Скорость и подача фрезерования с ЧПУ — два важных параметра процесса обработки: скорость резания и подача. Скорость резания — это скорость, с которой режущая кромка фрезерного инструмента движется при вращении. Обычно она измеряется двумя распространёнными способами:

Число оборотов в минуту (об/мин): это число полных оборотов, которые фреза совершает за одну минуту. Оно показывает скорость вращения шпинделя инструмента вокруг своей оси. Число оборотов в минуту остаётся постоянным во время фрезерования.

Формула расчета оборотов фрезерования: RPM = SFM x 12 / π x Диаметр инструмента или SFM x 3.82 / Диаметр инструмента (Другая версия: RPM = Поверхностный метр в минуту x 318.06 / Диаметр инструмента)

Скорость резания в футах в минуту (SFM): измеряет фактическую скорость режущей кромки относительно поверхности материала. Она зависит как от частоты вращения, так и от диаметра инструмента. Поскольку инструмент большего диаметра проходит большее расстояние за один оборот, он имеет более высокую скорость резания даже при той же частоте вращения. SFM — величина постоянная, а частота вращения — переменная, зависящая от диаметра инструмента.

Формула расчета фрезерования SFM: SFM = RPM x π x Диаметр инструмента / 12

Подача фрезерования относится к скорости, с которой фреза движется вдоль заготовки, по сути, насколько быстро инструмент продвигается через материал. Скорость подачи может измеряться в IPM и IPT. Скорость подачи влияет на качество реза, износ инструмента и эффективность обработки. Если подача слишком медленная, инструмент больше трётся, чем режет, выделяя тепло и быстрее изнашиваясь. Если слишком быстрая, это перегружает инструмент и может привести к поломке или некачественной обработке. Подача фрезерования с ЧПУ зависит от множества факторов, таких как материал инструмента, твёрдость заготовки, размер реза, тип и размер фрезы, требования к чистоте поверхности, мощность станка и общая жёсткость настройки. Важно то, что принцип заключается в использовании максимально допустимой скорости подачи, поскольку очень низкие подачи (менее 0.001 дюйма на зуб) имеют тенденцию сокращать срок службы инструмента, если только не используются концевые фрезы малого диаметра для обработки твёрдых материалов.

Дюймы в минуту (IPM): расстояние, на которое инструмент перемещается вперед каждую минуту.

Формула расчета фрезерного IPM: IPM = RPM x IPT x Количество канавок/зубцов

Дюймы на зуб (IPT) или нагрузка на стружку: расстояние, на которое инструмент перемещается за один оборот для каждого зуба фрезы. Этот показатель часто является предпочтительным, поскольку он напрямую связан с нагрузкой на каждую режущую кромку.

Формула расчета фрезерного IPT: IPT = IPM / RPM x Количество флейт

Шаг 1: Определите операцию обработки и материалы

Начните с определения типа фрезерования, которое вы собираетесь выполнить (например, торцевое фрезерование или фрезерование пазов), а также обрабатываемого материала и материала режущего инструмента. Эти факторы влияют на рекомендуемые параметры резания и помогают выбрать правильные данные для расчётов.

Шаг 2: Найдите рекомендуемую скорость потока воздуха в футах в минуту (SFM или SFPM)

Затем обратитесь к надежным источникам, например, к Справочнику по машинному оборудованию или техническим паспортам производителя инструмента, чтобы узнать рекомендуемую скорость резания (SFM) для вашего инструмента и заготовки. Это значение представляет собой идеальную скорость, с которой режущая кромка должна двигаться относительно поверхности материала.

Шаг 3: Рассчитайте скорость вращения шпинделя (об/мин)

Чтобы рассчитать скорость вращения шпинделя в оборотах в минуту (об/мин), используйте формулу: об/мин = фут/мин x 3.82/диаметр инструмента. Умножьте выбранное значение скорости вращения на 3.82 (константа для перевода футов в минуту в дюймы в минуту с учетом длины окружности) и разделите на диаметр инструмента в дюймах. Это даст вам настройку скорости вращения, которая обеспечит желаемую ширину поверхности с учетом размера вашей фрезы.

