Лікнеп в підборі режимів різання - 15 квітень 2018 - блог

Лікнеп в підборі режимів різання

Мабуть кожен з тих хто хоч раз стикався з незнайомим матеріалом або інструментом, для якого поки не напрацьовані режими різання задавався питанням які ж параметри необхідно задати. Давайте спробуємо розібратися з яких міркувань вибираються режими різання що для чого потрібно знати і як уникнути грубих помилок.

теорія
Перш ніж перейти до підбору режимів, давайте звернемося до теорії і зрозуміємо які взагалі існують параметри різання. Якщо ви вважаєте що найголовніше це обороти шпинделя і подача - то ви помиляєтеся :) це лише наслідок головними параметрами різання є швидкість різання і подача на зуб.
Швидкість різання - це лінійна швидкість на кромці фрези.
Подача на зуб - переміщення інструменту за час повороту фрези на один зуб, тобто якщо уявити собі фрезу з одним зубом то це відстань на яке повинна переміститися фреза за один свій оборот.
Як правило швидкість різання визначається виробником інструменту і є однаковою для всіх діаметрів інструменту всередині серії. Щоб не відправляти вас до товстим каталогами можу сказати що для кінцевих фрез без покриття при роботі з таким кольорових металів як латунь, алюміній рекомендована швидкість різання коливається в діапазоні Vc = 100 - 200 м / хв
Тепер коли ми визначилися зі швидкістю різання можемо визначитися з частотою обертання шпинделя яка розраховується за такою формулою
n = Vc * 1000 / pi * d
де
Vc - швидкість різання
pi - число пі
d - діаметр інструмента

Так швидкість різання для однієї серії інструменту залишається незмінною ми отримуємо перше правило: Чим менше діаметр інструмента, тим більше високі обороти нам необхідно встановити.
Якщо говорити в числах, то при середній швидкості Vc = 150м / хв
Для фрези діаметром 1мм необхідно встановити обороти 47'700об / хв
для фрези діаметром 3 мм - 16'000 об / хв
а для фрези 6мм - 8'000 об / хв

Тепер визначимося з подачею на зуб - цей параметр знову-таки задається постачальником фрез, але на практиці для кольорових металів прикинути подачу на зуб можна розділивши діаметр фрез на 150-250, причому чим менше діаметр інструмента тим на більше значення потрібно ділити.
Так для фрези діаметром 1мм, подачу на зуб можна приблизно встановити в 0,004мм, для фрези 3мм 0,015мм, а для 6мм фрези 0,04 мм.

Визначившись з подачею на зуб, давайте за такою формулою розрахуємо подачу столу:
Vf = Fz * z * n
де
Fz - подача на зуб
z - кількість зубів фрези
n - обороти шпинделя

Які висновки ми можемо зробити з цього розрахунку і що нам важливо зрозуміти: Чим більше зубів у фрези тим більшу подачу ми можемо поставити і подача і обороти взаємопов'язані.
Причому якщо перший висновок як правило очевидний, то другий висновок не завжди очевидний - я часто стикався з помилками наших клієнтів говорили "Я вже й подачу поставив мінімальну, і обороти максимальні, а все одно виходить не дуже". Власне «не дуже» якраз і виходить через недотримання цього правила і часто виражається у високому знос інструменту, погіршення якості поверхні і налипання стружки наприклад при обробки оргскла або вузького алюмінію.

Повертаючись до цифр, давайте визначимо яка подача у нас вийде для двозубою фрези діаметром 3 мм, з урахуванням попередніх розрахунків:
Vf = 0,015 * 2 * 16000 = 480мм / хв

Останній параметр який залишилося нам визначити це з'їм за прохід. З точки зору виробників інструменту тут все просто, для більшості фрез (без стружколомом) для кольорових металів при пазів резе становить 1/2 діаметра фрези.

Але це все в теорії, давайте спробуємо розібратися що ж на практиці.

