатываемого материала необходимо подстраиваться. Мы расскажем, как произвести расчет режимов и скорости резания при фрезеровании по формулам и таблицам.

Суть процесса

Технологически это снятие верхнего слоя сырья с поверхности. В результате получается стружка, которая отводится в выбранном направлении. Смысл в том, что режущая кромка касается определенных точек – тех, где необходимо создать паз или другое отверстие.

Заготовка из металла, пластика или дерева, оргстекла помещается на прочную станину и надежно закрепляется несколькими зажимами. Далее выбирается подходящее оборудование. Он зажимается в станке на движущимся шпинделе.

Резец погружается в материал на определенную глубину. Когда включается электродвигатель, резак начинает движение – вокруг своей оси или вперед, как при дисковом инструменте. Одновременно с этим выбирается подача – это передвижение заготовки и/или режущей кромки.

Вместе с нажимом под воздействием механического давления происходит обработка – постепенно убирается верхний слой поверхности.

Цель фрезеровки – глубокая черновая или чистовая металлообработка, а также в зависимости от фрезы и задачи, это может быть:

создание определенного профиля – вырезка канавок, пазов;
нарезка зубцов на зубчатых колесах и прочих деталях;
поддержание определенной формы элемента;
сверление отверстий;
нарезание внутренней и внешней резьбы;
обрезка торцов;
художественное вытачивание узоров и гравировка.

вращательная;
перемещение по горизонтали и вертикали.

Особенности выбора режима резания фрез при фрезеровании

Стоит отметить, что есть несколько этапов металлообработки:

Обдирной – очень грубое снятие верхнего слоя, часто заключается в устранении явных дефектов, а также в том, что убирается ржавчина.
Черновой – обработка первичного типа, когда нужно устранить поверхность и снять стружку. При этом класс точности и шероховатости довольно низкий. Припуск оставляется достаточно большой – до 7 мм.
Получистовой. На этой стадии производится зачистка и подготовка к финальным этапам. Особенность в том, что выбирается более тонкий инструмент, стружка получается тоньше, а точность увеличивается до 4-6 класса.
Чистовой – Часто это последний уровень обработки, достигается оптимальная шероховатость. Размеры подгоняются очень точно.
Тонкий (финишный) – сверхточное фрезерование на высоких скоростях. Снимается минимальная металлическая пыль.
Шлифование – применяются резцы с напылением из абразивных частиц.

В зависимости от этапа делается расчет режимов резания при фрезеровании – его можно произвести онлайн или воспользоваться формулами и таблицами. Соответственно, выбирается тип сверла.

Выбор инструмента

В качестве оснастки фрезерных станков используются различные фрезы. Это приспособления для резки, изготовленные из инструментальной стали высокой прочности. Есть множество признаков, согласно которым происходит классификация:

по материалу их режущих элементов;
по расположению режущих частей зубьев;
по виду заточки зубьев;
по направлению зубьев (винтовые, наклонные и т.д.);
по конструкции изделия (составное, цельное, сборное);
по виду крепления режущих элементов.
по назначению – название резца созвучно с задачей фрезеровщика. Рассмотрим некоторые из разновидностей.

Для плоских поверхностей

В основном при обработке плоскостей применяются цилиндрические и торцевые фрезы, а также дисковые – для распиловки. Если инструмент в виде цилиндра, то он может быть нескольких типов – с цельными или сменными режущими краями. Крупные монолитные обычно применяются на первых стадиях металлообработки, при черновых работах, в то время как небольшие и разборные – для чистовой.

Торцевой резец больше подходит для протяженных заготовок. Тогда ее зубья могут быть по бокам – с торца. Если это большой складной инструмент, то его используют, соответственно, для широких поверхностей.

Использование твердосплавных резцов обязательно, если вы имеете удовольствие работать с плохо обрабатываемыми тугоплавкими материалами. Но стоит учесть, что понадобится защитная ширина и протяженность режущей кромки, тогда будет отходить хорошая стружка.

Для художественного фрезерования

Декоративные металлические вставки пользуются особенной популярностью в интерьере жилья или офисного помещения, но также такие элементы можно добавлять при проектировании автомобилей, при гравировке любых изделий, например, наручных часов, и в прочих случаях.

