Калькуляторы
Расчет шероховатости Ra фрезерование ЧПУ | Калькулятор онлайн
Калькулятор шероховатости Ra при фрезеровании
с учетом частотных преобразователей
Результаты расчета
Формула расчета
Raтеор = K × (fz²/8r)
Raфакт = Raтеор × Kmat × Kcoat × Krigid × Kvfd × Kdepth × Kwidth × Kteeth
где: K = 125 (метрическая система), fz - подача на зуб (мм/зуб), r - радиус при вершине (мм)
Рекомендуемые значения Ra для различных применений
| Применение | Ra, мкм | Класс |
|---|---|---|
| Грубая обработка | 6.3-12.5 | N9-N10 |
| Обычная обработка | 1.6-3.2 | N7-N8 |
| Чистовая обработка | 0.4-1.6 | N5-N7 |
| Тонкая обработка | 0.1-0.4 | N3-N5 |
Влияние параметров на шероховатость
Подача (fz): Наибольшее влияние. Уменьшение подачи в 2 раза снижает Ra в 4 раза.
Радиус при вершине (r): Увеличение радиуса значительно улучшает качество поверхности.
Скорость резания: Оптимальная скорость снижает вибрации и улучшает Ra.
Количество зубьев (z): Больше зубьев - стабильнее процесс, но важна эвакуация стружки.
Ширина фрезерования (ae): При ae > 0.75D увеличиваются вибрации.
Глубина резания (ap): Большая глубина увеличивает силы резания и Ra.
Частотный преобразователь: Векторное управление обеспечивает стабильность скорости и снижает Ra на 10-20%.
Преимущества использования ЧП
• Стабильная скорость резания при изменении нагрузки
• Плавный разгон/торможение снижает вибрации
• Точное поддержание оборотов (±0.5-1% для векторного управления)
• Защита от перегрузок продлевает срок службы инструмента
Как работает калькулятор шероховатости
Калькулятор рассчитывает ожидаемую шероховатость поверхности Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) при фрезеровании на станках с ЧПУ, оснащенных частотными преобразователями.
Основная формула расчета
Где:
- 125 — константа для метрической системы
- fz — подача на зуб (мм/зуб)
- r — радиус при вершине инструмента (мм)
Эта формула дает теоретическое значение шероховатости в идеальных условиях. Фактическая шероховатость корректируется с помощью коэффициентов:
Поправочные коэффициенты
| Коэффициент | Диапазон значений | Описание |
|---|---|---|
| Kматериал | 0.85 - 1.25 | Учитывает обрабатываемость материала |
| Kпокрытие | 0.85 - 1.0 | Снижение трения за счет покрытия инструмента |
| Kжесткость | 0.85 - 1.3 | Влияние вибраций системы СПИЗ |
| KЧП | 0.98 - 1.15 | Стабильность скорости вращения шпинделя |
Пример расчета №1: Чистовая обработка стали
Исходные данные:
- Материал: конструкционная сталь
- Скорость резания: 120 м/мин
- Подача на зуб: 0.1 мм/зуб
- Радиус при вершине: 0.8 мм
- Диаметр фрезы: 20 мм
- Покрытие: TiAlN
- ЧП: векторное управление
Расчет:
1. Raтеор = 125 × (0.1² / 8×0.8) = 125 × 0.01 / 6.4 = 0.195 мкм
2. Применяем коэффициенты: Kмат=1.0, Kпокр=0.9, Kжест=1.0, KЧП=0.99
3. Raфакт = 0.195 × 1.0 × 0.9 × 1.0 × 0.99 = 0.174 мкм
4. Класс шероховатости: N3 (очень гладкая поверхность)
Пример расчета №2: Черновая обработка алюминия
Исходные данные:
- Материал: алюминиевый сплав
- Скорость резания: 500 м/мин
- Подача на зуб: 0.25 мм/зуб
- Радиус при вершине: 0.4 мм
- Диаметр фрезы: 16 мм
- Без покрытия
- ЧП: скалярное управление
Расчет:
1. Raтеор = 125 × (0.25² / 8×0.4) = 125 × 0.0625 / 3.2 = 2.44 мкм
2. Коэффициенты: Kмат=0.85, Kпокр=1.0, Kжест=1.0, KЧП=1.03
3. Raфакт = 2.44 × 0.85 × 1.0 × 1.0 × 1.03 = 2.14 мкм
4. Класс шероховатости: N7 (обычная обработка)
Влияние частотного преобразователя
Частотный преобразователь существенно влияет на качество обработки:
| Тип управления | Точность скорости | Влияние на Ra |
|---|---|---|
| Скалярное (V/f) | ±2-5% | Увеличение Ra на 3-15% |
| Векторное | ±0.5-1% | Снижение Ra на 1-10% |
Практические рекомендации
Для улучшения шероховатости:
- Уменьшите подачу на зуб (наиболее эффективно)
- Используйте инструмент с большим радиусом при вершине
- Применяйте покрытия (TiAlN, AlTiN, DLC)
- Настройте векторное управление на ЧП
- Обеспечьте жесткость системы СПИЗ
Ограничения калькулятора
- Формула применима для торцевого и концевого фрезерования
- Не учитывает износ инструмента
- Не учитывает качество СОЖ
- Предполагает острый инструмент без биения
- Результаты являются ориентировочными
Отказ от ответственности
ВАЖНО: Данный калькулятор предоставляет приблизительные расчетные значения шероховатости поверхности на основе теоретических формул и эмпирических коэффициентов. Фактические результаты могут существенно отличаться в зависимости от:
- Состояния оборудования и инструмента
- Квалификации оператора
- Условий обработки (вибрации, температура, СОЖ)
- Специфических свойств обрабатываемого материала
Автор и разработчики калькулятора не несут ответственности за любые прямые или косвенные убытки, связанные с использованием данного калькулятора. Всегда проводите пробную обработку и измерения перед выполнением ответственных работ.
Источники и литература
- ГОСТ 2789-73 "Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики"
- ISO 4287:1997 "Геометрические характеристики изделий. Структура поверхности"
- Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой
- Sandvik Coromant. Руководство по металлообработке (2024)
- Каталоги режимов резания производителей: Kennametal, Iscar, Walter
- Технические данные производителей ЧП: Delta Electronics, Danfoss, Siemens
