Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Частота вращения шпинделя — расчётный параметр, связывающий рекомендованную скорость резания с диаметром инструмента или заготовки. Правильно рассчитанное число оборотов обеспечивает режущей пластине или фрезе именно ту скорость резания, при которой инструмент работает в расчётном режиме. Занижение оборотов провоцирует нарост на режущей кромке и ухудшает качество поверхности. Завышение оборотов вдвое сокращает стойкость твёрдосплавного инструмента в 5–30 раз в зависимости от марки сплава — согласно уравнению Тейлора (показатель n = 0,2–0,5 для твёрдых сплавов). Одна универсальная формула применима к токарной, фрезерной и сверлильной обработке.
Расчёт частоты вращения шпинделя выполняется по единой формуле для всех видов механической обработки с вращательным главным движением резания:
n — частота вращения шпинделя, об/мин; Vc — скорость резания, м/мин; D — диаметр инструмента (при фрезеровании и сверлении) или диаметр обрабатываемой поверхности (при точении), мм; π = 3,14159.
Физический смысл: за один оборот режущая кромка проходит путь π·D мм — длину окружности. При n оборотах в минуту суммарный путь составляет π·D·n мм/мин. Умножение на 1/1000 переводит результат в м/мин, получая Vc. Формула приведена в ГОСТ 25762-83 «Обработка резанием. Термины, определения и обозначения», раздел «Основные понятия режима резания».
В производственных расчётах π заменяют константой 318,31 (= 1000/π); на практике округляют до 318, погрешность менее 0,1%:
Обратная задача — проверить скорость резания на существующих оборотах: Vc = (π × D × n) / 1000. Используется для универсальных станков с фиксированными ступенями оборотов, когда точно выйти на расчётное значение n невозможно, и необходимо убедиться, что фактическая скорость резания находится в допустимом диапазоне каталога производителя инструмента.
Наружное продольное точение, диаметр заготовки D = 80 мм, твёрдосплавная пластина группы P (марка P20 по ISO 513:2012), рекомендуемая производителем скорость резания для современного покрытого сплава Vc = 200 м/мин.
Расчёт: n = (1000 × 200) / (3,14159 × 80) = 200 000 / 251,3 = 796 об/мин. Принимают ближайшую ступень станка — 800 об/мин. Проверка фактической скорости: Vc = (3,14159 × 80 × 800) / 1000 = 201 м/мин. Отклонение от расчётного — менее 1%, что является нормой производственной практики.
Фрезерование алюминиевого сплава АД31 (группа N по ISO 513:2012), концевая твёрдосплавная фреза с покрытием, диаметр D = 12 мм, рекомендуемая производителем скорость резания Vc = 300 м/мин.
Расчёт: n = (1000 × 300) / (3,14159 × 12) = 300 000 / 37,7 = 7 958 об/мин. Принимают 8 000 об/мин. Если максимальная частота вращения шпинделя конкретного станка ограничена значением Smax = 6 000 об/мин, задают 6 000 об/мин. Фактическая скорость: Vc = (3,14159 × 12 × 6 000) / 1000 = 226 м/мин — допустимо в пределах каталожного диапазона инструмента.
Сверло из быстрорежущей стали Р6М5 (ГОСТ 19265-73), диаметр D = 10 мм, серый чугун СЧ20 (группа K по ISO 513:2012). По данным «Справочника технолога-машиностроителя» под ред. Косиловой и Мещерякова, рекомендуемая скорость резания для данного сочетания Vc = 25 м/мин.
Расчёт: n = (1000 × 25) / (3,14159 × 10) = 796 об/мин, принимают 800 об/мин. При сверлении скорость резания относится к периферии сверла. У перемычки линейная скорость близка к нулю — этот факт учитывается выбором геометрии заточки (угол при вершине, форма заточки перемычки), а не изменением числа оборотов.
ТС — твёрдый сплав; группы применяемости по ISO 513:2012: P — стали, M — нержавеющие стали, K — чугуны, N — цветные металлы (алюминий), S — жаропрочные сплавы и титановые сплавы. Значения Vc для ТС приведены для современных покрытых марок (CVD/PVD) при стандартных условиях резания (глубина, подача — средние по каталогу). Скорости для Р6М5 — по «Справочнику технолога-машиностроителя» (Косилова, Мещеряков). Числа оборотов рассчитаны по формуле n = 1000·Vc/(π·D) и округлены до целых об/мин.