Режимы резания при фрезеровании концевыми или пазовыми фрезами идеально подходят для создания паза, канавки. Они могут иметь от 1 до 4 и более заходов, различную ширину и длину зубцов, сменные насадки или монолитные. Изготавливаются они из любого пригодного материала. Большое многообразие позволяет выбрать инструмент в зависимости от назначения. К слову, они подходят как для ручного управления станком, так и для числового.

Дисковые прекрасно справляются со множеством задач – начиная от грубой и быстрой распиловки, заканчивая тонкой, практически ювелирной работой по декоративному металлическому элементу.

Для обработки кромок

К сожалению, не каждый срез обладает идеальными характеристиками: гладкий, без зацепок и заусенцев, с правильным классом шероховатости и точности. То же касается всех углов – к ним сложно подобраться, по крайней мере не так легко, как к прямой поверхности. Для этого используют следующие насадки:

Отрезная и шлицевая могут быть применимы для отделения одной части материала от основного массива.
С помощью угловой можно обрабатывать углы и край. При этом есть две разновидности данного инструмента – с одной и двумя режущими кромками.
Фасонная применяется для деталей с нестандартным и сложным изгибом – для круглых, вогнутых поверхностей. Очень часто используется для нарезания некоторого крепежного инструментария.

Обычно все из представленных видов имеют варианты с монолитным изготовлением из твердоплавкого сырья, а также складные – со съемными насадками. Первый вариант больше подходит для черновой металлообработки, а второй – для чистовой и тонкой.

Как посчитать режимы и скорость резания по параметрам

При выборе количества оборотов необходимо смотреть на множество факторов, каждый из которых имеет значение. Есть специальные таблицы для расчета, их мы приведем ниже. А пока познакомимся с важными особенностями.

Ширина фрезерования

Это то, как много будет в единый момент времени сниматься стружки с заготовки. Конечно, чем больше, тем выше продуктивность. Но это может повлиять на качество, особенно если лезвие не одинаково заточено по всей длине режущей кромки, а также если в обрабатываемом материале есть прочные включения, которые могут повредить саму инструментальную сталь. Особенности:

Ширина среза зависит напрямую от того, какой диаметр у инструмента. Таким образом, параметр не регулируется во время выбора режима резания на фрезерном станке, но имеется в виду фрезеровщиком, когда он устанавливает определенную оснастку.
Использование таких резаков приводит к изменению других параметров, все они взаимосвязаны. В частности, снижается срок эксплуатации насадки, если есть неблагоприятные условия на 75%. Таким образом, мы рекомендуем увеличивать ширину среза только в случае, если вы точно уверены в высоком качестве стали, а также в остальных факторах.

Положительно сказываются фрезы большого диаметра на количество проходов. Обычно требуется много раз пройтись по одному месту, но, например, при создании неглубоких канавок можно ограничиться одним разом.

Глубина резания

Это расстояние, которое определяется от поверхности обрабатываемой детали до предполагаемой линии среза. То есть то, какой будет убран слой. Особенности:

Зависимость от материала: не каждая сталь позволит делать глубокие канавки, хрупкие сплавы могут переломиться.
Черновая обработка позволяет задавать большую глубину резки, даже припуска на нее определяются сразу до 8 мм, в то время как чистовая – нет. Чем выше предполагаемая точность, тем меньше глубина.
Естественное ограничение – длина режущей кромки инструмента.

Параметр определяет производительность оборудования, потому что при небольшом расстоянии за один проход приходится тратить в два-три раза больше времени.

Скорость

Это период, за который материал проходит полное изменение на нужную глубину при заданных прочих параметрах. От него напрямую зависит производительность, а также аккуратность среза и длительность эксплуатации рабочего инструмента.

Дадим приблизительные рекомендации, которые ориентированы на сырье:

Количество оборотов в минуту

Нержавейка – обладает составом, сложным к обработке из-за включения определенных химических веществ.

Бронза – очень мягкая, не имеет твердых включений, поэтому с ней можно работать на высоких скоростях.

Латунь – можно работать очень быстро, но нужно учесть, что при повышении нагрева материал становится очень пластичным, может непроизвольно деформироваться, поэтому нужно использовать охлаждающие составы.

