Таблицы режимов резания фрезерование

Таблица 1: Рекомендуемая скорость резания V (м/мин) для различных материалов

Материал	Твердосплавные фрезы	Быстрорежущие фрезы	Примечания
Конструкционная сталь (до 750 МПа)	80-150	25-40	Черновая обработка
Конструкционная сталь (до 750 МПа)	120-200	35-50	Чистовая обработка
Легированная сталь (750-900 МПа)	60-120	20-35	Черновая обработка
Нержавеющая сталь	45-95	15-25	С применением СОЖ
Чугун серый	80-150	25-45	Сухое резание
Алюминиевые сплавы	200-420	100-250	Высокая скорость
Латунь	130-320	60-150	Контроль нагрева
Бронза	80-150	40-80	Средние режимы

Таблица 2: Рекомендуемая подача на зуб fz (мм/зуб) для концевых фрез

Диаметр фрезы (мм)	Сталь мягкая	Сталь твердая	Нержавеющая сталь	Алюминий	Латунь
1-2	0.005-0.015	0.003-0.010	0.003-0.008	0.010-0.025	0.008-0.020
3-4	0.015-0.030	0.010-0.020	0.008-0.015	0.025-0.050	0.020-0.040
5-6	0.030-0.050	0.020-0.035	0.015-0.025	0.050-0.080	0.040-0.060
8-10	0.050-0.080	0.035-0.055	0.025-0.040	0.080-0.120	0.060-0.090
12-16	0.080-0.120	0.055-0.080	0.040-0.060	0.120-0.180	0.090-0.130
20-25	0.120-0.180	0.080-0.120	0.060-0.090	0.180-0.250	0.130-0.180

Таблица 3: Рекомендуемые обороты шпинделя n (об/мин) для концевых фрез

Диаметр фрезы (мм)	Сталь (V=100 м/мин)	Нержавейка (V=60 м/мин)	Алюминий (V=300 м/мин)	Латунь (V=200 м/мин)
1	31800	19100	95500	63700
3	10600	6370	31800	21200
6	5300	3180	15900	10600
10	3180	1910	9550	6370
16	1990	1190	5970	3980
20	1590	955	4775	3180

Таблица 4: Параметры резания для концевых фрез по стали

Диаметр (мм)	Число зубьев	Глубина резания ap (мм)	Ширина резания ae (мм)	Тип обработки
3-6	2-3	0.5-3	0.3-3	Пазы, контуры
8-12	3-4	2-6	1-6	Карманы, уступы
16-20	4-5	3-10	2-10	Черновая обработка
25-32	4-6	5-15	3-16	Силовое фрезерование

Таблица 5: Параметры резания для торцевых фрез

Диаметр фрезы (мм)	Число зубьев	Подача Sz (мм/зуб)	Глубина резания (мм)	Применение
50-63	4-6	0.10-0.15	2-5	Чистовая плоскостей
80-100	6-8	0.15-0.20	3-8	Получистовая обработка
125-160	8-12	0.20-0.30	4-12	Черновая обработка
200-250	12-16	0.25-0.40	5-15	Силовое фрезерование

1. Основные понятия и формулы расчета режимов резания

Режимы резания при фрезеровании представляют собой совокупность параметров, определяющих условия обработки материала. Правильный выбор режимов резания является ключевым фактором для достижения оптимальной производительности, качества обработки и стойкости инструмента.

Основными параметрами режима резания при фрезеровании являются:

Скорость резания (V)

Скорость резания измеряется в метрах в минуту (м/мин) и представляет собой путь, пройденный наиболее удаленной от оси вращения точкой режущей кромки за единицу времени. Расчет производится по формуле:

Частота вращения шпинделя (n)

Обратная формула для определения необходимых оборотов шпинделя:

Подача (S)

Различают несколько видов подачи:

• Подача на зуб (Sz) - перемещение фрезы за время поворота на один зуб, измеряется в мм/зуб
• Подача на оборот (So) - перемещение за один полный оборот фрезы, измеряется в мм/об
• Минутная подача (Sm) - скорость перемещения стола или фрезы, измеряется в мм/мин

2. Скорость резания и факторы ее определяющие

Скорость резания является важнейшим параметром, влияющим на производительность обработки, качество поверхности и стойкость инструмента. Выбор оптимальной скорости резания зависит от множества факторов.

