Что такое подача на станке
Подача
Смотреть что такое «Подача» в других словарях:
ПОДАЧА — ПОДАЧА, подачи, жен. Действие по гл. подать во всех знач., кроме 2. Подача пара в котел. Подача корпуса влево. Талантливая подача образа автором. У этого игрока хорошая подача мяча. Подача поезда к перрону. Подача жалобы. Подача первой… … Толковый словарь Ушакова
подача — 1. Порция одноврем. загружаемых в шахтную печь рудных материалов, флюсов и тв. топлива с определ. соотношением компонентов. 2. Операция перемещения заготовки в одном из направлений (продольном, поперечном, или др.) в промежутках между единичными… … Справочник технического переводчика
подача — См … Словарь синонимов
подача — ПОДАЧА, и, ПОДАЧКА, и, ж. 1. Подача документов на выезд из страны. 2. Рекомендации, «замолвленное словечко». С чьей подачи его взяли? Ректорская подача то! Быть в подаче подать документы на выезд из страны и находиться в ожидании официального… … Словарь русского арго
ПОДАЧА — один из основных параметров режима резания, относительное перемещение режущего инструмента или обрабатываемой на станке заготовки. Различают подачу непрерывную прямолинейную (напр., на токарных станках), прерывистую прямолинейную (напр., на… … Большой Энциклопедический словарь
ПОДАЧА — доставка боезапаса из погребов к орудиям. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
ПОДАЧА — перемещение режущего инструмента или заготовки за один оборот или рабочий ход заготовки либо инструмента; может быть ручной или автоматической (по заданной программе или копиру). В зависимости от направления П. инструмента по отношению к… … Большая политехническая энциклопедия
подача — 3.5 подача: Объем газа, входящий в компрессор с определенными параметрами, сжатого и доставленного при определенном давлении на выходе. Примечание Подача компрессора не включает газ, который вытекает из компрессора в процессе сжатия, а также… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
подача — сущ., ж., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? подачи, чему? подаче, (вижу) что? подачу, чем? подачей, о чём? о подаче; мн. что? подачи, (нет) чего? подач, чему? подачам, (вижу) что? подачи, чем? подачами, о чём? о подачах 1. Подачей… … Толковый словарь Дмитриева
Движения в металлорежущих станках
Содержание
Для обработки деталей рабочим органам металлорежущих станков необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс движений. Все движения могут быть подразделены на три вида: основные, вспомогательные и взаимосвязанные.
1. Основные движения в станках (движения резания, движения подачи)
Для обработки деталей рабочим органам металлорежущих станков необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс движении. Все движения могут быть подразделены на три вида: основные, вспомогательные и взаимосвязанные.
К основным отнесены те движения, которые осуществляют процесс непрерывного снятия стружки с обрабатываемой детали. Основные движения делятся на движения резания и движения подачи.
Движение резания
Движение резания непосредственно обеспечивает процесс снятия слоя металла в виде стружки. Это движение в большинстве случаев сообщается инструменту, в некоторых случаях обрабатываемой детали, а иногда детали и инструменту одновременно. Движение резания всегда осуществляется от механического привода.
Движение подачи
Движение подачи обеспечивает непрерывность процесса снятия стружки. Движение подачи также может сообщаться инструменту, детали или тому и другому одновременно. У современных станков в подавляющем большинстве случаев движения подач также осуществляются принудительно от механического или гидравлического привода. Ручные перемещения рабочих органов иногда используются при обработке деталей как движение подачи, однако, поскольку эти движения в основном предназначены для установочных перемещений режущего инструмента или детали, они условно отнесены к группе вспомогательных движений.
1. Вспомогательные движения
Эта группа движений весьма обширна. В нее входят все виды движений, которые непосредственно не участвуют в процессе резания, но необходимы для подготовки станка к работе, управления рабочими органами станка, автоматизации обработки деталей и т. п.
Движения для настройки станка на заданные режимы резания в большинстве случаев осуществляются от руки, однако у ряда современных станков, как, например, у токарно-винторезного станка модели 1К620, для изменения скорости вращения шпинделя имеется механизированный привод.
Движения для наладки станка в соответствии с размерами и конфигурацией обрабатываемой детали включают установочные и быстрые перемещения, а также повороты рабочих органов станков.
Движения управления станком в процессе работы необходимы для включения, выключения и реверсирования приводов движения и подачи, для управления приводами взаимосвязанных движений и для управления вспомогательными приводами станка.
В ряде станков имеются встроенные приводы, обеспечивающие движения соответствующих рабочих органов для подачи и зажима со пруткового материала или штучных заготовок.
3. Взаимосвязанные движения
В некоторых случаях механической обработки получение заданной формы и конфигурации поверхностей детали достигается введением дополнительных движений, имеющих определенную строгую кинематическую связь с основными движениями станка — движением резания и движением подачи. Эти движения требуют особой настройки и поэтому в общем случае их следует называть взаимосвязанными. В зависимости от характера и назначения взаимосвязанные движения могут быть подразделены на пять видов.
Движение обкатки или огибания используется в специализированных станках для нарезания всех видов зубчатых колес, червяков, шлицевых валов и других аналогичных деталей. Движение обкатки иногда имеет кинематическую связь только с движением резания (нарезание прямозубых цилиндрических колес на зубофрезерном станке), иногда только с движением подачи (нарезание прямозубых колес на зубодолбежном станке), а в отдельных случаях (нарезание косозубых колес на зубофрезерном станке) имеет связь и с движением резания и с движением подачи.
Движение образования винтовой поверхности применяется при нарезании резьбы резцом на токарно-вннторезных станках и при фрезеровании резьбы и винтовых канавок на резьбофрезерных или универсально-фрезерных станках. При нарезании резьбы резцом на токарном станке движение образования винтовой поверхности кинематически связано с движением резания, а при фрезеровании резьбы — с круговой подачей обрабатываемой детали.
Движение образования архимедовой спирали необходимо при нарезании торцовых резьб на токарных станках. Оно связано с движением резания.
Движение образования сложных поверхностей используется при обработке конусов на токарных станках моделей 163 и 1К620 и для всех видов копировальных работ.
Движение деления может иметь особую связь с основными движениями, обеспечивая делительные повороты обрабатываемой детали на необходимый угол в определенные периоды работы станка. В некоторых случаях движение деления имеет связь не с основными, а со вспомогательными движениями.
Глубина резания, скорость резания и подача
Для того чтобы обрабатывать заготовку резанием и получать в результате этого обработанные поверхности той или иной детали, заготовка и применяемый режущий инструмент должны совершать определенные движения. Эти движения разделяются на основные (служащие для осуществления процесса резания) и вспомогательные (служащие для подготовки к процессу резания и для завершения операции). Основных движений два:
Глубина резания (t)—величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности. Глубина резания всегда перпендикулярна направлению движения подачи (см. также рис. 11 —14). При наружном продольном точении (рис. 16) она представляет собой полуразность между диаметром заготовки и диаметром обработанной поверхности, полученной после одного прохода:
Скорость резания υ — величина перемещения точки режущей кромки относительно поверхности в единицу времени в процессе осуществления движения резания*.
При токарной обработке, когда обрабатываемая заготовка вращается с частотой n об/мин, скорости резания в точках МК режущей кромки будет величиной переменной. Максимальная скорость:
где D — наибольший диаметр поверхности в мм.
* Скорость резания является функцией частоты вращения заготовки и скорости перемещения резца (подачи).
Если скорость будет известна, то легко определить частоту вращения:
При продольном точении скорость резания имеет постоянную величину на протяжении всего времени резания (если диаметр заготовки вдоль всей ее длины одинаков, а частота вращения неизменна). При подрезке торца, когда резец перемещается от периферии заготовки к центру, скорость резания при постоянной частоте вращения переменна. Она имеет наибольшее значение у периферии и равна нулю в центре (рис. 17). Переменной вдоль обработанной поверхности скорость резания будет и при отрезке (см. рис. 14). Однако в этих случаях учитывают максимальную скорость резания.
Подача s (точнее, скорость подачи) — величина перемещения режущей кромки относительно обработанной поверхности в единицу времени в направлении движения подачи. При токарной обработке может быть продольная подача, когда резец перемещается в направлении, параллельном оси заготовки (см. рис. 16); поперечная подача, когда резец перемещается в направлении, перпендикулярном оси заготовки (см. рис. 17), и наклонная подача — под углом к оси заготовки (например, при точении конической поверхности).
