Обработка металлических и иных поверхностей с помощью стала неотъемлемой частью повседневной жизни в индустрии. Многие технологии видоизменились, некоторые упростились, но суть осталась прежняя – правильно подобранные режимы резания при токарной обработке обеспечивают необходимый результат. Процесс включает в себя несколько составляющих:

• мощность;
• частота вращения;
• скорость;
• глубина обработки.

Ключевые моменты изготовления

Существует ряд хитростей, которых необходимо придерживаться во время работы на токарном станке:

• фиксация заготовки в шпиндель;
• точение с помощью резца необходимой формы и размера. Материалом для металлорежущих основ служит сталь или иные твердосплавные кромки;
• снятие ненужных шаров происходит за счет разных оборотов вращения резцов суппорта и непосредственно самой заготовки. Иными словами, создается дисбаланс скоростей между режущими поверхностями. Второстепенную роль играет твердость поверхности;
• применение одной из нескольких технологий: продольная, поперечная, совмещение обеих, применение одной из них.

Виды токарных станков

Под каждую конкретную деталь используется тот или иной агрегат:

• винторезно-токарные: группа станков, пользующихся наибольшей востребованностью при изготовлении цилиндрических деталей из черных и цветных металлов;
• карусельно-токарные: виды агрегатов, применяемых для вытачивания деталей. Особенно больших диаметров из металлических заготовок;
• лоботокарный станок: позволяет вытачивать детали цилиндрической и конической форм при нестандартных габаритах заготовки;
• : изготовление детали, заготовка которой представлена в виде калиброванного прудка;
• – числовое программное управление: новый вид оборудования, позволяющий с максимальной точностью обрабатывать различные материалы. Достичь подобного специалисты могут с помощью компьютерной регулировки технических параметров. Точение происходит с точностью до микронных долей миллиметра, что невозможно увидеть или проверить невооруженным глазом.

Подбор режимов резания

Режимы работы

Заготовка из каждого конкретного материала требует соответствия режима резки при токарной обработке. От правильности подборки зависит качество конечного изделия. Каждый профильный специалист в своей работе руководствуется следующими показателями:

• Скорость, с которой вращается шпиндель. Главный акцент делается на вид материала: черновой или чистовой. Скорость первого несколько меньше, нежели второго. Чем выше обороты шпинделя, тем ниже подача резца. В противном случае плавление металла неизбежно. В технической терминологии это называется «возгорание» обработанной поверхности.
• Подача – выбирается в пропорциональном соотношении со скоростью шпинделя.

Резцы подбираются исходя из вида заготовки. Выточка с помощью токарной группы самый распространенный вариант, несмотря на наличие иных видов более совершенного оборудования.

Это обосновывается невысокой стоимостью, высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации.

Как вычисляется скорость

В инженерной среде расчет режимов резания исчисляют с помощью следующей формулы:

V = π * D * n / 1000,

V – скорость резки, исчисляемая в метрах за минуту;

D – диаметру детали или заготовки. Показатели следует преобразовать в миллиметры;

n – величина оборотов за минуту времени обрабатываемого материала;

π – константе 3,141526 (табличное число).

Иными словами, скорость резания это тот отрезок пути, который проходит заготовка за минуту времени.

Например, при диаметре 30 мм скорость резки будет равна 94 метра за минуту.

При возникновении необходимости вычислить величину оборотов, при условии определенной скорости, применяется следующая формула:

N = V *1000/ π * D

Эти величины и их расшифровка уже известны по предыдущим операциям.

Дополнительные материалы

Во время изготовления, большинство специалистов руководствуются в качестве дополнительного пособия, приведенными ниже показателями. Таблица коэффициента прочности:

Коэффициент прочности материала:

Коэффициент стойкости резца:

Третий способ вычисления скорости

• V фактическое = L * K*60/T резания;
• где L – длина полотна, преображенная в метры;
• K – количество оборотов за время резания, исчисляемое в секундах.