Алюминий. Характерно уточнение, как и для латуни, насчет температурного режима. Вторая особенность – большое разнообразие алюминиевых сплавов, в которых нужно разбираться.

Частота вращения

По сути, этим термином также называется скорость, поскольку именно от количества оборотом вращения шпинделя, который держит резец, зависит быстрота. Мы рекомендуем не доверять таблицам, а произвести расчет самостоятельно по формуле: n=1000 V/ π*D, где:

n – частота вращения;
π – число Пи;
V – рекомендуемые обороты резания;
D – диаметр.

Подача на зуб: формула

Этим термином определяется движение заготовки навстречу фрезе. От него многое зависит, в том числе:

насколько много можно снять стали за один проход;
общая производительность механизма;
какую обработку можно произвести: черновую или чистовую.

Этот показатель относится уже именно к инструменту, он характеризует то, как перемещается стол станка относительно зубца за один период его вращения.

Формула: S=fz*z*n(мм/мин), где:

fz – подача на зуб;
z – количество зубьев;
n – частота вращения шпинделя, как ее вычислять, написано ранее.

Результат записывается в мм/мин.

Так как все параметры взаимосвязаны, приведем такой пример.

Когда увеличивается темп всего аппарата, обороты снижаются, потому что становится больше осевая нагрузка.

Режимы резания при токарной обработке и точении: таблицы формул, расчет подачи и скорость

Подготовимся к проведению одной из наиболее распространенных операций. Рассмотрим расчет подачи и режимов резания при токарной обработке. Его важность сложно переоценить, ведь если он проведен правильно, то помогает сделать техпроцесс эффективным, снизить себестоимость производства, повысить качество поверхностей деталей. Когда он выбран оптимально, это самым положительным образом влияет на продолжительность работы и целостность инструментов, что особенно важно в перспективе длительной эксплуатации станков с поддержанием их динамических и кинематических характеристик. И наоборот, если его неверно выбрать и взять не те исходные показатели, ни о каком высоком уровне исполнения продукции говорить не придется, возможно, вы даже столкнетесь с браком.

Режимы резания: что это такое

Это целый комплекс характеристик, задающих условия проведения токарной операции. Согласно технологическим маршрутам, обработка любого элемента (особенно сложного по форме) проводится в несколько переходов, для каждого из которых требуются свои чертежи, размеры и допуски, оборудование и оснастка. Вычислив и/или подобрав все эти параметры один раз для первой заготовки, в дальнейшем вы сможете подставлять их по умолчанию – при выпуске второй, пятой, сотой детали – и таким образом минимизируете время на подготовку станка и упростите контроль качества, то есть оптимизируете процесс производства.

В число основных показателей входит глубина, скорость, подача, в список дополнительных – масса объекта, припуски, частота, с которой вращается шпиндель, и в принципе любая характеристика, влияющая на результат обработки. И важно взять те из них, что обеспечат лучшую итоговую точность, шероховатость и экономическую целесообразность.

Есть несколько способов провести расчет режимов резания при точении:

• аналитический;
• программный;
• табличный.

Первый достаточно точный и до появления мощной компьютерной техники считался самым удобным. По нему все вычисления осуществлялись на основании паспортных данных оборудования: мощность двигателя, частоту вращения шпинделя и другие показатели подставляли в уже проверенные эмпирические выражения и получали нужные характеристики.

С разработкой специализированного ПО задача калькуляции существенно упростилась – все операции выполняет машина, быстрее человека и с гораздо меньшей вероятностью совершения ошибок.

Когда под рукой нет компьютера или формул, зато есть опыт, можно определить подходящие критерии на основании нормативных и справочных данных из таблиц. Но для этого необходимо учитывать все изменения значений, даже малейшие, что не всегда удобно в условиях производства.

Особенности определения режимов резания при точении

В первую очередь нужно выбрать глубину обработки, после нее – подачу и скорость. Важно соблюсти именно такую последовательность – в порядке увеличения степени воздействия на инструмент. Сначала вычисляются те характеристики, которые могут лишь минимально изменить износ резца, в конце те, что влияют на ресурс по максимуму.

