Režimy řezání

Možná jste si již položili otázku výpočtu řezných podmínek, ale zároveň jste pokračovali v lámání fréz a nechápali, co se děje? proč tomu tak je? Proč například snižujete posuv, ale fréza stále pracuje ve špatném režimu? Zvoní, vydává necharakteristický zvuk a v důsledku toho rychle otupí a rozbije se. V tomto článku najdete odpovědi na své otázky:

• Proč byste se neměli spoléhat na řezné podmínky z katalogů
• Jaké parametry jsou zahrnuty do výpočtu řezných podmínek?
• Jak přiřadit rychlost a posuv na základě vzhledu nástroje
• Jak pracovat s různými materiály
• Jakou metodu výpočtu řezných podmínek použít?

Dovolím si hned rezervovat, že na začátku článku budou nějaké úvodní informace určené k obecnému porozumění. Doporučuji přečíst si vše popořadě, abyste nejen použili metodiku výpočtu řezných podmínek, ale také pochopili, co odkud pochází a proč tomu tak je právě. Tento článek hovoří především o výpočtu řezných režimů pro CNC stroje, protože neexistuje způsob, jak „cítit“ sílu během provozu, jako je tomu u univerzálních strojů. Na CNC zařízení musíte nejprve přiřadit správný režim a teprve poté provést malé úpravy v rozmezí ±20 %.

Řezací režimy z katalogů.

Často slýcháme od našich klientů otázku: „Jakou rychlost a posuv mám dát na tu či onu frézu?“ Můžete odpovědět stručně: “Podívejte se na katalog výrobce!” Ale bohužel to není správné doporučení z několika důvodů:

1. Prodejce často nadhodnocuje řezné podmínky u svých výrobků o 20-40%, aby měl konkurenční výhodu oproti ostatním dodavatelům.
2. Prodejce ve většině případů nemá praktické zkušenosti s prací s řeznými nástroji a různými materiály.
3. A co je nejdůležitější, když se připravíte na frézování, katalog nebude po ruce a internet se zrádně vypne!

Na co se tedy spolehnout? Ke způsobu výpočtu řezných podmínek, který jsme pro vás připravili! Je výsledkem osobních zkušeností s prací na CNC frézkách s různými materiály. Je možné, že výsledné režimy nebudou nejvýhodnější z hlediska doby zpracování, ale rozhodně zachovají váš nástroj a umožní vám pracovat v bezpečném režimu, což je pro začínající CNC operátory nejdůležitější!

Parametry řezného režimu.

Jak je vidět z obrázku, režimy řezání pro řezačku zahrnují 3 parametry:

• S – otáčky (otáčky vřetena)
• F – posuv (rychlost, kterou se nástroj pohybuje)
• P – úběrové množství (vrstva materiálu řezaného řezačkou)

To je přesně ta posloupnost, se kterou vypočítáme řezné podmínky pro frézu – budeme ji nadále dodržovat. Tato písmenná označení se používají i v programu na samotném CNC stroji. Například pro otáčení vřetena rychlostí 1500 ot./min ve směru hodinových ručiček zapíšeme do programu „S1500 M3“. Nebo, abychom provedli průchod doprava 50 mm s posuvem 300 mm/min, zapíšeme do programu „G1 X50 F300“.

Vzhled nástroje.

Uveďme stručný popis vzhledu fréz, který je třeba vzít v úvahu při výpočtu řezných podmínek. Podívejme se na tři příklady:

Tato fréza má ostré řezné hrany, velký úhel spirálové drážky, má 2 zuby a není povrchově upravena. Všechny tyto faktory naznačují, že máme nástroj ideální pro frézování neželezných kovů, ale i viskózních materiálů (měď, plasty), které během procesu řezání podléhají silnému zahřívání a tavení. Tato fréza se dobře hodí pro dokončovací obrábění s malými řeznými silami, ale není vhodná pro ocel a hrubé hrubování obrobků s velkými úběry.