Например, длина равна 4,4 метра, 10 оборотов, время 36 секунд, итого.

Скорость равна 74 оборота в минуту.

Видео: Понятие о процессе резания

Низко- и среднеуглеродистые, а также низколегированные стали при содержании углерода до 0,3% хорошо режутся кислородом.

Способность стали поддаваться резке приближенно можно оценить по химическому составу, пользуясь следующей формулой эквивалента углерода, учитывающей влияние углерода и легирующих элементов стали на резку:

где С э — эквивалент углерода; символы элементов в формуле обозначают их содержание в стали в весовых процентах.

Пример. Сталь имеет состав: С - 0,2; Мп — 0,8; Si—0,6. Тогда С э =0,2+0,16+0,8+0,3·0,6=0,508. Сталь относится к 1 группе (табл. 16).

Кислородная резка почти не влияет на свойства низкоуглеродистой стали вблизи места реза. Только при резке сталей с повышенным содержанием углерода кромки разреза в результате частичной закалки становятся более твердыми. Глубина зоны влияния при резке составляет:

При резке высоколегированных хромистых, хромомарганцовистых и хромоникелевых сталей происходит обеднение кромок хромом, кремнием, марганцем и титаном, а содержание никеля возрастает. В структуре такой стали между кристаллами около кромки появляются включения легкоплавких сульфидов и силицидов железа, что способствует возникновению горячих трещин в момент остывания кромок. Возможна межкристаллитная коррозия после резки. Поэтому кромки этих сталей после резки кислородом в случае необходимости фрезеруются или строгаются.

Для некоторых марок высоколегированных сталей применяют термическую обработку для восстановления структуры кромок после резки кислородом.

3. РЕЖИМЫ РЕЗКИ

Основные показатели режима резки — это давление режущего кислорода и скорость резки, которые определяются главным образом толщиной разрезаемой стали. Величина давления кислорода зависит от конструкции резака, применяемых мундштуков, величины сопротивлений в кислородоподводящих коммуникациях и арматуре.

На скорость резки, помимо толщины металла, влияют также: метод резки (ручной или машинный); форма линии реза (прямолинейная или фасонная) и, наконец, вид резки (разделочная, заготовительная с припуском на механическую обработку, заготовительная под сварку, чистовая).

Режимы ручной резки приводились в табл. 11. Скорость ручной резки можно также определять по формуле

где S — толщина разрезаемой стали, мм.

При малой скорости резки происходит оплавление кромок реза, при слишком большой — значительно отстает кислородная струя, в результате образуются непрорезанные до конца участки и нарушается непрерывность резки.

Режимы машинной чистовой резки деталей с прямолинейными кромками без последующей механической обработки под сварку приведены в табл. 17. Для фасонной резки скорость берется в пределах, указанных в таблице для резки двумя резаками. При заготовительной резке скорость принимается на 10—20% выше указанной в таблице.

Приведенные в табл. 17 данные относятся к кислороду чистотой 99,5%. При меньшей чистоте кислорода эти величины следует умножать на поправочные коэффициенты, равные:

4. ТЕХНИКА РУЧНОЙ РЕЗКИ

Разрезаемый лист укладывают на подкладки, выверяют по горизонтали и, если нужно, закрепляют. Затем лист по линии реза очищают от окалины, ржавчины, грязи, которые уменьшают точность и ухудшают качество реза. Лист размечают (рис. 106), нанося на нем мелом или чертилками контуры вырезаемых деталей, причем так, чтобы металл использовался с наименьшим количеством отходов. Номера наружного и внутреннего мундштуков подбирают в зависимости от толщины металла, в соответствии с паспортом резака.

Резку обычно начинают с кромки листа. Если же нужно начать с середины листа (например, при вырезке фланцев), то сначала в листе прожигают кислородом отверстие, а затем вырезают нужную фигуру. Нагревают металл в месте, откуда ведут резку, а затем пускают режущую струю кислорода. Вслед за этим начинают перемещать резак по намеченной линии реза, прожигая металл на всю толщину. Если резку начинают с кромки, время начального подогрева (при работе на ацетилене) металла толщиной 5—200 мм составляет от 3 до 10 сек. При пробивке отверстия в листе струей кислорода это время увеличивается в 3—4 раза.