Параметры следует определять для предельных возможностей оборудования, в обязательном порядке учитывая размеры, металл исполнения, конструкцию инструмента.

Важным пунктом является нахождение подходящей шероховатости. Плюс, правильнее всего взять лезвие под конкретный материал, ведь у того же чугуна одна прочность и твердость, а у алюминия – совсем другая. Не забывайте также, что в процессе происходит нагрев детали и возрастает риск ее деформации.

Выбор режима резания при точении на токарном станке продолжается установлением типа обработки. Какой она будет, черновой или чистовой? Первая грубая, для нее подойдут инструменты, выполненные из твердых сталей и способные выдержать высокую интенсивность техпроцесса. Вторая тонкая, осуществляется на малых оборотах, со снятием минимального слоя металла.

Глубина определяется количеством проходов, за которые убирается припуск. Подача представляет собой расстояние, преодолеваемое кромкой за вращение заготовки, и может быть одного из трех типов:

• минутная;
• на зуб;
• на оборот.

Скорость в значительной степени зависит от того, какая именно операция выполняется, например, при торцевании она должна быть высокой.

Характеристики режимов резания

Прежде чем подробно рассмотреть все основные параметры, скажем еще несколько слов о методах вычислений. Точнее, о том, как от графики перешли к аналитике и компьютеризации.

По мере совершенствования производства даже самые подробные таблицы оказывались все менее удобными: столбцы, колонки, соотношения – на изучение этого и поиск нужного значения уходило огромное количество времени. И это при том, что основные показатели связаны между собой, и уменьшение/увеличение одного из них провоцировало менять остальные.

Установив столь очевидную зависимость, инженеры стали пользоваться аналитическим способом, то есть продумали эмпирические формулы, и начали подставлять в них частоту вращения шпинделя, мощность силового агрегата и подачу и находить нужные характеристики. Ну а развитие компьютеров и появление вычислительного ПО серьезно упростило задачу и защитило итоговые результаты от ошибок человеческого фактора.

Схема расчетов режима резания на токарном станке

Порядок действий следующий:

• Выбираете, каким инструментом будете пользоваться в данной ситуации; для хрупких материалов подойдет лезвие со сравнительно небольшими показателями прочности, но для твердых – с максимальными.
• Определяете толщину снимаемого слоя и число проходов, исходя из актуального метода обработки. Здесь важно обеспечить оптимальную точность, чтобы изготовить изделие с минимальными погрешностями геометрических габаритов и поверхностей.

Теперь переходим к рассмотрению конкретных характеристик, играющих важную роль, и к способам их практического нахождения или изменения.

Глубина резания при токарной обработке на станке

Ключевой показатель для обеспечения качества исполнения детали, показывающий, сколько материала нужно убрать за один проход. Общее количество последних вычисляется с учетом следующего соотношения припусков:

• 60% – черновая;
• от 20 до 30% – смешанная;
• от 10 до 20% – чистовая.

Также свою роль играет то, какая форма у заготовки и что за операция выполняется. Например, при торцевании рассматриваемый параметр приравнивается к двойному радиусу предмета, а для цилиндрических деталей он находится так:

D и d – диаметры, начальный и итоговый соответственно;
k – глубина снятия.

Если же изделие плоское, используются обычные линейные значения длины – 2, 1-2 и до 1 мм соответственно. Здесь же есть зависимость от поддерживаемого класса точности: чем он меньше, тем больше нужно совершить подходов для получения результата.

Как определить подачу при точении

Фактически она представляет собой то расстояние, на которое резец передвигается за один оборот, совершаемый заготовкой. Наиболее высока она при черновой обработке, наименее – при чистовой, когда действовать следует аккуратно, и в дело также вступает квалитет шероховатости. В общем случае ее делают максимально возможной (для операции) с учетом ограничивающих факторов, в числе которых:

• мощность станка;
• жесткость системы;
• стойкость и ресурс лезвия.

При фрезеровании отдают предпочтение варианту «на зуб», при зачистке отверстий – рекомендованному для текущего инструмента, в учебных целях – самую распространенную, то есть 0,05-0,5 об/мин.

Формула расчета подачи при точении, связывающая между собой все ее виды, выглядит так:

Мощность шпинделя

В данной статье мы рассмотрим одну из важнейших характеристик шпинделя и ее влияние на работу устройства.