Различают подачу за один оборот заготовки, т. е. величину относительного перемещения резца за время одного оборота заготовки (из положения I резец переместился в положение II, рис. 16), и минутную подачу, т. е. величину относительного перемещения резца за 1 мин. Минутная подача обозначается Sм (мм/мин), а подача за одни оборот — s (мм/об). Между ними существует следующая зависимость:
Режимы резания при токарной обработке
При токарной обработке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, называемый припуском. В результате получается изделие заданной формы с требуемыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит следующим образом: резец последовательно перемещается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его режущая кромка за каждый оборот удаляет с заготовки заданную толщину металла.
Режимы резания при токарной обработке определяют на основании ряда технических показателей, среди которых самые значимые — это подача инструмента и частота вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Правильный выбор и применение режимов обработки гарантируют не только геометрическую точность и экономичность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а также безопасность станочника.
Основные параметры
Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:
Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:
Понятие о режимах резания
Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.
Еще одним ограничением являются характеристики отдельных материалов. К примеру, титан и нержавеющая сталь для токарной обработки являются одними из наиболее сложных материалов и требуют особого подхода при определении параметров технологической операции.
При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.
Глубина
Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот параметр обозначают буквой t.
При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:
где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – заданный диаметр детали.
При операциях подрезки — это размер слоя металла, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.
В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.
Подача
Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:
Производительность токарного оборудования напрямую связана с величиной подачи.
При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.
Скорость
Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:
Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.
Выбор режима на практике
Расчет режимов резания при токарной обработке производится специалистами отдела главного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится последовательность этапов, перечень инструмента и режимы изготовления требуемой детали на конкретном токарном станке. Заводские и цеховые технологи рассчитывают параметры технологического процесса и выбирают соответствующие инструмент и оснастку, используя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные показатели из технологических справочников. Но на практике реальные условия точения могут отличаться от нормативных по следующим причинам:
Элементы резания при токарной обработке
Поэтому для уточнения расчетных технологических режимов применяют метод пробных проходов: точение небольших участков поверхности с подбором режимов и последующим замером геометрии и качества поверхности. Главные недостатки такой отладки технологического процесса — это возрастание трудозатрат и сверхнормативное использование производственных ресурсов. Поэтому его используют только в особых случаях:
При первом запуске в производство нового изделия, обрабатываемого на автоматизированном оборудовании, также производят пробное точение и подбирают вручную режимы резания. Токарный станок с ЧПУ выполняет все операции по программе, поэтому оператор не всегда может корректировать параметры его работы.
Кроме углеродистых сталей на токарном оборудовании обрабатывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, сплавы алюминия, бронза и другие сплавы меди. Помимо этого, такую обработку используют для точения материалов с низкой температурой плавления и воспламенения, таких как пластики и дерево. При работе с пластмассами токарные станки чаще всего применяют при обработке деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, оргстекла, текстолита, а также эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют свои особенности расчета и практического применения режимов точения. Это хорошо видно на примере токарной обработки нержавейки — самого распространенного после углеродистой стали конструкционного материала.
Нержавеющая сталь характеризуется низкой теплопроводностью, вязкостью, коррозионной стойкостью, сохранением прочности и твердости при высоких температурах, а также неравномерным упрочнением. Кроме того, в состав некоторых сортов нержавеющей стали входят легирующие добавки повышенной твердости с абразивными характеристиками. Поэтому при работе с ней на практике применяют специальные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.
Обработка нержавейки ведется на повышенных оборотах при уменьшенной подаче. Высокая вязкость этого материала способствует созданию непрерывной вьющейся стружки.
Для решения этой проблемы применяют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки обрабатываемой поверхности в рабочую зону подается специальная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это уменьшает нагрев заготовки и снижает износ резца. В последнее время все чаще применяют современные методы, которые также уменьшают износ инструмента: направление в рабочую зону ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.
Вычисление скорости резания
Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составляющая в суммарном времени изготовления единичного изделия. Поэтому от скорости выполнения этой технологической операции напрямую зависит экономическая эффективность использования токарного оборудования. Правильный расчет скорости резания при токарной обработке важен не только с точки зрения стоимостных показателей производственной операции. Ошибки в расчете и применении этого параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Далее приводится последовательность расчета этого показателя для самой распространенной операции — обточки цилиндрической поверхности.