Резак следует перемещать равномерно. Если двигать его слишком быстро, то соседние участки металла не будут успевать нагреваться и процесс разрезания может прекратиться. При слишком медленном перемещении резака кромки будут оплавляться и разрез получится неровным, с большим количеством шлака.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Криволинейная 2D (или 3D) порезка (репрография) незаменима во многих сферах промышленного производства. Услуги данного характера наиболее востребованы в строительстве (фрезеровка кассет из алюминиевого композитного материала), изготовлении наружной и интерьерной рекламы, деревообработке, производстве пресс-форм.

Само собой разумеется, что наличие фрезерно-гравировального оборудования и управляющей программы к нему – еще не гарантия положительного конечного результата при обработке того или иного материала. Плотность и внутренняя структура различных исходных заготовок требуют от оператора станка с ЧПУ специальных знаний, т.к. в противном случае неправильный выбор режима резки может привести не только к порче инструмента (), но и к отбраковке самого материала.

АКП (алюминиевые композитные панели) – наиболее простой в обработке материал, т.к. его внутренний наполнитель (полиэтилен) довольно мягок. Основная задача оператора при изготовлении пазов «под гиб» - не допустить сквозной прорезки заготовки, иначе при сгибании панели в кассету вероятно появление трещин и отслаивание лакокрасочного покрытия. В зависимости от толщины АКП (2-3-4 мм) скорость такой фрезеровки можно доводить до 80 мм/сек, но наиболее оптимальной скоростью подачи рабочего инструмента (конических фрез с углом 90-135 град.) является скорость 50 мм/сек, при которой у оператора не возникает особых проблем в контроле за общей обстановкой в рабочей зоне. Если необходимо выполнить сквозную резку АКП, то здесь скорость подачи инструмента должна находиться в пределах 25-50 мм/сек, т.к. диаметр фрез может быть различным (1,5 – 8 мм) и они, при неправильном выборе скорости, попросту, сломаются. Скорость вращения шпинделя при таких операциях – 20-24 тыс. об/мин.

Такие материалы как ПВХ (поливинилхлорид), акрил, САН, поликарбонат, полистирол, пенопласт и др. желательно фрезеровать на средних скоростях. Исключение можно сделать для ПВХ (до 100 мм/сек), если его толщина не превышает 6 мм, а диаметр рабочей фрезы не меньше 3мм. Самые жесткие материалы (акрил, поликарбонат, САН), как правило, плохо поддаются скоростной резке и оптимальный режим для их обработки – 20 -25 мм/сек. Иногда, требуется выполнить гравировку по литому акрилу. В таких случаях, используется коническая фреза (угол 30-90 град), а скорость ее подачи – 10-20 мм/сек. Скорость вращения шпинделя при таких операциях – 22-24 тыс. об/мин. Во избежание «запекания» стружки при обработке вышеуказанных материалов, следует обеспечить охлаждение фрезы и заготовки специальной жидкостью или, хотя бы, водой.

Деревообработка на станках с ЧПУ, также, отличается своими особенностями и требует правильного выбора режимов резки. Так, при 3D –порезке (детали для лестниц, дверей и т.д.) подача рабочего инструмента может быть различной – от 10 до 100 мм/сек. Здесь стоит ориентироваться на размеры получаемого изделия и твердость самой древесины. Хвойные породы дерева (сосна, кедр и др.) можно обрабатывать на скорости 50-80 мм/сек, более твердые (орех, дуб…) на скорости поменьше. Скорость вращения шпинделя при этом не должна превышать 18 тыс. об/мин.