Tyto frézy mají tupější úhly ostření břitů, jsou 4 zuby (tužší) a mají povlakovou vrstvu, která snižuje tření a zvyšuje tvrdost povrchové vrstvy. To vše svědčí o tom, že tento nástroj je ideální pro zpracování ocelí jsou dostatečně pevné pro práci s vysokými posuvy, jsou vhodné i pro hrubé broušení a zároveň umožňují dosáhnout dobré čistoty povrchu.

Na tomto obrázku vidíme kompozitní frézu skládající se z těla a karbidových destiček. Takové frézy mají zpravidla průměr 20 mm nebo více, protože celokarbidový nástroj této velikosti se stává neekonomickým. Účel a chování těchto fréz závisí na deskách na nich nainstalovaných. Pokud jsou desky nepovlakované (lesklé) a mají ostře nabroušené řezné hrany, pak jsou určeny pro zpracování neželezných kovů. Pokud jsou desky potažené a na dotek jsou matné, pak jsou určeny pro ocel. Na základě zkušeností je „zlatý“ povlak vhodný pro nerezové oceli a černý povlak je vhodný pro běžné konstrukční oceli. Frézy s tvrdokovovými břitovými destičkami „milují“ vysoké posuvy.

Závěr: není nutné nahlížet do katalogu nebo webu výrobce řezného nástroje a hledat kalkulačku pro výpočet řezných podmínek – naučte se poznávat frézy podle vzhledu. Není mnoho odrůd.

Vlastnosti práce s různými materiály.

Zde nebudeme zacházet do podrobností, ale jednoduše uvedeme seznam běžných materiálů a popíšeme vlastnosti práce s nimi. Seznam je sestaven podle principu snadno zpracovatelných (nenáročných) materiálů ke složitějším.

• Plasty (modulan, kaprolon, fluoroplast) jsou nejsnáze zpracovatelné materiály. Lze zpracovávat při vysokých i nízkých rychlostech, s vysokými i nízkými posuvy. Na nástroj působí malé řezné síly. Je třeba dávat pozor pouze na roztavení materiálu a pokud se zahřeje, snížit otáčky.
• Velmi snadno zpracovatelnými materiály jsou i barevné kovy (dural, mosaz, bronz). Zpracovávají se vysokou rychlostí, třísky se snadno oddělují, nepřehřívají se a na nástroj působí malé řezné síly. Lze zpracovávat bez chladicí kapaliny (řezné kapaliny). Řezné podmínky lze nastavit v širokém rozsahu bez obav z poškození nástroje.
• Měď, hliník (měkké slitiny hliníku jako AMG) – vše je stejné jako u barevných kovů, ale s jednou vlastností. Při překročení rychlosti se materiál náhle zahřeje a roztaví, což okamžitě ucpe frézu – přestane řezat a okamžitě se zlomí. Aby se tomuto jevu zabránilo, je nutné použít chladicí kapalinu.
• Konstrukční oceli – pro ně je nutné použít frézy speciálně na ocel s 3/4 zuby a nejlépe s povlakem. Zpracování je snadné, pokud má stroj dostatečnou tuhost. U ocelí byste neměli používat vysoké rychlosti a neměli byste výrazně snižovat posuv, protože v tomto případě fréza materiál neřeže, ale „olizuje“, což vede k zahřívání a zhoršení kvality zpracovaného povrchu. . Množství odebraného materiálu jedním zubem (posuv na zub frézy) musí být dostatečné.
• Nerezová ocel a slitiny titanu jsou nejnáročnější materiály pro zpracování. Vyžadují použití speciálních nástrojů vhodných pro zpracování těchto materiálů. Nemají „rády“ vysoké rychlosti a rychlosti posuvu a vyžadují intenzivní chlazení chladicí kapaliny. Nebuďte příliš horliví s hloubkou řezu a odstraňte více než 1/3 průměru frézy.