Основные факторы, влияющие на скорость резания
Скорость резания v имеет размерность м/мин и в общем виде вычисляется по формуле:
где D — диаметр заготовки в мм; n — скорость шпинделя в об/мин.
Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. При работе на токарных станках предусмотрена регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые зависит не только от значения v, но и от ряда других факторов: материала детали, мощности главного привода, вида точения и характеристик режущего инструмента. Поэтому при расчете режимов в первую очередь определяют расчетные обороты шпинделя:
На основании полученного результата по таблицам справочной литературе выбирают соответствующее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.
Для расчета теоретической глубины резания t на основании чертежа определяют размерные характеристики детали и заготовки, а затем с учетом геометрических параметров инструмента вычисляют ее по формуле:
где D — диаметр заготовки; d – конечный диаметр детали.
После вычисления величины t по справочникам определяют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах учтены: вид материала (различные стали, бронза, чугун, титан, алюминиевые сплавы), тип точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к обрабатываемой поверхности. Затем по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S определяют vτ — табличное значение скорости резания.
Далее vτ должна быть скорректирована в соответствии с реальными условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, прочностные характеристики материала, физическое состояние обрабатываемых поверхностей, геометрия резания.
Корректировка vт осуществляется с помощью группы поправочных коэффициентов:
где vут — уточненная скорость резания; K1 — коэффициент, зависящий от времени работы резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от технических параметров резца; K3 — коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности; K4 — коэффициент, зависящий от материала резца; K5 — коэффициент, зависящий от геометрии обработки.
После расчета vут вычисляют уточненную скорость вращения шпинделя nут по следующей формуле:
Значение nут должно лежать в диапазоне паспортных скоростей главного привода станка, которые приведены в заводской документации токарного оборудования. Если полученная в результате расчетов nут не имеет точного соответствия в таблицах станка, то необходимо применить ближайшее самое меньшее число.
Формулы для токарной обработки
На последнем этапе рассчитывают фактическую скорость резания vф:
Vф напрямую связана с мощностью главного двигателя станка. Поэтому она является основным параметром при выборе конкретного типа токарного станка для обработки требуемой детали.
Скорости и подачи при фрезеровке
Съем, подача и скорость вращения. Основные принципы для начинающих
Что такое скорость подачи и частота вращения (скорость) шпинделя и какую роль они играют при фрезеровании?
Есть ряд основных принципов и терминов, используемых фрезеровщиками, с которыми должен быть знаком каждый специалист.
Параметр «скорость шпинделя» относится к частоте вращения шпинделя, выраженной в об/мин (обороты в минуту). В ходе серии экспериментов, проведенных на раннем этапе развития фрезерования, было выявлено, что частота вращения шпинделя является одним из наиболее значимых факторов, определяющих срок службы режущего инструмента. Использование инструмента при чрезмерно высокой частоте вращения вызывает выделение избыточного количества тепла (есть и другие причины выделения избыточного тепла), что приводит к размягчению материала инструмента и, в конечном итоге, вызывает затупление его режущей кромки. Возможно, скоро появится статья, в которой обсудим способы продления срока службы инструмента, но пока считайте, что частота вращения шпинделя является наиболее существенным фактором, влияющим на срок службы.
Параметр «подача» относится к скорости подачи, измеряемой в различных единицах измерения перемещения в единицу времени (дюймы в минуту или миллиметры в минуту, в зависимости от того, используете ли вы метрическую или британскую систему мер и весов). Скорость подачи влияет на скорость съема материала. Скорость съема материала — это параметр, измеряющий то, насколько быстро в кубических единицах измерения ваша фреза снимает стружку — для большинства фрезеровщиков — чем быстрее, тем лучше, пока это не создает проблемы (см. также «Как выбрать фрезы»).
Наиболее часто возникающей проблемой является разрушение инструмента или образование сколов на режущей кромке, в случае если скорость подачи слишком высока.
Я — новичок. Что будет, если я буду работать на станке с очень медленной скоростью?