Факторы, влияющие на скорость резания:

Обрабатываемый материал. Механические свойства материала заготовки оказывают определяющее влияние на выбор скорости резания. Твердые и прочные материалы требуют снижения скорости, в то время как мягкие материалы, такие как алюминий, позволяют работать на высоких скоростях.

Материал режущей части фрезы. Современные твердосплавные фрезы позволяют работать со скоростями в 3-5 раз выше, чем фрезы из быстрорежущей стали. Покрытия (TiN, TiAlN, AlCrN) дополнительно повышают допустимую скорость резания на 20-50%.

Тип фрезерования. При черновой обработке скорость резания снижают на 20-30% относительно чистовой для обеспечения стабильности процесса при больших нагрузках. При чистовой обработке используют максимально допустимые скорости для получения высокого качества поверхности.

Условия охлаждения. Применение СОЖ позволяет повысить скорость резания на 15-25% за счет улучшения теплоотвода и снижения трения. Особенно важно охлаждение при обработке нержавеющих сталей и титановых сплавов.

3. Подача при фрезеровании: виды и расчет

Подача является вторым по важности параметром после скорости резания. Правильный выбор подачи обеспечивает оптимальную толщину срезаемого слоя, что влияет на силы резания, качество поверхности и стойкость инструмента.

Определение оптимальной подачи на зуб

Подача на зуб зависит от следующих факторов:

• Диаметра фрезы - с увеличением диаметра допустимая подача возрастает
• Жесткости системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь)
• Требуемой шероховатости поверхности
• Мощности привода станка

Для концевых фрез при обработке стали рекомендуется использовать следующий подход к выбору подачи:

Скорость врезания по оси Z

При фрезеровании важно правильно выбрать скорость врезания инструмента в материал по оси Z. Рекомендуется использовать:

Для твердых материалов используют нижнюю границу (0.2), для мягких - верхнюю (0.3).

4. Особенности работы концевыми фрезами

Концевые фрезы являются наиболее универсальным инструментом для фрезерных работ, позволяющим выполнять обработку пазов, карманов, контуров и трехмерных поверхностей. Правильный выбор режимов резания для концевых фрез критически важен из-за их относительно низкой жесткости.

Выбор числа зубьев

Число зубьев концевой фрезы выбирается в зависимости от обрабатываемого материала:

• 2-3 зуба - для алюминия, пластиков и мягких материалов (обеспечивают хороший отвод стружки)
• 3-4 зуба - универсальные фрезы для сталей средней твердости
• 4-6 зубьев - для твердых сталей и чугуна (обеспечивают плавность резания)

Глубина резания

Рекомендуемая глубина резания (ap) для концевых фрез:

• При обработке пазов: ap ≤ 1×D (для обеспечения эффективного отвода стружки)
• При контурной обработке: ap ≤ 1.5×D
• При черновой обработке с большим вылетом: ap ≤ 0.5×D

Ширина фрезерования

Оптимальная ширина фрезерования (ae) зависит от типа обработки:

• Черновая обработка: ae = (0.4-0.7)×D
• Чистовая обработка: ae = (0.05-0.2)×D
• Высокоскоростная обработка (HSM): ae = (0.05-0.1)×D при увеличенной подаче

5. Режимы резания для торцевых фрез

Торцевые фрезы применяются для обработки плоских поверхностей и обеспечивают высокую производительность благодаря большому числу одновременно работающих зубьев. Особенностью торцевого фрезерования является то, что основную работу резания выполняют торцевые режущие кромки.

Выбор диаметра торцевой фрезы

Диаметр торцевой фрезы выбирается по правилу:

Это обеспечивает перекрытие обрабатываемой поверхности и исключает необработанные участки при возможном биении шпинделя.