– наиболее долгий и трудоемкий процесс, зачастую требующий постоянного контроля со стороны оператора. Не говоря о том, что любая резка металла должна обязательно сопровождаться водяным охлаждением инструмента, наличие большого количества «проходов» фрезы существенно влияет на ее быстрый износ и, следовательно, на качество самой порезки. Во избежание несвоевременной порчи инструмента, оператору следует выбрать правильный рабочий режим. Более мягкие металлы (алюминий, медь) можно резать на скорости 10-15 мм/сек, более твердые металлы и сплавы, и вовсе, на скорости 2-5 мм/сек. Вращение шпинделя при этом – 15-24 тыс. об/мин.

где D - номинальный диаметр фрезы.

Порядок фрезерования

1. По диаметру фрезы, ширине фрезерования, глубине резания и подаче на один зуб, определяется скорость резания и минутная подача. Следует учитывать особые условия конкретного фрезерования: наличие или отсутствие охлаждения, особенности конструкции фрезы и т. д.
2. Произвести настройку скорости вращения шпинделя.
3. Произвести настройку подачи шпинделя.

Износ инструмента

Чем больше скорость резания, тем больше выделяется тепла и тем больше нагреваются зубья фрезы. При достижении определённой температуры режущая кромка теряет твердость, и фреза перестаёт резать. Температура, при которой фреза перестаёт резать, для разных фрез различна и зависит от материала, из которого изготовлена фреза.
В процессе работы фреза затупляется. Затупление фрезы происходит вследствие износа, вызываемого трением сходящей стружки о переднею поверхность зуба и трением задней поверхностью зуба фрезы об обрабатываемую поверхность. Трение вызывает также увеличение температуры режущего инструмента, что в свою очередь снижает твёрдость его лезвия и способствует более быстрому износу. В процессе работы фреза проходит три стадии износа:

1. Новая, острая фреза - годная к эксплуатации.
Признаки: наличие заводской смазки, нормальный цвет поверхности (без окалин), ровная одноразовая заточка.
2. Фреза с нормальным износом - фрезу далее эксплуатировать нерационально, лучше заточить.
Признаки: наступление вибрации, появление неровной (рваной) поверхности обработки и чрезмерный нагрев вследствие увеличения трения.
3. Фреза с катастрофическим износом - восстановление фрезы практически невозможно.
Признаки: визуально видно, что рабочая кромка фрезы разрушена.

Режимы резки, используемые на практике, в зависимости от обрабатываемого материала и типа фрезы

Таблица (приведенная ниже) содержит справочную информацию параметров режима резания, взятые из практики. От этих режимов рекомендуется отталкиваться при обработке различных материалов со схожими свойствами, но необязательно строго придерживаться их.

Необходимо учитывать, что на выбор режимов резания, при обработке одного и того же материала одним и тем же инструментом, влияет множество факторов, основными из которых являются: жесткость системы Станок-Приспособление-Инструмент-Деталь (СПИД), охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя, снимаемого за проход, и размер обрабатываемых элементов.

Фрезерной обработке лучше всего подвергать пластики, полученныйе литьем, т.к. у них более высокая температура плавления.
-При резке акрила и алюминия желательно для охлаждения инструмента использовать смазывающую и охлаждающую жидкость (СОЖ), в качестве СОЖ может выступать обыкновенная вода или универсальная смазка WD-40 (в баллончике).
-При резке акрила, когда подсаживается (притупляется) фреза, необходимо понизить обороты до момента, пока не пойдет колкая стружка (осторожнее с подачей при низких оборотах шпинделя - вырастает нагрузка на инструмент и соответственно вероятность его сломать).
-Для фрезеровки пластиков и мягких металлов наиболее подходящими являются однозаходные (однозубые) фрезы (желательно с полированной канавкой для отвода стружки). При использовании однозаходных фрез создаются оптимальные условия для отвода стружки и соответственно отвода тепла из зоны реза.
-При фрезеровке рекомендуется применять такую стратегию обработки, при которой идет беспрерывный съем материала со стабильной нагрузкой на инструмент.
-При фрезеровке пластиков, для улучшения качества реза, рекомендуется использовать встречное фрезерование.
-Для получения приемлемой шероховатости обрабатываемой поверхности, шаг между проходами фрезы/гравера необходимо делать равным или меньше рабочего диаметра фрезы(d)/пятна контакта гравера(T).
-Для улучшения качества обрабатываемой поверхности желательно не обрабатывать заготовку на всю глубину сразу, а оставить небольшой припуск на чистовую обработку.
-При резке мелких элементов необходимо снизить скорость резания, чтобы вырезанные элементы не откалывались в процессе обработки и не повреждались.