Существует распространенное заблуждение о том, что вы можете «нянчиться» с инструментом для того, чтобы снизить его износ. Просто используйте шпиндель на низкой частоте вращения и малую скорость подачи, и при этом вы ничего не сломаете, правильно? Не совсем так. Металл — это материал, не прощающий ошибок. Пластмассы, дерево, а также другие мягкие материалы тоже могут вызывать проблемы, связанные с неправильно установленными параметрами частоты вращения шпинделя и скорости подачи, но металл является самым чувствительным материалом.
Вот ряд примеров того, что может случиться, если скорость подачи и частота вращения шпинделя слишком малы:
— Если вы слишком сильно снизите частоту вращения шпинделя относительно скорости подачи, вы заставите канавки вашей фрезы принимать на себя слишком много материала. Концевая фреза (см. также «Применение однозубых концевых фрез») вводится в заготовку слишком быстро, а стружка становится слишком большой. Таким образом вы можете очень легко сломать фрезу.
— Если вы слишком сильно снизите скорость подачи относительно частоты вращения шпинделя, вскоре произойдет следующее: канавки фрезы начнут стирать и полировать заготовку вместо того, чтобы снимать стружку. Многие фрезеровщики скажут вам, что самый быстрый способ затупить фрезу — это использовать ее на шпинделе, вращающемся в обратном направлении, и сделать проход. Но низкая скорость подачи также создает такой эффект. Мы обсудим это более подробно в статье, посвященной скорости подачи и частоте вращения, но достаточно будет отметить, что использование фрез при низкой скорости подачи также плохо сказывается на них, как и работа на высокой скорости подачи, если не хуже.
Хорошо, я понял — существуют оптимальные значения скорости подачи и частоты вращения.
Да! Совершенно верно, для каждой операции по фрезерованию существует оптимальное значение. Это не жесткая точка, которую нужно обязательно достичь, но, в тоже время, диапазон допустимых значений не очень велик, поэтому возможны проблемы, если вы выйдете далеко за его пределы. Чем сложнее для обработки фрезеруемый материал, тем меньше диапазон оптимальных параметров и тем больше износ инструмента. Как только вы узнаете, где находятся оптимальные значения, вы сможете настраивать параметры резания в пределах нужной области значений для того, чтобы максимально увеличить скорость съема материала, качество обработки поверхности заготовки или срок службы инструмента. Фактически, вы можете максимально увеличить любые два параметра из трех, но только не все три сразу.
Давайте рассмотрим оптимальные значения для различных параметров, а также опасные зоны:
Данная таблица является условной, что означает отсутствие каких-либо пропорций или шкалы измерения. Следует рассматривать только положение отдельных областей относительно друг друга, а также относительно того, насколько высокими или низкими являются частота вращения шпинделя и скорость подачи. Давайте рассмотрим отдельные участки с надписями (слева направо, сверху вниз):
Слишком большая подача на зуб: как уже обсуждалось ранее, когда вы ведете фрезу слишком быстро при заданной частоте вращения шпинделя, вы, скорее всего, сломаете инструмент. Чем больше вы превышаете надлежащую скорость подачи, тем больше вероятность поломки. Вы всегда будете ломать инструмент в какой-то момент. Представьте абсурдную ситуацию, при которой частота вращения шпинделя равна нулю, а вы быстро подвели фрезу к заготовке. Бац! Сломали еще один инструмент.
Скорость съема материала: Оптимальным вариантом для достижения высокой скорости съема материала является максимальная частота вращения шпинделя, при которой не происходит пережог инструмента, и максимальная подача, при которой не происходит разрушение инструмента. Если вы занимаетесь фрезерованием в промышленных масштабах, это тот момент, который принесет вам прибыль за счет более быстрого выполнения работ по сравнению с конкурентами.
Слишком быстро: Слишком высокая частота вращения шпинделя вызывает выделение избыточного количества тепла, что приводит к размягчению материала инструмента и его скорому затуплению. Однако существуют исключения и смягчающие обстоятельства, о которых мы поговорим в следующих разделах.
Долгий срок службы инструмента: Небольшое снижение частоты вращения шпинделя, а также уменьшение скорости подачи чуть ниже значений, необходимых для достижения максимальной скорости съема материала, обеспечивают долгий срок службы инструмента. Ниже мы более подробно рассмотрим формулы Тейлора, касающиеся срока службы инструмента, а сейчас достаточно будет сказать, что снижение частоты вращения шпинделя важнее, чем снижение скорости подачи, но в данном случае и то, и другое может помочь.