Особенности настройки режимов

Для торцевых фрез характерны следующие особенности:

• Подача на зуб выбирается в диапазоне 0.1-0.3 мм/зуб в зависимости от диаметра и жесткости системы
• Глубина резания может достигать 10-15 мм при черновой обработке
• Скорость резания на 10-15% выше, чем для концевых фрез того же диаметра

Схемы резания

При торцевом фрезеровании применяют три основные схемы установки фрезы относительно заготовки:

• Симметричная - ось фрезы проходит через середину заготовки. Применяется для жестких заготовок
• Несимметричная со смещением в сторону входа - для обработки нежестких заготовок
• Несимметричная со смещением в сторону выхода - для обработки жаропрочных сталей

6. Рекомендации по выбору режимов для различных материалов

Каждый материал имеет свои особенности обработки, которые необходимо учитывать при выборе режимов резания. Рассмотрим основные группы материалов и оптимальные подходы к их фрезерованию.

Конструкционные стали

Стали с прочностью до 750 МПа являются наиболее распространенными в машиностроении. Для их обработки рекомендуется:

• Использовать универсальные твердосплавные фрезы с покрытием TiAlN
• Скорость резания 80-150 м/мин для твердосплава, 25-40 м/мин для HSS
• Обязательное применение СОЖ при чистовой обработке

Нержавеющие стали

Особенности обработки коррозионностойких сталей:

• Снижение скорости резания до 45-95 м/мин из-за склонности к наклепу
• Увеличенная подача на зуб для исключения трения задней поверхности
• Обязательное обильное охлаждение
• Применение фрез с увеличенным задним углом (12-15°)

Алюминиевые сплавы

Алюминий и его сплавы позволяют работать на высоких скоростях резания:

• Скорость резания 200-420 м/мин в зависимости от сплава
• Применение одно- или двухзаходных фрез для эффективного отвода стружки
• Использование фрез с полированными канавками
• СОЖ или обдув воздухом для удаления стружки

Цветные металлы

При обработке латуни и бронзы учитывайте:

• Латунь: скорость резания 130-320 м/мин, контроль температуры для предотвращения размягчения
• Бронза: скорость резания 80-150 м/мин, возможна работа без СОЖ
• Применение фрез с увеличенными передними углами (10-15°)

7. Практические советы по оптимизации процесса фрезерования

Достижение оптимальных результатов фрезерования требует не только правильного расчета режимов резания, но и учета множества практических аспектов.

Стратегии обработки

Попутное и встречное фрезерование. На современных станках с ЧПУ рекомендуется применять попутное фрезерование, обеспечивающее лучшее качество поверхности и меньший износ инструмента. Встречное фрезерование применяется только при наличии значительных люфтов в приводах подач.

Трохоидальное фрезерование. Для обработки пазов в твердых материалах эффективно применение трохоидальной стратегии - фреза движется по круговой траектории с постепенным продвижением вперед. Это позволяет использовать всю длину режущей кромки и повысить стойкость инструмента.

Вход и выход из материала

Правильная организация входа фрезы в материал критически важна для стойкости инструмента:

• Применяйте плавный вход по дуге или под углом вместо прямого врезания
• Радиус дуги входа должен составлять не менее 0.5×D фрезы
• Избегайте резкого изменения направления движения в углах

Контроль вибраций

Вибрации являются главным врагом качественной обработки. Для их минимизации:

• Используйте минимально возможный вылет инструмента
• Применяйте антивибрационные оправки при L/D > 4
• Корректируйте число оборотов при возникновении резонанса
• Используйте фрезы с неравномерным шагом зубьев

Износ инструмента

Признаки износа фрезы, требующие корректировки режимов или замены инструмента:

• Увеличение усилия резания и шума
• Ухудшение качества обработанной поверхности
• Изменение цвета стружки (посинение при обработке стали)
• Визуально заметный износ по задней поверхности более 0.3 мм

Применение современных CAM-систем

Современные CAM-системы предлагают встроенные калькуляторы режимов резания и базы данных по материалам. Однако следует помнить:

• Начинайте с 70-80% от рекомендуемых системой режимов
• Учитывайте особенности конкретного станка и инструмента
• Корректируйте режимы на основе практического опыта
• Используйте функции адаптивного управления подачей

Источники информации:

• ГОСТ 25762-83 "Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий"
• ГОСТ 26595-85 "Фрезы торцовые с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин"
• ISO 13399 "Cutting tool data representation and exchange"
• Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.М. Дальского
• Рекомендации производителей режущего инструмента: Sandvik Coromant, Seco Tools, Kennametal