В першу чергу хотілося б відзначити що скільки разів я не намагався розрахувати режими різання відповідно до параметрів пропонованими виробником інструменту, кожен раз реальні "оптимальні" режими значно відрізнялися від рекомендованих. Перше що потрібно зрозуміти після теоретичних розрахунків, це те що вони не в якій мірі не є остаточною прописну істину, тобто якщо ми розрахували що на фрезу 3мм, на латуні потрібно поставити 16'000 об / хв, це зовсім не означає що потрібно поставити 16'000 і точка, якщо "по відчуттях" вам здається що 18'000 або 20'000 об / хв буде краще то не потрібно відмовлятися "від відчуттів". Розрахунок всього лише означає що невірним буде поставити на 3 мм фрезу 8'000 або 38'000 об / хв. Теж саме стосується і розрахунків подачі.
Якщо говорити про обороти для фрези 3мм в 15-20т. об / хв то вони досяжні для більшості верстатів, а ось 48'000 об / хв на фрезу діаметром 1мм доступні тільки щасливим власникам високошвидкісних шпинделів, ну а частота обертання шпинделя яка потрібна була б для фрези діаметром 0,5 мм і зовсім відправляє нас в область фантастики . Простіше кажучи для більшості дрібних фрез і тим більше граверів принцип установки частоти обертання простий - ставимо максимальні! Винятком мабуть можуть служити ті випадки коли шпиндель не здатний витримувати максимальні оберти протягом тривалого часу або високі обороти призводять до підвищених вібрацій.

Що стосується підбору подач "на практиці" то потрібно враховувати кілька моментів: По-перше технічні можливості вашого верстата, на жаль далеко не всі верстати здатні відпрацьовувати високі подачі. Наприклад якщо ви використовуєте верстат Charly DMC 303 GRAV, оснащений високошвидкісним шпинделем, серводвигунами по всіх осях і технологією look-ahead який без проблем відпрацює високі подачі навіть при обробці дрібних елементів, з іншого боку при використанні китайського "NoName" верстата задані подачі будуть відпрацьовані тільки на прямих ділянках, при обробці складних криволінійних поверхонь подача може бути в кілька разів нижче заданої, враховуйте це при підборі режимів.
Друге на що потрібно звертати увагу, при використанні високих подач це інертність верстатів. Враховуйте що верстат (особливо з великою і важкою кареткою) не може миттєво зупинитися і змінити напрямок переміщень. У кутах траєкторій при цьому можуть виникати заріз і як наслідок підвищене навантаження на інструмент. Рішенням цієї проблеми як правило є використання HSM-стратегій обробки (при використанні професійного CAM-софта) в поєднанні з якісним обладнанням.

Тепер що стосується знімання, максимальний знімання для кольорового металу ми визначили в 1/2 від діаметра фрези і якщо у вас потужний верстат, надійне закріплення деталі і фреза великого діаметра швидше за все так і буде. При недостатній потужності різання необхідно знижувати з'їм, а при використанні дрібних фрез (3 мм і менше) потрібно бути особливо акуратним і варто поспостерігати потім як відводиться стружка, а також враховувати проблеми з інертністю при великих подачах. Якщо ж говорити про мікрофрезах (менше 1 мм), то там рада ставити знімання 1/2 діаметра може відразу привести до поломки інструменту. Якщо у вас стоїть завдання обробляти латунь, наприклад, фрезою діаметром 0.5мм то в першу чергу варто звернути увагу на те що при обробці на матеріалі не повинно залишатися задирок. А в окремих випадках при використанні мікро фрез варто задуматися про проведення попередньої чорнової обробки конічними граверами.

Підводячи підсумок нашим теоретичним і практичним міркуванням, хочу зауважити що найважливіше це зрозуміти загальні принципи теорії різання, після чого орієнтуючись на власні відчуття ви зможете підібрати оптимальні режими різання які дозволять виконувати обробку з максимальною якістю і швидкістю, зберігаючи при цьому високу стійкість інструменту.