Расчёт режимов резания для фрезерной обработки

Задания выбираются из табл. 15 по номеру студента в журнале группы. Пример оформления текстовой и расчётной части работы приводится ниже.

Необходимо рассчитать режим резания для обработки плоскости 80 × 200 мм на проход (рис. 1, а и 2, а), заготовки – высотой H¢ = 22 мм до размера H = 20 мм из стали 45 с твёрдостью НВ 269.

Режущий инструмент – фреза цилиндрическая из быстрорежущей стали Р6М5, D_фр = 80 мм; z_фр = 10; α = 20°; γ = 12°; w = 120°, стойкость фрезы Т = 170 мин (табл. 4).

Металлорежущий станок горизонтально-фрезерный мод. 6М82 приложение (П1).

Расчёты режимов резания производятся в следующей последовательности:

1. Глубина резания рассчитывается по формуле:

t = H¢‒ H = 22 ‒ 20 = 2 мм.

2. Скорость подачи при фрезеровании s_z принимается по таблицам с учётом примечаний s_z = s_z(табл), мм/зуб, где s_z(табл) – табличное значение скорости подачи, мм/зуб (табл. 1, 2, 3).

При ширине фрезерования b = 80 мм, цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали Р6М5 и глубине резания t = 2 мм, соответствующей получистовой обработке, подача принимается s_z(табл) = 0,2 мм/зуб.

Особенностью привода подач фрезерных станков является то, что он осуществляется от отдельного электродвигателя и поэтому на станке настраивается минутная скорость подачи s_м, мм/мин, которая связана с подачей s_z, мм/зуб зависимостью:

s_м = s_z·z·n, мм/мин,

где z – число зубьев фрезы; n – частота вращения шпинделя главного движения станка, мин^-1, которая будет определена ниже.

3. Скорость резания определяется по таблице с учётом поправочных коэффициентов:

V = V_та6л·k₁·k₂·k₃, м/мин,

где V_та6л ‒ табличная скорость резания (табл. 5, 8, 11);

k₁ ‒ коэффициент, зависящий от размеров обработки (табл. 5, 8);

k₂ ‒ коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности и её твёрдости (табл. 6);

k₃ ‒ коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента (табл. 7).

а)

в)

г)

а)

б)

д)

е)

з)

л)

о)

и)

к)

д)

м)

н)

ж)

а)

Рис. 1. Основные виды фрез и работы, выполняемые на фрезерных станках: а – цилиндрическая; б, в, д – торцевые; г, з – концевые; е – угловая; ж – набор фрез; и – дисковая трёхсторонняя; к, л – фасонные; м, н – пазовые; о – шпоночная

б)

Рис. 2. Схемы фрезерования:

а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой

V = 30·1,4·0,55·0,75 = 17,3 м/мин;

4. Частота вращения шпинделя n, определяется по формуле:

, мин^-1,

где D ‒ диаметр фрезы, мм.

мин^-1.

По паспортным данным станка мод. 6М82 (П1) выбирается ближайшее число оборотов шпинделя к расчётному по станку n = 63 мин^-1.

5. Минутная подача таким образом будет равна:

s_м = s_z·z·n = 0,2 ·12 · 63 = 151,2 мм/мин.

По паспортным данным станка мод. 6М82 (П1) принимается ближайшая меньшая подача к расчётной s_м= 125 мм/мин.

6. Фактическая скорость резания определяется по формуле:

7. Выбранные режимы проверяются по мощности, потребляемой на резание в зависимости от типа фрезы:

‒ для торцовых и дисковых двусторонних фрез мощность резания определяется по формуле:

‒ для дисковых трёхсторонних, цилиндрических, концевых (для обработки плоскостей), радиусных, прорезных и угловых фрез по формуле:

где Е – величина, определяемая по табл. 12; V_ф – фактическая скорость резания, м/мин; z_фр – число зубьев фрезы; t – глубина резания, мм; b_max – максимальная ширина фрезерования, мм; k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 13). Для стали 45 с твёрдостью НВ 269 – k₁ = 1,2; k₂ – зависит от типа фрезы и скорости резания (табл. 14). Для цилиндрической фрезы из быстрорежущей стали k₂ = 1,0.

Мощность резания N_рез должна быть меньше мощности двигателя главного привода станка с учётом его к.п.д.:

где N_дв – мощность двигателя главного привода станка. По паспорту горизонтально-фрезерного станка мод. 6М82 (П1) – N_дв = 7,5 кВт;

η – к.п.д. главного привода станка с механическим коробкой, η ≈ 0,8.

2,8 < 7,5 · 0,8 = 6 кВт.

Условие требования обработки по мощности выполняется.

Таблица 1

Подачи s_z при фрезеровании чугуна

Глубина резания t, мм	Фреза торцевая с пластинками из твёрдого сплава	Фреза дисковая из быстрорежущей стали и твёрдого сплава для обработки
плоскостей	пазов
НВ чугуна
до 229	> 229	до 229	> 229	до 229	> 229
Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб
До 2	0,2…0,35	0,15…0,3	0,15…0,25	0,12…0,2
2…5	0,15…0,3	0,12…0,2	0, 12…0,2	0,1…0,15	0,07*…0,15	0,08*…0,12
> 5	0,12…0,2	0,1…0,15	0,1…0,15	0,08…0,12
* Применять при обработке узких глубоких пазов и при работе фрезами небольших размеров.

Фреза прорезная (отрезная) из быстрорежущей стали	Ширина фрезерования b, мм
До 2	2…3	3…6
sz, мм/зуб	0,03…0,05	0,05…0,06	0,06…0,08
Глубина резания t, мм	Фреза концевая из быстрорежущей стали
Диаметр фрезы D, мм
До 6		≥ 30
Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб
До 5	0,01…0,02	0,02…0,04	0,07…0,1
	0,006…0,01	0,015…0,03	0,05…0,1
> 20			0,03…0,04
Глубина резания t, мм	Фреза цилиндрическая крупнозубая из быстрорежущей стали
Ширина фрезерования b, мм
До 50	>50
Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб
До 2	0,3…0,45	0,25…0,35
3…5	0,25…0,35	0,2…0,3
6…10	0,1…0,2	0,1…0,15
Примечания: 1. Большие значения подачи применять прижёсткой системе станок – деталь, приспособление, меньшие при невысокой жёсткости. 2. В случае весьма жёсткой системы подачи могут быть увеличены, при весьма нежёсткой уменьшены. 3. Для чистовой обработки фрезами, не имеющими зачистных но­жей, подачи принимать до 0,12 мм/зуб. 4. При обработке прорезными фрезами пазов повышенной точности (до 0,1 мм) подачу на зуб уменьшать в пределах 30%. 5. Для концевых фрез, обеспечивающих лучший отвод стружки вследствие большого объема впадины и более крутой спирали, подача может быть увеличена до 0,15…0,25 мм/зуб. 6. Для цилиндрических мелкозубых фрез подачи уменьшать в 2 раза.

Таблица 2

Подачи s_z при фрезеровании стали

Глубина резания t, мм

Фреза торцевая

Фреза дисковая пазовая трёхсторонняя*

из быстрорежущей стали

с пластинками из твёрдого сплава

из быстрорежущей стали

с пластинками из твёрдого сплава

НВ

> 229

229…287

> 287

> 229

229…287

> 287

229…287

> 287

> 229

229…287

> 287

Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб

До 2

0,2 - 0,3

0,15 - 0,25

0,12 - 0,2

0,15 - 0,2

0,1 - 0,15

0,08 - 0,1

0,05 - 0,1

0,03- 0,08

0,07- 0,1

0,06 - 0,08

0,05- 0,07

2…5

0,13 - 0,25

0,12 - 0,2

0,1 - 0,15

0,12 - 0,18

0,08 - 0,12

0,06 - 0,1

> 5

0,12 - 0,2

0,1 - 0,15

0,07- 0,12

0,1- 0,15

0,08 - 0,1

0,06- 0,08

Твёрдость стали

Фреза отрезная из быстрорежущей стали

Ширина фрезерования b, мм

До 2

2…3

3…6

Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб

НВ < 226

0,02…0,035

0,035…0,045

0,04…0,055

НВ > 229

0,01…0,025

0,025…0,03

0,03…0,04

* Меньшие значения принимать при обработке узких глубоких пазов и при работе фрезами небольших размеров

Глубина резания t, мм

Фреза концевая из быстрорежущей стали

Диаметр концевой фрезы D, мм

До 6

> 30

Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб

До 5

0,005…0,01

0,01…0,025

0,05…0,07

0,003…0,006

0,008…0,015

0,03...0,05

> 20

0,02…0,04

Фреза из быстрорежущей стали

Ширина фрезеро­вания b, мм

цилиндрическая крупнозубая

радиусная вогнутая

радиусная выпуклая и угловая

Глубина резания t, мм

До 2

3…5

6…10

До 3

До 6

> 12

До 3

До 6

> 12

Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб

До 50

0,25…0,4

0,2…0,3

0,1…0,2

0,04…0,08

0,03…0,06

0,02…0,04

0,06…0,12

0,04…0,08

0,03…0,06

> 50

0,15…0,25

0,1…0,2

0,1…0,15

Примечания: I. Большие подачи принимать при жестких станках, деталях и оснастке, меньшие – при невысокой жесткости. 2. При весьма жёсткой системе станок – деталь – приспособление подачи могут быть увеличены, при весьма нежёсткой системе – уменьшены. 3. При чистовой обработке подачи принимать до 0,1 мм/зуб. 4. При обработке прорезными фрезами пазов повышенной точности (до 0,1 мм) подачу на зуб уменьшать в преде­лах 30%. 5. При работе концевыми фрезами, обеспечивающими лучший отвод стружки вследствие большого объема впадины и более крутой спирали, подача может быть увеличена до 0,08…0,12 мм/зуб. 6. При обработке цилиндрическими мелкозубыми фрезами подачи уменьшать в 2 раза.

Таблица 3

Подачи s_z при фрезеровании алюминиевых сплавов

Материал фрезы	Фреза торцевая	Фреза дисковая для обработки
плоско­стей	пазов	плоско­стей	пазов
со вставными ножами	цельная
Подача на зуб фрезы sz, мм/зуб
Быстрорежущая сталь				0,10…0,15	0,08…0,12
Твёрдый сплав	0,2…0,3	0,15…0,2	0,10…0,15

Таблица 4

Стойкость фрезы Т, мин

Материал фрезы

Тип фрезы

Стойкость Т при диаметре фрезы D, мм

Быстрорежущая сталь

Торцевая и дисковая

Отрезная

Концевая

Цилиндрическая

Радиусная

Двухугловая

Твёрдый сплав

Торцевая н дисковые двусторонние

Дисковая трёхсторонняя

Скорость резания

V = V_табл ·k₁·k₂·k₃, м/мин,

где k₁ – коэффициент, зависящий от размеров обработки; k₂ – от состояния обрабатываемой поверхности и её твердости; k₃ – от стойкости и материала инструмента.

Таблица 5

Обработка серого чугуна

Скорость резания V_табл, м/мин и коэффициент k₁

Тип фрезы	Мате­риал ин­стру­мента	t, мм	Vтабл, м/мин при подаче sz, мм/зуб	Коэффициент k1
До 0,02	0,04	0,06	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5
Торцевая	Твёрдый сплав	До 1
										D/bср	1,25
k1		1,1	1,3
Дисковая трёхсторонняя	Быстро- режущая сталь	До 1
										D/bср
k1	0,95	1,0	1,1
Твёрдый сплав	До 1
						по				D/bср
k1	0,9	1,0	1,15
											Окончание табл. 5
Концевая	Быстро- режущая сталь	До 5
										D
k1	1.0	1.1
Цилиндрическая и концевая	Быстро- режущая сталь	b = 40
b = 60										D/t
k1	0,7	1,0	1,2
b =100
Дисковая односторонняя	Быстро- режущая сталь	До 3
										D/b
										k1	1,0	1,1	1,2	1,25
Твёрдый сплав	До 3
										D/b
										k1	1,0	1,15	1,25
Отрезная	Быстро- режущая сталь	До 1,5
										D/b
k1	1,0	1,1	1,2	1,4

Таблица 6

Коэффициент k₂, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности

и её твердости для чугуна ковкого и высокопрочного

Условия обработки	k2 при НВ
120…140	130…170	207…229	265…285
Без корки	1,2	1,0	0,65	0,50
С коркой	0,85	0,7	0,55	0,45

Таблица 7

Коэффициент k₃, зависящий от стойкости и материала инструмента

Тип фрезы	Материал инструмента	k3 при стойкости фрезы Т, мин
до 30
Торцевая и дисковая	Твёрдый сплав	ВК8		1,2	1,0	0,85	0,75	0,6	0,5	0,4
ВК4; ВК6		1,4	1,2	1,0	0,9	0,7	0,6	0,5
Торцевая, дисковая, прорезная	Быстрорежущая сталь	1,5	1,15	1,0	0,9	0,8	0,7	0,55	0,5
Цилиндрическая, концевая	1,5	1,2	1,0	0,85	0,8

Таблица 8

Обработка стали

Скорость резания V_табл, м/мин и коэффициент k₁

Тип фрезы	Мате­риал ин­стру­мента	t, мм	Vтабл, м/мин при подаче sz, мм/зуб	Коэффициент k1
До 0,02	0,04	0,06	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5
Торцевая	Быстро­- режущая сталь	До 1										D/bср	1,25
k1	1,0	1,1	1,23
Твёрдый сплав	До 1										D/bср	1,25
k1	1,0	1,1	1,3
Дисковая трёхсторонняя	Быстро­- режущая сталь	До I										D/bср
k1	0,95	1,0	1,1
Твёрдый сплав	До 1										D/bср
k1	0,9	1,0	1,15
Дисковая односторонняя	Быстро-­ режущая сталь	До 3
										D/bср
										k1	1,0	1,2	1,3	1,4
Твёрдый сплав	До 3
	4 60									D/bср
										k1	1,0	1,15	1,25
Отрезная	Быстро­- режущая сталь	До 1,5
										D/bср
k1	1,0	1,1	1,2	1,5
Концевая	Быстро-­ режущая сталь	До 5
										D
k1	1,0	1,1
Цилиндрическая и концевая	Быстро-­ режущая сталь	b = 40
b = 60										D/t
k1	1,0	1,2	1,4
b = 100

Таблица 9

Коэффициент k₂, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности и её твёрдости

Мате­риал инструмента	Марка стали
10; Ст3, 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50	15Х; 20X; 30X; 35Х; 38ХА; 40Х	45Г2; 50Г	12Х2НЗА	12Х2Н4А	20ХНМ	40ХНМА	35 X ГС	18ХГТ	ЗОХГТ 25ХГТ
НВ
< 156	156…207	170…229	207…269	269…302	285…321	170…229	229…269	269…285	207…255	255…285	286…332	170…229	229…269	269…285	156…217	179…255	156…207	197…269	170…241	269…321	321…375	149…187	170…197
Быстрорежущая сталь	1,35	1,0	0,9	0,7	0,55	0,5	1,0	0,85	0,8	0,65	0,55	0,4	0,7	0,55	0,5	0,75	0,6	0,8	0,55	0,6	0,35	0,25	0,9	0,6
Твёрдый сплав	1,35	1,0	0,9	0,75	0,7	0,65	1,1	0,95	0,9	0,75	0,7	0,6	0,8	0,7	0,65	0,85	0,75	0,9	0,7	0,7	0,5	0,45	0,95	0,8

Таблица 10

Коэффициент k₃, зависящий от стойкости и материала инструмента

Тип фрезы	Материал инструмента	k3 при стойкости фрезы Т, мин
До 30
Торцевая, дисковая, прорезная Цилиндрическая, радиусная, концевая	Быстрорежущая сталь	1,5	1,15	1,0	0,9	0,8	0,7	0,55	0,5	0,45
1,6	1,2	1,0	0,85	0,75
Торцевая и дисковая	Твёрдый сплав Т15К6		1,2	1,0	0,85	0,75	0,6
Т14К8		0,95	0,8	0,7	0,6	0,5
Т5К10		0,8	0,65	0,6	0,5	0,4

Таблица 11

Обработка алюминиевых сплавов.

Скорость резания V, м/мин

Тип фрезы	Материал инструмента	V , м/мин
Дисковая цельная	Быстрорежущая сталь	300…400
Твёрдый сплав	500…700
Торцевая и дисковая со вставными ножами	Твёрдый сплав	600…900
Примечание. Меньшие значения рекомендуются при больших подачах.

Мощность резания

Для торцовых и дисковых двусторонних фрез мощность резания определяется по формуле:

для дисковых трёхсторонних, цилиндрических, концевых (для обработки плоскостей), радиусных, прорезных и угловых фрез по формуле:

где Е – величина, определяемая по таблице; V – скорость резания, м/мин; t – глубина резания, мм; z_фр – число зубьев фрезы; b_max – максимальная ширина фрезерования; k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; k₂ – от типа фрезы и скорости резания (для твёрдосплавных фрез).