Качество чистовой обработки: Снижение скорости подачи при сохранении частоты вращения шпинделя снижает подачу на зуб и позволяет достичь более качественной чистовой обработки поверхности заготовки. Существуют определенные ограничения, главное из которых связано с ситуациями, когда вы в какой-то момент слишком сильно уменьшаете скорость подачи, поэтому ваши инструменты начинают истираться и срок их службы значительно сокращается вследствие выделения избыточного количества тепла ввиду износа.
Старые станки: Итак, частота вращения шпинделя значительно снизилась вдобавок к снижению скорости подачи. Вероятно, вы работаете на старом станке, на котором нет возможности подобрать те скорости, которые вам нужны для успешного использования твердосплавных инструментов. Возможно, вам нужно перейти на инструменты из высокопрочной стали. Многих удивляет факт того, что есть участки в диапазоне параметров скорости подачи и частоты вращения, на которых инструменты из высокопрочной стали могут превзойти твердосплавные по надежности, но с учетом возможностей вашего станка и обрабатываемого материала.
Слишком низкая скорость подачи: Как обсуждалось ранее, слишком медленная подача приводит к трению фрезы о заготовку вместо резания, что является причиной значительного сокращения срока службы инструмента. Этого нужно избегать.
Теперь, когда вы знаете об оптимальном распределении параметров обработки, у вас будет более четкое представление о том, каким образом нужно регулировать подачу и частоту вращения шпинделя для получения желаемых результатов.
Как выбрать шаг перемещения фрезы между проходами?
Одним из фундаментальных параметров при работе на станках с ЧПУ или 3D-фрезерованию в частности, является шаг перемещения фрезы между проходами. Не будет преувеличением, если назвать данный параметр самым важным в определении уровня качества производимых деталей. Оператор может выбрать данный параметр по ощущению, основываясь на прошлом опыте, либо провести расчеты и вычислить оптимальное значение параметра, что позволит ему получить требуемый результат обработки. Как правило, новички не имеют достаточного опыта и не знают, каким образом нужно производить расчеты, поэтому им требуется некоторое время, чтобы достичь интуитивного понимания для определения оптимального шага фрезы между проходами.
Содержание данной статьи сосредоточено преимущественно на траекториях движения фрезы при 3D-фрезеровании, поэтому примем, что используем в работе сферическую фрезу. Как только вы поймете основные принципы работы со сферической фрезой, вам будет легко применить их к работе с концевыми фрезами с плоским торцом, а также с грибковыми фрезами. Вместо того, чтобы выводить формулы, которые вряд ли заинтересуют большую часть читателей, мы постараемся обозначить общие правила.
Траектория движения инструмента с контурным сдвигом
Растровая или зигзагообразная траектория движения инструмента Смежные участки траектории движения инструмента отделены друг от друга шагом перемещения фрезы между проходами, выбранным оператором.
Волнообразная кромка,
отмеченная красным, ме-
жду смежными
проходами фрезы
Область, выделенная красным цветом — это не снятый остаток материала, вызванный смещением траектории движения инструмента. Важно понимать, что данное явление является негативным; такие остатки материала не учитываются CAD-программой и их, возможно, придется удалить после фрезерования путем шлифовки или полировки. Как правило, операторы станов с ЧПУ почти всегда стараются уменьшить образование волнообразных кромок всеми возможными способами; люди потратили огромное количество времени в попытке создания алгоритмов траектории движения инструмента, которые позволили бы минимизировать образование волнообразных кромок.
Шаг перемещения фрезы между проходами = 1/5 диаметра фрезы
Шаг перемещения фрезы между проходами = 1/3 диаметра фрезы
Как вы можете видеть, изменения в качестве являются настолько значительными, что у вас может появиться соблазн всегда использовать минимально возможный шаг перемещения фрезы между проходами.