На токарных станках с ЧПУ управление шпинделем реализуется в двух режимах. Режим G97 фиксирует число оборотов на заданном значении вне зависимости от текущей X-координаты инструмента. Формат записи в управляющей программе: G97 S800 M03 — вращение с частотой 800 об/мин по часовой стрелке. Применяется при сверлении, нарезании резьбы (в том числе при жёстком нарезании) и расточке с постоянным диаметром.
Режим G96 задаёт целевую скорость резания в м/мин, а система ЧПУ пересчитывает число оборотов при каждом изменении X-координаты. Формат: G96 S200 M03 — Vc = 200 м/мин поддерживается на любом диаметре. При подрезке торца от периферии к центру шпиндель ускоряется: на диаметре 60 мм — 1 061 об/мин, на диаметре 20 мм — 3 183 об/мин (при Vc = 200 м/мин). Это обеспечивает равномерную шероховатость по всей торцевой плоскости. При G97 с теми же оборотами центральная зона обрабатывается с заниженной скоростью, что ухудшает качество поверхности.
В режиме G96 при движении инструмента к центру заготовки (X = 0) система ЧПУ вычисляет n → ∞. Без ограничения предпринимается попытка разогнать шпиндель сверх допустимого предела, что завершается либо аварийным остановом программы по ошибке превышения скорости, либо перегрузкой привода. Кроме того, работа на чрезмерных оборотах при малом диаметре создаёт интенсивную вибрацию, нарушает баланс зажатой заготовки и перегружает подшипники шпинделя.
Способ задания Smax зависит от системы управления токарным центром:
G96 S200 LIMS=3000
LIMS=3000
После достижения Smax шпиндель удерживается на заданном пределе. Скорость резания в зоне малых диаметров падает ниже целевой Vc — это допустимо, инструмент продолжает работу в режиме пониженной нагрузки.
Практика: типовое Smax при торцевом точении задают в 1,5–2 раза выше расчётных оборотов для периферийного диаметра операции. При обработке от D = 60 мм с Vc = 200 м/мин расчётные обороты у периферии — 1 061 об/мин; разумное ограничение — 2 000–3 000 об/мин. Верхний предел также определяется паспортной скоростью патрона — это значение штампуется на корпусе зажимного устройства.
При фрезеровании в формулу n = 1000·Vc/(π·D) подставляют диаметр режущего инструмента. Диаметр обрабатываемой поверхности детали для расчёта оборотов значения не имеет. Скорость резания при фрезеровании — скорость перемещения режущей кромки зуба, определяемая диаметром фрезы и числом оборотов шпинделя.
На фрезерных обрабатывающих центрах режим G96 не применяется: диаметр фрезы постоянен, поэтому обороты задают командой G97 или просто S…M03 без модального G96. После расчёта n рекомендуется проверить подачу на зуб: Fz = Vf / (n × Z), где Vf — минутная подача в мм/мин, Z — число зубьев фрезы. Рекомендуемый диапазон Fz приводится в каталоге производителя инструмента для конкретной марки пластины и обрабатываемого материала.
Пример: торцевая фреза диаметром D = 63 мм, сталь 45, твёрдосплавные пластины группы P, Vc = 200 м/мин. Расчёт: n = (1000 × 200) / (3,14159 × 63) = 1 010 об/мин. При 6 зубьях и рекомендуемом Fz = 0,15 мм/зуб минутная подача: Vf = 1 010 × 6 × 0,15 = 909 мм/мин.
Формула n = 1000·Vc/(π·D) универсальна для точения, фрезерования и сверления. Скорость резания Vc выбирают из каталога производителя для конкретной пары инструмент — материал с учётом группы применяемости по ISO 513:2012. При фрезеровании и сверлении в формулу подставляют диаметр инструмента; при точении — диаметр обрабатываемой поверхности.
На токарных станках с ЧПУ режим G96 автоматически поддерживает постоянную скорость резания при переменном диаметре — обязательным условием является задание Smax командой G50 (стойки Fanuc, Haas, Mitsubishi) или параметром LIMS (стойки Siemens SINUMERIK). Режим G97 с фиксированными оборотами применяют при сверлении, нарезании резьбы и везде, где диаметр в ходе операции не изменяется. На фрезерных обрабатывающих центрах G96 не применяется.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.