Metodika výpočtu řezných podmínek při frézování.

1. Rozhodneme se pro první parametr – otáčky frézy (S).

Otáčky se vypočítávají na základě optimální řezné rychlosti pro konkrétní materiál. Řezná rychlost nejsou otáčky! Jedná se o rychlost, kterou se břit pohybuje vzhledem k materiálu v metrech za minutu. Řezná rychlost je výchozí hodnota pro výpočet, ale ne konečná znalost otáček, kterou potřebujeme. Materiály podmíněně rozdělíme na neželezné kovy a ocel a frézy na monolitické a s deskami. Zde jsou doporučené (vybrané na základě zkušeností) řezné rychlosti.

Monolitický:

• Neželezné kovy 120-160 m/min
• Ocel 60-100 m/min

Se záznamy:

• Neželezné kovy 180-220 m/min
• Ocel 120-160 m/min

Vzorec pro výpočet řezné rychlosti vypadá takto:

Nás ale stále zajímá rychlost, takže vyjádříme S a získáme vzorec pro výpočet otáček vřetena:

• S – rychlost vřetena (ot./min.)
• V – řezná rychlost (m/min)
• D – průměr frézy (mm)

Přesnost zde není vyžadována; získané otáčky lze zaokrouhlit v libovolném směru. Za zmínku také stojí, že pokud váš stroj neprodukuje vysoké otáčky, pak se nebojte – nastavte ty, které ano a fungují. Jen to bude trochu pomalejší, než by mohlo být, protože posuv bude přímo záviset na rychlosti – čím nižší rychlost, tím menší bude posuv.

Na základě těchto parametrů můžete vytvořit tabulku s doporučeními otáček pro nejběžnější průměry fréz.

2. Rozhodujeme se pro druhý parametr – feed (F).

To platí především pro monolitické stopkové frézy, protože jsou nejvíce náchylné k selhání, pokud je rychlost posuvu nadhodnocena nebo podhodnocena. U fréz s tvrdokovovými destičkami lze posuv odebírat na základě výpočtu 0.1-0.2 mm na zub. V tomto případě bude posuv 0.1 mm na zub ideální pro nástroj s malým průměrem (20-30 mm) a 0.2 mm by měl být použit pouze pro větší frézy (od průměru 40 mm nebo více).

Pro určení rychlosti posuvu používáme jednoduchý vzorec:

F = D * k * N * S

Vysvětluji:

Vynásobením průměru nástroje koeficientem k získáme dovolený posuv na zub frézy. Vezměme například nástroj o průměru 8 mm – dostaneme 8*0.007 = 0.056 mm/zub. Pokud jeden zub frézy odebírá méně, může dojít k „olíznutí“ materiálu, zahřátí a zlomení. Pokud je na zub více zubů, může se fréza zlomit v důsledku výrazného zvýšení řezných sil. Dále vynásobíme posuv na zub frézy počtem zubů (například 3 zuby), dostaneme: 0.056*3 = 0.168 mm/ot. To je cesta, kterou fréza urazí za jednu otáčku. Vše, co musíme udělat, je vynásobit tuto hodnotu dříve zvolenou rychlostí na základě zpracovávaného materiálu a máme hotovo! 0.168*5600 = 940 mm/min.

Pro zpracování neželezných kovů 3břitou frézou o průměru 8 mm tedy potřebujeme nastavit 5600 ot./min. a posuv cca 900 mm/min. To je celý výpočet!

3. Rozhodneme se pro třetí parametr – množství odstranění (P).

Nebo jinými slovy hloubka frézování. Zde je vše jednoduché, stačí dodržet pravidlo: 1/3 průměru nástroje. Například pro frézu o průměru 6 mm zvolíme úběr 2 mm a pro nástroj o průměru 12 mm bude přípustná hloubka frézování 4 mm.