Производительность фрезерного станка характеризуется оптимальным соотношением различных показателей, результатом взаимодействия которых является количество обрабатываемых деталей в единицу времени. Для достижения максимальной продуктивности особую роль играет такой параметр, как «мощность» шпинделя, которая, как правило, зависит от характера выполняемых работ, обрабатываемого материала, скоростных характеристик станка и т.д. Мощность шпинделя ни при каких условиях не рассматривается «в отрыве» от остальных характеристик фрезерного станка с ЧПУ, так как, например, недостаточная жёсткость станины фрезера не позволит обрабатывать прочные заготовки, даже если производитель (с неясной целью) оснастил станок очень мощным шпинделем. Поэтому мощность шпинделя – это одна из составляющих, влияющая на общую производительность.

Диаметры шпинделя, также как и размер цанг, зависят от его мощности, ведь чем мощнее шпиндель, тем больший диаметр фрез он допускает к использованию. В стандартных станках применяются цанги ЕR11, ЕR16 и ЕR20 для работы с диаметрами хвостовиков 7, 10 и 13 мм соответственно. Промышленные цанги ЕR25, ЕR32 и ER40 используют в случае размера хвостовика 16, 20 и 25 мм соответственно.

Кроме перечисленных параметров важны также конструктивные особенности двигателя шпинделя: количество обмоток, вид ротора, способ снятия и подачи нагрузки на обмотки. Также не стоит исключать влияние на производительность станка используемого подшипника, ведь без данного приспособления невозможно обеспечить высокие скорости вращения, необходимый вращающий момент и мощность к инструменту, хорошую нагрузочную способность и длительный срок службы шпинделя.

В свою очередь, в зависимости от используемой мощности, процесс фрезерования можно разделить на два способа: с быстрой подачей и замедленным вращением фрезерного инструмента, либо наоборот. Первый способ называется скоростным, а второй – силовым. Скоростной способ используется при чистовой обработке материалов, поэтому не требует высокой мощности и повышенной силы резания. В то время как при силовом требуется наращенный крутящий момент и достаточная мощность. При необходимости обеспечения высокой мощности на низких оборотах станки могут быть оснащены редуктором, что позволит выполнять на данном оборудовании и черновые, и чистовые операции. В промышленном производстве чаще всего применяется силовое фрезерование для того, чтобы максимально быстро снимать лишний материал на поверхности заготовки. При этом необходимо учитывать правильные режимы резания конкретно для определенного вида фрез и выставлять точные параметры скорости вращения, заглубления и подачи. Таким образом, можно эксплуатировать фрезы, получая максимальную производительность, без чрезмерного износа инструмента. Если из станка нельзя «выжать» хорошее усилие, то лучше не экспериментировать и использовать скоростное фрезерование, установив максимальную скорость подачи и минимальную скорость вращения фрезы.

Основные правила при выборе мощности:

Мощность

Применение

0,8 кВт с цангой ER-11

Неглубокие граверные работы по латуни, обработка тонкого пластика, фанеры, гравировка мягких металлов, фрезерование печатных плат и т.д.

1,5 кВт с цангами ER-11, ER-16

Обработка латуни, алюминия. Работы с твёрдой древесиной и акрилом.

2,2 кВт с цангами ER-16, ER-20

Обработка твердых пород дерева, акрила, гравировка и фрезеровка на мягких металлах, организация 3D рельефов на дереве и пластиках.

3 кВт с цангой ER-20

Работы по мягким металлам, дереву, фанере и пластику.

4,5 кВт и выше с цангами ER-25, ER-32, ER-40

Отделка твердых деревянных заготовок, мягких металлов, а также работы по камню и мрамору.

Таким образом, выбирая шпиндель, исходя из его мощностных характеристик, важно учитывать его совместимость с фрезерным оборудованием, чтобы получить впоследствии высокий КПД. Также важно, какой материал будет подвергаться обработке, так как при работе, например, с тонким пластиком, не требуется высокая мощность. В то время как при отделке камня и мрамора, потребуется мощный шпиндель совокупно с высокопроизводительным фрезерным станком ЧПУ.

Читайте также: