Выбор параметров режима резания при фрезеровании

Основное, или технологическое, время при фрезеровании, определяющее производительность перехода, , где  — суммарная длина. рабочих ходов, мм; s_z — подача инструмента на один зуб, мм/зуб; z — число зубьев фрезы; п — частота вращения шпинделя, об/мин.

Длина рабочих ходов. Точное значение суммарной длины рабочих ходов   может быть определено в результате расчета УП. Здесь будем пользоваться приближенной оценкой величины , позволяющей в наиболее простой форме выявить интересующие нас качественные закономерности.

Для зигзагообразных схем обработки величина   может быть приближенно определена по следующим формулам:

для схемы без обхода границ

для схем с проходом вдоль границ

где F - площадь обрабатываемой области, мм²; Р — пе риметр этой области, мм;
t — глубина фрезерования, мм.

Площадь обрабатываемой области определяют исходя из площади обрабатываемой поверхности.детали:

,

где А — величина, учитывающая длину перемещений от одного хода к другому. В качестве верхней оценки величины А можно использовать радиус описанной окружности для данной обрабатываемой области.

Скорость резания. Частоту вращения n шпинделя определяют по скорости резания v и наружному диаметру инструмента D:

Скорость резания должна быть найдена заранее в зависимости от диаметра инструмента D, принятой стойкости фрезы Т, ее конфигурации и материала режущей части, числа зубьев фрезы z, глубины t и ширины В резания, подачи на зуб s_z, рода обрабатываемого материала и его физико-механических свойств, условий обработки и т.п. Для определения скорости резания при фрезеровании может быть предложена следующая формула:

где С _х — коэффициент скорости резания, характеризующий нормативные условия работы; K_v — суммарный поправочный коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, материал инструмента;
т, х, у, и, р, q — показатели степеней соответствующих параметров.

Подача. Подачу на зуб для каждого рабочего хода выбирают минимальной из четырех возможных:

где  — подача, определяемая по заданной шероховатости в зависимости от припуска при глубине резания t и ширине В; — подача, от допускаемого отжима [ ] инструмента (фреза диаметром D с длиной режущей части l); S _z3 —подача, определяемая как функция прочности инструмента;   — подача, допустимая по мощности электродвигателя привода главного движения.

Подачи могут быть найдены либо по формулам, либо по таблицам соответствующих справочников. В частности, величина подачи   может быть определена по формуле:

где  — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, D - диаметр фрезы,
t — глубина резания, В — ширина резания.

В случае, если при фрезеровании существуют какие-либо ограничения, рабочую подачу выбирают на основе анализа конкретных условий обработки. При таком анализе следует учитывать, что суммарная длина рабочих ходов инструмента , определяющая время обработки, а следовательно, и производительность, зависит от принятой глубины резания t на рабочих ходах, от принятой ширины фрезерования В, параметров режущего инструмента D, l и z.

В свою очередь, производительность фрезерования можно охарактеризовать скоростью съема обрабатываемого материала в единицу времени: Q = zntB (мм³/мин).

Как видим, при заданном инструменте (число зубьев z) и частоте вращения n шпинделя скорость съема припуска будет функцией подачи , глубины t и ширины В фрезерования.

Достаточно сложная взаимосвязь входных данных, определенная ограничениями подач ,требует оптимизации выбора параметров режимов резания при фрезеровании. Задачей оптимизации является сведение к минимуму следующих показателей: единичной стоимости операции; технологического времени обработки; единичной стоимости операции при обеспечении необходимой шероховатости поверхности и требуемых размеров обработанных деталей.

Оптимизация параметров резания. Программный выбор оптимальных условий фрезерования предусматривает два вида этой обработки.

1) черновую, для которой не уточняют требования относящиеся к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности;

2) чистовую, для которой предусматривают возможность обработки по квалитетам
12—14; 8—9 и 7—8 с обеспечением параметра шероховатости Ra, равного соответственно 5; 2,5; 1,25 мкм.

Зависимости и ограничения здесь такие же, как и в случае токарной обработки, но при этом учитывается специфика фрезерования.

Программы выбора и оптимизаций параметров режимов резания могут быть различными, но во всех случаях для программирования требуются определенные входные данные:

R — тип инструмента {цилиндрические фрезы, концевые, торцовые и т. д.);

D — диаметр инструмента, мм;

z — число зубьев фрезы;

t — глубина резания, мм;

В — ширина фрезерования, мм;

—материал инструмента;

Rms — род обрабатываемого материала;

R_m — прочность материала, МПа;

НВ —твердость материала, МПа;

S_mm —состояние материала;

TiT — квалитет точности;

h — шероховатость Ra, мкм;

 — длина фрезерования;

RS — вид фрезерования;

Выходные данные:

s_мин— подача, мм/мин;

п — частота вращения, об/мин;

t_маш— машинное время, мин.