Назначение режимов и условий обработки

При выборе режимов и условий высокоскоростной обработки, необходимо учитывать, что уровень динамических нагрузок и условия резания должны быть постоянными. Рассмотрим основные факторы, обеспечивающие постоянство нагрузок и условий резания.

1) Необходимо избегать резкой смены направления движения инструмента и его остановок, после которых опять происходит врезание в материал детали, а следовательно возрастание нагрузки на инструмент. Также следует избегать проходов полной шириной фрезы. Предпочтительной является спиральная (трохоидальная) траектория, так как её применение позволяет обеспечить плавное изменение силы резания и исключает перегрузки инструмента на участках врезания.

2) Для повышения стойкости и предотвращения преждевременного износа режущего инструмента необходимо обеспечить постоянную температуру резания. Избежать температурные колебания позволяет применение эффекта смазывания или обдува сжатым воздухом вместо использования охлаждающей эмульсии в процессе резания.

3) Обработка должна всегда вестись с образованием стружки, так как тепло из зоны резания в основном отводится вместе со стружкой. Не менее важно избежать резания самой стружки при обработке закаленной стали, иначе режущие кромки инструмента будут повреждены.

4) Подача на зуб выбирается приблизительно равной одному проценту от диаметра фрезы:

,

где D – номинальный диаметр фрезы.

Подача может быть увеличена или уменьшена в зависимости от полученного на практике результата, но её значение должно оставаться в пределах следующего диапазона: .

5) Небольшие глубины резания характерны только для труднообрабатываемых материалов. Обработка с большими глубинами резания (ВПО) имеет существенно больший потенциал для экономии времени обработки.

6) При ВСО обработке нужно обеспечить постоянство условий резания. Если условия не могут быть постоянными в силу специфичной геометрии детали, то уменьшение значения шага по оси Z является наиболее эффективным способом улучшить резание. При уменьшении шага минимизируются случаи внезапного увеличения объёма материала при врезании фрезы в угол, которые приводят к повышению вибрации и ухудшению условий отвода стружки (тепла).

7) Необходимо обеспечить минимум врезаний инструмента. При врезании количество стружки резко увеличивается, и в режущем инструменте возникает большое напряжение.

8) Резание в одном направлении. При таком резании инструмент всегда будет находиться с одной стороны от материала, поэтому условия резания будут более однородными. Недостаток – большое время, затрачиваемое на холостые ходы.

9) Следует избегать вертикального подвода инструмента к обрабатываемой детали. Круговой и спиральный подвод инструмента позволяет обеспечить плавное изменение силы резания и исключить перегрузки инструмента на участках врезания при переходах траектории.

10) Попутное фрезерование рекомендуется и для предварительной, и для окончательной обработки. Во-первых, при этом получается поверхность с лучшей шероховатостью и происходит оптимальный отвод стружки. Во-вторых, существенно возрастает стойкость фрезы. Современные инструменты из твердого сплава лучше сопротивляются силам сжатия (что характерно для попутного фрезерования), нежели растяжения. При встречном фрезеровании толщина стружки увеличивается от нуля до максимума, что способствует выделению большого количества тепла, поскольку режущая кромка движется с большим трением.

11) Желательно, чтобы радиус инструмента для окончательной обработки был меньше радиуса угла, в таком случае траектория инструмента будет плавной;

12) При высокой скорости и большой глубине резания возникают сильные вибрации. Нередко наблюдается эффект дробления: результат соударений режущих кромок инструмента с заготовкой и уже обработанной поверхностью, которая обладает волнистостью, полученной от предыдущего прохода инструмента. Величина дробления становится наибольшей, когда наступает противофаза, т. е. когда вибрация при соударениях режущих кромок инструмента с материалом заготовки выглядит как зеркальное отражение волнистости поверхности. Идеальное состояние – когда волнистость и вибрация в процессе резания полностью находятся в одной фазе. При такой частоте вращения нагрузка на инструмент постоянная, резание происходит плавно и глубину резания можно постепенно увеличивать, без риска нежелательных явлений. Это оптимальная область частот вращения шпинделя, в которой следует производить фрезерование.

Конкретные диапазоны значений элементов режима резания и другие условия обработки в большинстве случаев указывают сами производители инструментов в соответствующих каталогах, информационных буклетах или методических рекомендациях. В табл. 4.2, 4.3 сведены данные по скорости резания, глубине резания и подачам при высокоскоростной обработке ряда сталей, чугуна, алюминиевых и цветных сплавов.

Таблица 4.2 – Скорость резания при ВСО сталей и сплавов

Таблица 4.1 – Режимы резания для монолитных твердосплавных концевых фрез с покрытием Ti(C, N) или TiAlN при ВСО закаленной стали HRС_э 54 – 58