Existují však také nuance:

• Pokud pracujete pouze s břitem frézy, pak lze hloubku frézování výrazně zvýšit. Například při použití nového vysokorychlostního frézování nástroj zajíždí do materiálu do celé hloubky řezné hrany, přičemž velikost přesahu je pouze asi 5 %.
• Pokud pracujete s obtížně obrobitelnými materiály, může být pravítko 1/3 průměru pro nástroj škodlivé.
• Pokud máte vysokorychlostní vřeteno a neexistuje způsob, jak nastavit nástroj na nízké (vypočtené) otáčky, nastavte rychlost, kterou je stroj schopen produkovat. Ale zároveň výrazně snižte hloubku řezu – to ochrání frézu před zlomením a vřeteno před přetížením.
• Pokud váš stroj není dostatečně tuhý, pak na velké hloubkové řezy zásadně zapomeňte. Nejoptimálnější úběr by byl 0.5-1 mm s pracovním průměrem frézy ne větším než 6 mm.

závěr:

Pro výpočet řezných podmínek pro frézování postupujte následovně:

1. Rozhodněte o zpracovávaném materiálu a pečlivě zkontrolujte frézu.
2. V závislosti na materiálu, typu frézy a jejím průměru vyberte z tabulky vhodnou rychlost.
3. Pomocí vzorce pro výpočet řezných podmínek vypočítejte požadovaný posuv. Pro obtížně řezatelné materiály zvolte koeficient 0.006 a pro snadno řezatelné materiály zvolte 0.008.
4. Rozhodněte se o hloubce frézování s ohledem na naše doporučení.

Úkol pro konsolidaci:

— je nutné vyfrézovat drážku šířky 10 mm do hloubky 6 mm

— 3břitá stopková fréza o průměru 10 mm

— zpracovaný materiál: ocel

Odpověď:

S (otáčky) = 2500 ot./min

Počet průchodů = 2

F (posuv) = 525 mm/min

Kvalita a efektivita výroby strojních součástí závisí na racionální implementaci procesů pro zpracování obrobků řezáním, čehož je dosaženo v následujících případech:

• řezná část nástroje má optimální geometrické parametry a vysoce kvalitní ostření čepelí;
• zpracování obrobků se provádí technicky a ekonomicky odůvodněnými posuvy S a řeznými rychlostmi v;
• Možnosti mechanismů stroje – posuvové skříně a rychlostní skříně – umožňují realizaci rozumných hodnot posuvu S a řezné rychlosti v.

Režimy řezání jsou charakterizovány číselnými hodnotami hloubky řezu, posuvu (nebo rychlosti posuvu) a řezné rychlosti, jakož i geometrickými parametry a životností nástroje, řeznými silami, výkonem a dalšími parametry řezného procesu, na kterých závisí jeho technické a ekonomické ukazatele.

Volbu řezných režimů lze považovat za racionální, pokud hodnoty uvedených parametrů umožňují dosažení vysokých technických a ekonomických ukazatelů. Parametry řezného režimu jsou vzájemně propojeny, takže není možné libovolně měnit hodnotu jednoho z nich, aniž by se odpovídajícím způsobem změnily všechny ostatní.

Při výběru a přiřazování řezných režimů je nutné provést odpovídající koordinaci hodnot všech parametrů s možnostmi jejich implementace na strojích. Potřeba zohlednit velké množství vzájemně se ovlivňujících faktorů při přiřazování řezných režimů předurčila použití metody postupné aproximace. V praxi se některým parametrům přiřazují předběžné hodnoty a poté se upravují s ohledem na další parametry, dokud se nezískají konečné hodnoty, které lze použít k realizaci daného technologického procesu zpracování. Dále je třeba poznamenat, že řešení problému je téměř vždy vícevariantní, tj. požadavky splňuje několik variant kombinací parametrů řezných režimů.

