Как подобрать режим фрезерования MoscowShpindel

Наши товары

Шпиндели
- Шпиндели с жидкостным охлаждением. До 24 000 об/мин
- Шпиндели с воздушным охлаждением. До 24 000 об/мин
- Высокоскоростные шпиндели. До 60 000 об/мин
- Шпиндели с автоматической сменой инструмента
- Низкоскоростные шпиндели до 12000 об/мин
Аксессуары

Информация

Ремонт шпинделей
Калькулятор режимов резания онлайн
Вопросы и ответы
Статьи
Контакты

От правильного подбора режима фрезерования зависит не только чистота фрезерной обработки, но и время, затраченное на ее проведение. При выборе режима фрезерования следует учесть такие параметры обработки:

1. Скорость вращения шпинделя. У высокоскоростных шпинделей, как правило, скорость вращения находится в пределах 18-24 тысяч оборотов в минуту. Если же требуется малая окружная скорость и небольшая ширина фрезерования (маленький диаметр фрезы), то применяются модели шпинделей с максимальной скоростью вращения до 60 тысяч оборотов в минуту. Скорость вращения шпинделя зависит от твердости обрабатываемого материала. Для фрезерования металлов и других твердых материалов (текстолита, драгоценных камней, печатных плат и т.д.) нужны высокие скорости вращения – от 20 до 24 тысяч оборотов в минуту.

Для обработки древесины достаточная скорость вращения шпинделя – 18 тысяч об/мин. Для обработки мягких материалов (полистирола, воска и др.) хватит скорости в пределах от 1 до 6 тысяч оборотов в минуту. У асинхронных шпинделей скорость вращения нетрудно отрегулировать при помощи преобразователя частоты. Здесь главное не забывать, что при малых оборотах неизбежно снижается крутящий момент фрезерования, а следовательно, подача фрезы должна резко уменьшаться. Частично эту потерю компенсирует инвертор за счет применения векторного управления (при снижении скорости вращения шпинделя используется функция поддержания крутящего момента).

2. Скорость резания. Она рассчитывается таким образом: V= (XxDxN):1000 , где X – подача шпинделя м/зуб; D – диаметр фрезы; N- число оборотов шпинделя в минуту; 1000 – переводной коэффициент из метров в миллиметры. Результат получается в мм/мин. Но обычно скорость определяется по специальным таблицам режимов резания при фрезеровании, в которых указывается максимальное значение скорости без поломки фрезы.

3. Скорость подачи – это расстояние в мм, на которое шпиндель переместится за одну минуту (мм/мин). Чтобы ее рассчитать, необходимо сначала вычислить подачу на один зуб фрезы: F=0,01хD (мм). Здесь D – длина окружности рабочей кромки зуба фрезы. А подача рассчитывается по следующей формуле: S=FxZxN, где Z – число зубьев, а N – скорость вращения шпинделя в минуту.

При подготовке к фрезерованию следует учитывать:

свойства обрабатываемого материала, чтобы подобрать тип шпинделя;
ширину фрезерования (взять из чертежа);
глубину фрезерования (зависит от поставленной задачи, свойств обрабатываемой детали и фрезы);
число зубьев фрезы;
длину окружности фрезы.

Непосредственно перед обработкой детали необходимо:

рассчитать скорости резания и подачи (лучше воспользоваться таблицей);
установить скорость вращения шпинделя с помощью настройки инвертора;
выполнить настройку подачи. Она может быть скорректирована в процессе фрезерования.

Число оборотов шпинделя формула

Программа предназначена для определения числа оборотов детали (частоты вращения шпинделя) при известных диаметре детали и скорости резания при токарной обработке.

Формула для вычисления числа оборотов детали :

где n – число оборотов детали в минуту,
V – скорость резания, в м/мин,
D – диаметр обрабатываемой поверхности детали, в мм,
π – константа = 3,14.

Чтобы найти число оборотов детали (частоту вращения шпинделя) при известных диаметре детали и скорости резания при точении , введите значение диаметра обрабатываемой поверхности детали в миллиметрах, скорость резания в метрах в минуту и нажмите кнопку «ВЫЧИСЛИТЬ».

Результатом вычислений будет число оборотов детали (частота вращения шпинделя) при токарной обработке .
Исходные данные и результат вычислений можно скопировать в буфер обмена для дальнейшего использования в других приложениях.

Скорость резания V =

(Количество знаков после запятой в результате вычислений)

По количеству оборотов, шпиндели подразделяются:

Высокой мощности от 5 кВт и более: применяются в основном на крупногабаритных станках. Обороты составляют 12000…18000 об/мин. Предназначены для высокопроизводительных работ. Такое количество оборотов является большим минусом при работе с твёрдосплавными фрезами при фрезеровании тонкими фрезами, что существенно снижает общий КПД фрезерного станка.
Средней мощности 1.2…5 кВт: используются во фрезерных станках средних габаритов. Применяются для фрезерования пластиков, дерева и мягких металлов. Обороты составляют 18000…24000 об/мин. Идеально подходят для мелких гравировальных работ.
Малой мощности 0.8 кВт и менее: используются во фрезерных станках малых габаритов. Обороты составляют до 60000…70000 об/мин.

Скорость вращения вычисляется по формуле:

, где

d – диаметр режущей части инструмента (мм),

П – число Пи, постоянная величина равная 3.14;

V – скорость резания (м/мин) – это путь, пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени.

d – диаметр режущей части инструмента (мм),

П – число Пи, постоянная величина равная 3.14;

V – скорость резания (м/мин) – это путь, пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени.

Если у станка есть преимущество в виде преобразователя частоты (т.е. можно с легкостью варьировать скорость вращения шпинделя), то скорость мотора выбирается исходя из выбора диаметра фрезы и материала заготовки. Но важно знать, что при стремительном снижении скорости вращения потерю момента не миновать. В некоторой степени эта потеря возмещается инвертором благодаря функции поддержания крутящего момента при понижении скорости вращения шпинделя. Можно использовать данные из таблицы при выборе параметров соотношения количества оборотов двигателя к диаметру фрезы:

Определение режимов резания

При основных видах лезвийной обработки

Лабораторная работа № 9

Основные понятия

Режимы резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:

Глубина резания t: при черновой (предварительной обработке) назначают по возможности максимальную t, равную всему припуску на обработку или большей части его; при чистовой (окончательной) обработке – в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача S: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке – в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания V рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки.

Стойкость Т – период работы инструмента до затупления, приводимый для различных видов обработки.

Сила резания. Под силой резания обычно подразумевают ее главную составляющую Р_z, определяющую расходуемую на резание мощность N_e и крутящий момент на шпинделе станка. Силовые зависимости рассчитывают по эмпирическим формулам, значения коэффициентов и показателей степени в которых для различных видов обработки приведены в соответствующих таблицах.

Определение режимов резания

При точении

Определим режимы резания для чернового наружного точения цилиндрической поверхности на токарном станке в следующей последовательности:

1.2.1. Определить глубину резания t, мм:

, (9.1)

где D – диаметр заготовки, мм;

d – диаметр детали, мм;

i – число проходов.

1.2.2. Назначить подачу S, мм/об, в зависимости от вида

обработки, режима обработки (черновой, чистовой),

жесткости системы СПИД и др. факторов, согласно

таблицы 9.1 приложения Д.

Выбирают модель токарного станка, на котором будет выполняться точение, и корректируют значение выбранной подачи S по паспортным данным этого станка.

2.2.3. Рассчитать теоретическую скорость резания V_Д, м/мин, допускаемую режущим инструментом по формуле:

, (9.2)

где Т – стойкость инструмента, при одноинструментальной

обработке принимают в пределах 30÷60 мин;

С_v ,m, х, у – коэффициенты, значения которых определяются

по таблице 9.2 приложения Д.

t – глубина резания, мм;

К_v – поправочный коэффициент, который определяется

, (9.3)

где K_mv – коэффициент, учитывающий влияние материала

заготовки, определяется по таблице 9.3

K_nv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности

– для чугунной заготовки K_nv=0,8;

K_и_v – коэффициент, учитывающий влияние материала

инструмента, определяется по таблице 9.5

Определить расчетную частоту вращения шпинделя

(9.4)

где V_Д – действительная скорость резания, рассчитанная по

формуле (9.2), м/мин;

D – диаметр заготовки, мм;

Найденную расчетную частоту вращения шпинделя n_р скорректировать по паспорту станка, выбранного ранее: принять частоту вращения шпинделя n, имеющуюся на станке, ближайшую меньшую или большую, если она не превышает 5% от полученной n_р.

1.2.5. Рассчитать фактическую скорость резания V,м/мин,

по выбранной частоте вращения шпинделя n:

, (9.5)

где D – диаметр заготовки, мм;

n – частота вращения шпинделя, имеющаяся на станке,мин -1 .

1.2.6. Рассчитать составляющую силы резания Р_z, Н,

(рис.9.1) по формуле:

, (9.6)

где t – глубина резания, мм;

V – фактическая скорость резания, м/мин;

С_p ,n, х, у – коэффициенты, значения которых определяются

по таблице 9.6 приложения Д.

К_p – поправочный коэффициент, который определяется

, (9.7)

где K_m_p – поправочный коэффициент, который определяется

по таблице 9.7 приложения Д;

K_φp,K_γp,– коэффициенты, учитывающий влияние

K_λp, K_rp геометрических параметров режущей части

инструмента, определяются по таблице 9.8

Рисунок 9.1. Силы, действующие на резец при точении

1.2.7. Определить мощность резания Np, кВт, по формуле:

, (9.8)

где Pz – составляющая силы резания, Н;

V – фактическая скорость резания, м/мин.

Полученное значение мощности резания N_p сравнивнить с мощностью электродвигателя выбранного станка N, с учетом

коэффициента полезного действия электродвигателя h:

(9.9)

В случае если не выполняется условие (9.9), необходимо перейти к меньшему значению частоты вращения шпинделя n и повторно выполнить расчеты, начиная с пункта 1.2.4.

1.2.8. Рассчитатт крутящий момент для осуществления процесса резания М_кр, кН×мм:

, (9.10)

крутящий момент на шпинделе станка М_ст, кН×мм:

, (9.11)

где Pz – составляющая силы резания, Н;

D – диаметр заготовки, мм;

N, η – мощностью электродвигателя выбранного станка и

n – частота вращения шпинделя, имеющаяся на станке,мин -1 .

1.2.9. Определить основное время Т , мин:

, (9.12)

где i – число проходов;

L – расчетная длина обрабатываемой поверхности

, (9.13)

где – длина обрабатываемой поверхности, мм;

– длина пути врезания резца, мм:

, (j – главный угол резца в плане);

– длина перебега резца, мм: =1÷3.

Рисунок 9.2. Схема обработки при точении

Дата добавления: 2016-09-03 ; просмотров: 9512 | Нарушение авторских прав

Скорость вращения шпинделя формула

Число оборотов шпинделя рассчитывают по формуле:

Рассчитанное значение корректируется по кинематическим данным станка. По станку принимается ближайшее к n ме́ньшее значение числа оборотов шпинделя.

Примечание. Ближайшее большее к n значение по станку целесообразно принимать только в том случае, если оно не превышает 5%.

6. Действительная скорость резания vд

По скорректированному числу оборотов шпинделя определяется действительная скорость резания:

7. Проверка по прочности деталей механизма подачи станка

(для черновых операций)

При черновой обработке назначенная подача обязательно проверяется по прочности деталей механизма подачи станка. Осевая сила P_X при данной подаче (и других конкретных условиях резания) должна быть меньше или, в крайнем случае, равна наибольшей силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка, т.е. P_X ≤ P_ст (значение P_ст приводится в таблицах кинематических данных станка).

P_X = 10 (H) ,

Если P_X > P_ст – необходимо уменьшить величину подачи S.

8. Проверка по мощности электродвигателя станка

Эта проверка производится исходя из мощности электродвигателя станка, т.к. может оказаться, что с выбранными основными элементами режима резания вести обработку на данном станке будет невозможно (из-за недостаточной мощности).

Для определения мощности подсчитывается сначала сила резания:

P_Z= 10 (H),

Мощность, затрачиваемая на резание:

Принимая во внимание КПД станка η (кинематические данные станка), расчетная мощность электродвигателя составит:

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы мощность электродвигателя данного станка была больше или, в крайнем случае, равна расчетной мощности, т.е. N_ст N_расч .

Если же окажется, что мощности электродвигателя данного станка, на котором должна производиться обработка, не хватает, т.е. N_ст о , α = 10 о , λ = 0 о , φ = 45 о , φ = 45 о , τ =1 мм.

Назначить режим резания и определить основное время.

Справочник технолога-машиностроителя (в 2-х томах) / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. — Т.2. – М.: «Машиностроение», — 2003 г. – 943 с.

Гл.4, табл. 1-10 (общие); 11-23 (точение).

D_ГD_S

Рис. 1. Эскиз обработки к заданию

Формула для вычисления числа оборотов детали :

где n — число оборотов детали в минуту,
V — скорость резания, в м/мин,
D — диаметр обрабатываемой поверхности детали, в мм,
π — константа = 3,14.

Скорость резания V =

(Количество знаков после запятой в результате вычислений)

Примером можно назвать то, что частота вращения шпинделя варьируется в достаточно большом диапазоне, выбирается в зависимости от области применения оборудования и многих других моментов. Самостоятельно определить частоту вращения шпинделя можно исключительно при проведении теоретических расчетов, фактический показатель указывается производителем оборудования в инструкции по эксплуатации. Рассмотрим подробнее то, как рассчитать скорость вращения шпинделя и какими особенностями обладает устанавливаемый узел на станках.

Определение частоты вращения

Часто определение частоты вращения шпинделя проводится при создании технологической карты получения того или иного изделия. Именно поэтому для определения точного значение нужно уделить внимание исходным данным. В большинстве случаев они выглядят следующим образом:

Тип применяемого материала при создании заготовки. В большинстве случаев эта сталь, которая обладает определенным показателем твердости, а также пределом прочности. В большинстве случаев заготовка представлена углеродистой сталью, которая характеризуется относительно невысокой степенью обрабатываемости. Также могут использоваться различные цветные сплавы, а также чугун. От типа применяемого материала во многом зависит то, какая нагрузка должна оказываться на поверхность для снятия определенного слоя материала. Во многом именно тип материала определяет скорость вращения шпинделя, который выбирается во всех случаях обработки.
Диаметр заготовки может варьироваться в достаточно широком диапазоне. При этом для расчета основных параметров учитывается величина припуска. Она разделяется на несколько проходов в зависимости от того, какой точности размеров и качества поверхности нужно добиться после механической обработки. Чаще всего точение разбивается на несколько основных операций: черновое, чистовое и финишное. При черновом, как правило, выбирается больший показатель снимаемого материала, за счет чего проводится уменьшение частоты вращения шпинделя. При чистовой обработке показатель может быть существенно повышен, так как нагрузка на основные элементы существенно снижается. Финишное резание позволяет получить низкую степень шероховатости, которая свойственна деталям, которые применяются при создании ответственных механизмов.
Длина обрабатываемой детали имеет значение при выборе основных параметров резания. Это связано с тем, что обработка может проводится в несколько этапов. Слишком большая длина изделия определяет существенное повышение нагрузки на шпиндель и крепление режущего инструмента.
Квалитет точности и требуемая шероховатость считаются важными параметрами, которые оказывают влияние на число оборотов шпинделя. Высокую точность можно достигнуть исключительно при выборе высокой скорости вращения шпинделя и применении более современного оборудования. Наиболее высокий показатель квалитета точности можно достигнуть при применении станков с ЧПУ, так как их конструкция характеризуется высокой жесткостью и точностью позиционирования отдельных узлов относительно друг друга.

Для определения рассматриваемого показателя применяется формула, которая выглядит следующим образом: n=1000V/nd. Приведенная выше информация указывает на то, что частота вращения во многом зависит от диаметра и скорости резания, определяется в самых различных случаях.

Измеряется рассматриваемый показатель в единице, которая определяет число сделанных оборотов в минуту. Эта единица считается мировой, применяется в большинстве случаев и может переводится в другие. При расчетах редко получается точный результат, поэтому берется приближенный параметр из таблицы.

Расчет режима резания вызывает довольно много трудностей при отсутствии требующейся информации. Основными параметрами можно назвать следующее:

Для начала уделяется внимание типу подходящего режущего инструмента, его материалу и геометрическим параметрам. В продаже встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения инструментов, поэтому выбору следует уделять довольно много внимания. Режущая часть часто изготавливается из быстрорежущей стали, но также есть варианты исполнения, кромка которых представлена твердым износостойким сплавом. На токарном станке устанавливаются резцы, режущая кромка которых может повторять различную форму. Примером можно назвать проходные, отрезные резцы, а также варианты исполнения, предназначенные для получения канавок. Куда более сложная характерна для фрез, которые могут применяться для получения плоской поверхности. При непосредственном выборе инструмента рекомендуется проводить его визуальный осмотр, так как дефекты могут стать причиной повреждения инструмента и его быстрого износа, возникновения многих других проблем.
Следующий шаг заключается в непосредственном выборе подходящего станка для получения детали. В этом случае не стоит забывать о том, что все оборудование может работать при определенном диапазоне вращения шпинделя. Кроме этого, выбор проводится в зависимости от типа проводимой работы. Примером можно назвать то, что токарное оборудование может проводить лишь наружное точение, а также отрезание и расстачивание и некоторые другие работы. Весьма сложной задачей можно назвать нарезание резьбы, для чего также проводится выбор частоты вращения. Для получения корпусных деталей, сверления и других подобных операций часто выбирается фрезеровальное оборудование, работа которого возможна от блока числового программного управления. На сегодняшний день проводится выпуск достаточно большого количества различных моделей станков, некоторые из них могут устанавливаться в домашней мастерской и при этом имеют достаточно широкий диапазон частоты вращения.
Следует провести расчет режимов резания. Наиболее важными параметрами можно назвать скорость резания, величина подачи и многие другие моменты. Технологическая карта, как правило, представлена чертежом с режимами резания, которые выведены в отдельной таблице. В подобном случае также проводится указание показателя частоты вращения шпинделя, который выбирается с рекомендуемого диапазона. Частота вращения шпинделя – параметр, который определяет многое на момент обработки: степень нагрева кромки, ее износа, производительность оборудования и многое другое. Все оборудование может работать при определенной частоте вращения, которая выбирается путем выбора соответствующего режима резания. Основные параметры рассчитываются при применении определенных формул, которые можно встретить в самой различной технической документации.
Рекомендуется также проводить проверку выбранных режимов резания. При этом проводится расчет мощности привода, прочность механизма подач, уделяется внимание прочности державки и пластинки твердого сплава. Не стоит забывать о том, что неправильный выбор основных параметров становится причиной не только получения низкокачественного изделия, но и износу основных узлов. Подобные расчеты проводятся исключительно с учетом технических особенностей оборудования, а также выбранной оснастки.
Наиболее важным параметром принято считать также количество времени, которое требуется для выполнения конкретной операции. Этот показатель применяется для определения производительности и себестоимости изделия. Наименьший параметр характерен для станков с ЧПУ, так как они могут работать при высоких показателях частоты вращения шпинделя, а на перемещение основных узлов уходит минимальное количество времени. Именно поэтому подобное оборудование устанавливается в случае, когда нужно достигнуть высокий параметр производительности.

Заключительный этап связан с проверкой эффективности выбранного режима резания, а также правильности подобранного обрабатывающего оборудования.

При отсутствии основной информации рассчитать частоту вращения шпинделя об/мин практически невозможно. Однако, прибора, который позволит определить значение с высокой точностью, практически нет. Единица измерения определенного шпинделя может переводится в другие значения, к примеру, количество оборотов в течение минуты или часа.

Важно учитывать тот момент, что количеству оборотов будут соответствовать определенные условия обработки заготовки. К примеру, слишком высокое значение становится причиной повреждения инструмента, при слишком малом добиться требуемых параметров будет практически невозможно.

Скорость вращения шпинделя

При рассмотрении формулы, которая применяется для расчетов частоты вращения шпинделя, уделяется внимание скорости. Она также должна выбираться в зависимости от определенных условий эксплуатации оборудования. Для расчета скорости вращения -шпинделя станка может применяться формула: v=пdn/1000.

Скорость вращения токарного станка по металлу используется в качестве показателя скорости резания. От него зависит следующее:

Производительность труда. Стоимость изделия во многом зависит от того, сколько времени было потрачено на его получение. Для повышений производительности труда следует существенно повысить значение скорости резания. Однако это не всегда можно провести, так как слишком высокий показатель может привести к серьезным проблемам, к примеру, нагреву инструмента или износу основной части.
Шероховатость получаемой поверхности также варьирует в большом диапазоне. С увеличением скорости резания можно существенно повысить качество готового изделия. Поэтому высокие значения применяются в большинстве случаев при чистовом точении.

Выбор определенного показателя скорости вращения шпинделя проводится в зависимости от возможностей применяемого оборудования. Слишком высокий показатель нельзя устанавливать по причине того, что подобная эксплуатация оборудования приводит к сильному износу.

В заключение отметим, что неправильный расчет частоты вращения может привести к весьма тяжелым последствиям. Это связано с возможностью износа привода, а также других элементов. Не рекомендуется выбирать максимальные показателе частоты вращения и скорости резания, так как это может привести к повышенному износу и возможности износа применяемого инструмента.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.