Пример 1: Торцевое фрезерование углеродистой стали марки 1040 торцевой фрезой диаметром 2 дюйма

Диаметр инструмента: 2 дюйма

Рекомендуемая скорость потока воздуха: 300 футов/мин (начальная точка)

Рассчитаем число оборотов в минуту: число оборотов в минуту = 300 x 3.82 / 2 = 573 об/мин

Шаг 4: Определите подачу стружки (подачу на зуб)

После расчета частоты вращения определите рекомендуемую нагрузку на зуб — количество материала, снимаемого каждым зубом за один оборот. Это значение обычно представлено в виде диапазона, и вы можете выбрать начальное значение в пределах этого диапазона в зависимости от конкретной области применения.

Шаг 5: Рассчитайте скорость подачи

Рассчитайте скорость подачи (в дюймах в минуту), умножив частоту вращения шпинделя (об/мин) на количество зубьев фрезы и величину стружки: Скорость подачи = об/мин x Количество зубьев x Величина стружки. Эта формула определяет скорость, с которой инструмент должен врезаться в материал для поддержания оптимальных условий резания и срока службы.

Пример 2: Продолжение работы с 2-дюймовой торцевой фрезой

Обороты: 573 (сверху)

Количество зубцов: 5

Нагрузка на стружку: 0.003 дюйма/зуб (начальная точка)

Рассчитаем скорость подачи: Скорость подачи = 573 x 5 x 0.003 = 8.59 дюймов/мин.

Если у вас нет точных данных для расчета, но вы хотите узнать рекомендуемую частоту вращения для нержавеющей стали или других материалов, вы также можете ознакомиться с этими таблицами скоростей резания и подач, используемых при фрезеровании с ЧПУ.

Примечание:

Таблицы скорости фрезерования и подачи содержат подробные рекомендации по выбору соответствующих значений при фрезеровании различных материалов, включая алюминиевые сплавы и стали.

• Данные по торцевой фрезе приведены для трёхзубого инструмента с углом наклона спирали 3 градусов, диаметром 20 дюйм и заданными осевой и радиальной глубинами резания. Указанные скорости применимы ко всем диаметрам инструмента.
• Данные по торцевому фрезерованию основаны на использовании 10-зубой торцевой фрезы диаметром 8 дюймов, работающей с углом в плане 15 градусов и заданной глубиной и шириной резания, при этом ось фрезы расположена близко к центральной линии заготовки. При значительном увеличении смещения фрезы от центра следует использовать регулировку скорости, как при торцевом и боковом фрезеровании. Для торцевого фрезерования более высокие подачи подходят, прежде всего, для более крупных фрез на станках достаточной мощности. Для фрез меньшего размера следует начинать с более низких подач и увеличивать их по мере улучшения производительности.
• Скорости фрезерования прорезей и пазов рассчитаны на основе фрезы с 8 зубьями и углом наклона винтовой линии 10 градусов, а также определенной ширины и глубины резания.

Твёрдость материала сильно влияет на выбор скорости подачи: для более твёрдых сплавов требуется более низкая подача, в то время как для более мягких материалов допустима более высокая. Более широкие и глубокие резы также требуют более низкой подачи для сохранения стойкости инструмента и качества поверхности. Например, при фрезеровании магния рекомендуется более высокая подача для получения более толстой стружки и снижения риска самовозгорания, вызванного мелкой стружкой. Фрезерование нержавеющей стали требует достаточно высокой подачи, чтобы прорезать упрочнённый поверхностный слой, образовавшийся от предыдущих режущих кромок.

При планировании фрезерования с высокими скоростями и подачами крайне важно убедиться, что мощность станка позволяет обеспечить требуемую скорость съёма металла, особенно при использовании твердосплавных фрез с высокой скоростью съёма. При превышении мощности предпочтительнее снизить скорость резания, а не подачу на зуб.

Сокращения в таблице

• А: Отожженный
• AC: В ролях)
• CD: Холодная вытяжка)
• ST и A: обработаны раствором и выдержаны

Таблица скоростей резания и подач для фрезерования алюминия

Таблица скоростей резания и подач для фрезерования обычной углеродистой и легированной стали

Таблица скоростей резания и подач для фрезерной инструментальной стали

Таблица скоростей резания и подач для фрезерования нержавеющей стали

Таблица скоростей резания и подач при фрезеровании литых черных металлов