Výběr hlavních parametrů řezných režimů obvykle začíná určením hloubky řezu. Ta je spojena s přídavkem ponechaným pro provedení dané technologické operace. U konečných opracování je přídavek maximálně 0,5 mm. U mezilehlých operací se přídavek na opracování pohybuje v rozmezí 0,5 mm. U předběžných opracování může být přídavek v závislosti na jejich rozměrech a způsobu výroby větší než 5 mm.

Například přídavek menší než 7 mm lze odříznout v jednom průchodu frézy (hloubka řezu se rovná přídavku na obrábění). Pokud jsou překročeny některé kritické hodnoty hloubky řezu, může dojít k vibracím stroje, upínacího přípravku, nástroje nebo obrobku, proto se přídavek větší než 7 mm odřízne ve dvou nebo více průchodech a hloubka řezu v každém průchodu může být konstantní nebo postupně zmenšovaná.

Hodnota posuvu S (stejně jako hloubka řezu) se určuje v závislosti na typu technologické operace. Dokončovací obráběcí operace se provádějí při posuvu na otáčku S._o < 0,1 mm/ot. Pro meziopracování se posuv nastavuje v rozmezí S_o= 0,1. 0,4 mm/ot. Předběžné obrábění se provádí s posuvem S pro zkrácení času._o= 0,4. 0,7 mm/ot. Při obrábění obrobků na těžkých strojích lze použít hloubku řezu až 30 mm a posuv až 1,5 mm/ot.

Předběžná hodnota řezné rychlosti v pro známou hloubku řezu t a zvolený rozsah posuvu S se vypočítá pomocí vzorce uvedeného v příručkách o řezných režimech.

Tvrdost obrobku HB se stanoví podle technické dokumentace přiložené k šarži obrobků přijatých ke zpracování.

Životnost nástroje je charakterizována životností T_p, tj. doba provozu nástroje mezi přeostřeními. Stanovuje se dle doporučení referenčních materiálů v závislosti na povaze prováděné operace a materiálu nástroje. V praxi se používá určitý rozsah hodnot doby trvanlivosti. Například pro karbidové frézy při provádění meziobrázkových operací lze přijmout dobu trvanlivosti T = 30 min.

Vzorec se používá k výpočtu dvou hodnot řezné rychlosti: větší pro menší hodnoty posuvu S a dobu životnosti nástroje T a menší pro jejich větší hodnoty. Na základě zjištěných hodnot řezné rychlosti v, m/min, pro daný průměr D, mm, obráběného obrobku se pomocí vzorce n = 1000 v/(πD), ot/min vypočítají dvě hodnoty otáček vřetena – největší a nejmenší, tj. určí se rozsah hodnot otáček vřetena, v němž lze zvolit určitou hodnotu danou kinematikou stroje.

Pokud je v předběžné fázi stanoven určitý rozsah hodnot parametrů řezání, v němž je dosaženo stanovené přesnosti a kvality obrobku, pak je další fází výběr skutečných (pracovních) hodnot hlavních parametrů řezných režimů.

Hloubka řezu (obráběný) se zpravidla rovná polovině rozdílu mezi průměry obrobku a obráběného dílu (během soustružení).

Pracovní posuv vybrána z hodnot dostupných v poli posuvu stroje a tato hodnota musí být v rozsahu předvolených hodnot posuvu.

Provozní otáčky vřetena vybraná z hodnot poskytovaných převodovkou stroje, s přihlédnutím k tomu, že musí být v frekvenčním rozsahu pro nižší a vyšší rychlosti.

Pomocí stanovených provozních hodnot hlavních parametrů řezných režimů – hloubky řezu t, posuvu S a otáček vřetena n – se vypočítají zbývající provozní režimy a odpovídající technicko-ekonomické ukazatele.

Pracovní řezná rychlost Hodnotu v, m/min, při známých otáčkách vřetena n, ot/min, a daném průměru obrobku D, mm, lze vypočítat pomocí vzorce v = 10 -3 π:Dn.