Скорость против качества
Неудивительно, что вам придется чем-то пожертвовать, если вы хотите использовать действительно малый шаг перемещения фрезы между проходами. В подобном случае вы меняете время на качество — вы теряете в скорости обработки при использовании малого шага перемещения фрезы между проходами или жертвуете качеством в угоду уменьшения времени обработки. Это легко понять, если принять в расчет следующий факт: если вы снизите шаг перемещения фрезы между проходами в два раза, то общая длина траектории движения инструмента увеличится приблизительно вдвое. Вопрос состоит в следующем: «Удвоит ли уменьшение шага перемещения фрезы между проходами вдвое качество обработки заготовки?»
Золотая середина
Получается, что соотношении времени и качества обработки существует точка падения эффективности. Ниже находится график, показывающий соотношение между высотой волнообразных кромок и шагом перемещения фрезы между проходами, который наглядно демонстрирует данный эффект. График построен для инструмента с условным диаметром 1.0, поэтому его легко масштабировать относительно инструмента любого другого диаметра, который вы используете.
График, показывающий отношение высоты волнообразных кромок к перемещению фрезы между проходами
Важно отметить форму кривой на графике — она становится более пологой в той точке, когда шаг перемещения фрезы между проходами становится ниже приблизительно 1/8 диаметра инструмента. Это означает, что при опускании ниже указанной точки, вы будете тратить больше времени на работу без пропорционального увеличения качества обработки. Это может быть оправдано, если вы изготавливаете стальную форму для литья под давлением, но, прежде чем работать при таких параметрах, вам нужно убедиться их целесообразности.
Волнообразные кромки и диаметр инструмента
Есть еще один момент, который мы можем почерпнуть из расчетов, стоящих за графиком, показанным выше — при определенном шаге перемещения фрезы между проходами использование инструмента большего размера обеспечит образование кромок меньшего размера. Это означает, что вы можете получить обработку лучшего качества «бесплатно», если у вас есть возможность использовать инструмент большего размера. Очевидно, что данная схема будет работать только в том случае, если инструмент большего размера соответствует геометрии заготовки. Но это лишь один из нескольких беспроигрышных вариантов, когда мы действительно можем получить лучший результат, если такой способ подходит для геометрии заготовки.
Волнообразная кромка при использовании инструмента небольшого размера.
Обратите внимание на меньший размер волнообразной кромки при использовании инструмента большего размера даже при сохранении постоянного шага перемещения фрезы между проходами.
Не забывайте об обрабатываемых материалах
Прежде чем вы определите требуемое вам значение шага перемещения фрезы между проходами для получения волнообразной кромки высотой 0,0001″, подумайте о том, что вы будете обрабатывать — дерево, модельные материалы, алюминий, сталь и т.д. Могу сказать, что в большинстве случаев за 10 минут шлифования деревянной заготовки вы сможете достичь нужного качества чистовой обработки, получение которого заняло бы у вас лишний час или два при использовании фрезы. То же самое касается и модельных материалов, чью чистовую обработку можно достаточно быстро выполнять вручную, чтобы не увеличивать время машинной обработки вдвое для получения аналогичного результата. Если вы фрезеруете сталь или другие твердые материалы, тогда, возможно, стоит оставить фрезе больше тяжелой работы.
Второй характеристикой обрабатываемого материала, которую необходимо учитывать, является то, какие размеры могут выдерживаться на деталях. Например, при работе с МДФ невозможно выдержать размер 0,01″, а при работе с металлом — возможно. Если материал, который вы обрабатываете, не позволяет выдерживать размер, меньший высоты волнообразной кромки, тогда вам не стоит снижать шаг перемещения фрезы между проходами; таким образом вы только зря потратите время, не добившись лучшего качества обработки.
Помните о том, каким станком с ЧПУ вы пользуетесь
Плохой работник может обвинять свое оборудование в неудовлетворительных результатах работы, но мы должны оставаться реалистами в отношении возможностей используемых станков. В частности, следует понимать, в течение какого срока ваш фрезерный станок или роутер может работать без возникновения неполадок. Некоторые начинают с небольшого фрезерного станка настольного типа, который сам по себе неплохой, но, несмотря на это, не может проработать и нескольких часов, не останавливаясь или не начав барахлить по той или иной причине, что приводило к выходу из строя какой-либо детали, которую ждать ждать полдня. Если вы работаете на подобном станке, вам стоит подумать о том, чтобы установить максимально возможный шаг перемещения фрезы между проходами — скорее с учетом времени обработки, а не ее качества.