Таблица 12

Подача sz, мм/зуб	Значение Е для фрез
Торцовые и дисковые двусторонние	Дисковая трёхсторонняя, цилиндрическая, концевая, прорезная, радиусная и угловая
D/bmax	D/t
							1,5											1,5
Сталь, чугун ковкий и высокопрочный
0,02	0,01	0,02	0,04	0,06	0,1	0,2	0,3	0,4	0,007	0,01	0,02	0,03	0,05	0,08	0,11	0,17	0,3	0,4	0,5
0,04	0,02	0,04	0,07	0,1	0,17	0,3	0,5	0,7	0,01	0,02	0,03	0,05	0,08	0,12	0,2	0,25	0,4	0,6	0,7
0,06	0,03	0,05	0,09	0,15	0,24	0,4	0,7	0,9	0,02	0,03	0,04	0,06	0,11	0,17	0,25	0,35	0,6	0,8	1,0
0,10	0,04	0,08	0,14	0,2	0,35	0,6	1,0	1,4	0,025	0,04	0,06	0,09	0,16	0,25	0,35	0,5	0,8	I,1	1,5
0,12	0,05	0,09	0,16	0,25	0,4	0,7	1,1	1,5	0,03	0,05	0,07	0,I	0,18	0,3	0,4	0,6	0,9	1,3	1,6
0,16	0,06	0,12	0,2	0,3	0,5	0,9	1,4	1,9	0,033	0,06	0,09	0,13	0,23	0,35	0,5	0,8	1,1	1,6	2,0
0,20	0,07	0,14	0,24	0,4	0,6	1,1	1,7	2,3	0,04	0,07	0,1	0,15	0,26	0,4	0,6	0,9	1,3	1,9	2,4
0,30	0,09	0,2	0,3	0,5	0,85	1,5	2,4	3,2	0,05	0,09	0,13	0,2	0,35	0,5	0,8	1,2	1,7	2,4	3,2
0,40	0,11	0,24	0,4	0,6	1,0	1,9	2,9	4,0	0,06	0,1	0,16	0,24	0,42	0,7	0,9	1,5	2,1	3,0	3,8
0,50	0,13	0,3	0,5	0,8	1,2	2,2	3,4	4,7	0,07	0,12	0,19	0,27	0,5	0,8	1,0	1,7	2,4	3,4	4,4
0,60	0,15	0,32	0,6	0,9	1,4	2,6	4,0	5,4	0,08	0,14	0,22	0,3	0,6	0,9	1,2	1,9	2,8	3,9	5,0
Чугун серый
0,02	0,009	0,02	0,03	0,046	0,07	0,12	0,18	0,24	0,005	0,01	0,015	0,02	0,04	0,05	0,07	0,1	0,16	0,2	0,3
0,04	0,015	0,03	0,05	0,076	0,12	0,20	0,30	0,40	0,008	0,014	0,02	0,03	0,05	0,08	0,11	0,18	0,25	0,3	0,4
0,06	0,02	0,04	0,06	0,10	0,16	0,26	0,40	0,53	0,01	0,02	0,03	0,04	0,07	0,1	0,15	0,22	0,33	0,5	0,6
0,10	0,03	0,06	0,10	0,17	0,24	0.39	0,60	0,78	0,013	0,024	0,04	0,05	0,09	0,14	0,2	0,3	0,43	0,6	0,8
0,12	0,035	0,07	0,11	0,18	0,28	0,40	0,70	0,92	0,016	0,03	0,045	0,06	0,1	0,16	0,22	0,35	0,5	0,7	0,9
0,16	0,04	0,08	0,14	0,22	0,35	0,57	0,86	1,14	0,02	0,035	0,05	0,07	0,13	0,18	0,26	0,4	11,6	0,8	1,0
0,20	0,05	0,10	0,16	0,25	0,40	0,66	1,00	1,30	0,022	0,04	0,06	0,08	0,15	0,22	0,3	0,5	0,7	1,0	1,2
0,30	0,07	0,14	0,22	0,34	0,55	0,90	1,36	1,80	0,03	0,05	0,08	0,1	0,2	0,28	0,4	0,6	0,9	1,2	1,6
0,40	0,09	0,17	0,27	0,42	0,68	1,12	1,70	2,23	0,035	0,06	0,09	0,12	0,22	0,35	0,45	0,7	1,1	1,5	1,8
0,50	0,10	0,19	0,30	0,50	0,78	1,30	2,00	2,60	0,04	0,07	0,1	0,14	0,25	0,4	0,5	0,8	1,2	1,7	2,0
0,60	0,12	0,23	0,37	0,58	0,92	1,50	2,26	3,00	0,045	0,08	0,12	0,16	0,3	0,45	0,6	1,0	1,5	1,9	2,4

Таблица 13

Коэффициент k₁ на мощность, зависящий от обрабатываемого материала

Материал инструмента	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун
серый	ковкий и высокопрочный
НВ
До	143…207	170…229	207…269	229…285	269…302	285…321	321…375	163…229	235…295	130…170	207…229	265…285
Быстрорежущая сталь	0,7	0,9	1,0	1,15	1,2	1,3	1,4	1,6	1,0	1,2	0,6	0,8	0,9
Твёрдый сплав	1,15	1,25	1,3	1,35	1,4	1,45	1,5	1,55	1,25	1,4	0,75	1,0	1,1

Примечание. Для алюминиевых сплавов принимать 0,3…0,4 значений для стали НВ 170…229.

Таблица 14

Коэффициент k₂ на мощность, зависящий от типа фрезы и скорости резания

(для твёрдосплавных фрез)

Тип фрезы	Для фрез из быстро­режущей стали	Для твёрдосплавных фрез при скорости резания V, м/мин
До 150				> 500
Торцовая, дисковая	1,0	1,0	0,95	0,9	0,85	0,75
Прорезная, концевая	1,0
Цилиндрическая	1,0
Радиусная	0,7
Угловая	0,55

Таблица 15

Варианты заданий для практической работы №2

Наши рекомендации

№ варианта	Схема и размеры обработки поверхности	Материал заготовки	Фреза	Станок