Основной принцип действия фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерование заготовок происходит при взаимодействии режущего инструмента с материалом. Степень вхождения зубьев фрезы в материал зависит от угла заострения. Чем меньше угол - тем меньше сила резания.

Выбор диаметра фрезы определяется шириной и глубиной фрезерования. Оба параметра задаются в чертежах и соответствуют размеру заготовки. При необходимости изготовления нескольких заготовок, параметры умножаются на число необходимых деталей.

Во время работы на фрезерных станках с ЧПУ фреза осуществляет вращательные движения, постепенно снимающие необходимые слои материала с заготовки, которая, в свою очередь совершает поступательное движение относительно фрезы. В зависимости от конструкции станка, либо стол движется в отношении фрезы, либо фреза во втором - фреза в отношении стола.

В процессе производства задействованы два элемента - фреза и заготовка. Однако все манипуляции производятся фрезой. Управление осуществляется при помощи компьютера или другого вычислительного устройства.

Основные режимы

Фрезерные станки имеют несколько основных режимов работы, параметры которых регулируются в зависимости от материала. Основные режимы работы включают в себя: раскрой, выборку и гравировку.

Обозначенный режим работы используется для нарезания заготовок и придания изделию форм. Работа в этом режиме выполняется с использованием спиральной 1-заходной или 2-заходной фрезы.

Гравировка включает в себя нанесение на поверхность материала рисунков или надписей с использованием гравера.

Выбор фрезы

Для успешной работы необходимо правильно выбрать фрезу. Выбор фрезы определяется двумя параметрами - глубиной и шириной фрезерования режущей поверхности. Обычно эти параметры указываются в чертежах для заготовок и зависят от планируемого размера деталей.

Глубина резанья - показатель, определяющий толщину материала, снимаемого фрезой на один проход. При обработке твёрдых материалов фреза совершает несколько проходов, тогда поверхность материала получается более гладкой. Тем не менее, при небольшой глубине фреза производит всего один проход. Ширина фрезерования - измеряется размером заготовки. Оба параметра задаются в чертежах.

Под скоростью резания понимается путь, который проходит фреза во время работы в течение одной минуты. Путь принято обозначать в метрах. Оптимальная скорость рассчитывается исходя из дины окружности фрезы и количества зубьёв. Общую длину окружности фрезы умножают на число её зубьев и количество совершаемых оборотов в минуту. Для получения метрического результата полученное значение необходимо разделить на 1000, по количеству миллиметров в метрах.

Оптимальную скорость для разных материалов определяют согласно справочным таблицам. Скорость резки во время работы станка зависит от надёжности фрезы, поэтому в таблицах приводятся максимально допустимые значения оборотов станка, при которых невозможно повреждение фрезы.

Перемещение шпинделя

Фреза передвигается в трёх направлениях, согласно координатной оси, где X - соответствует поперечному перемещению шпинделя, Y - продольному, а Z - вертикальному направлению.

Основные параметры резания - скорость подачи и вращения шпинделя. Подача в одну минуту означает величину перемещения, совершаемую шпинделем за одну минуту. Эта величина измеряется в миллиметрах. Её рассчитывают исходя из количества зубьев фрезы и оборотов, совершаемых в минуту. Таким образом подача в одну минуту равна подаче на один зуб фрезы, умноженной на число зубьев и оборотов в минуту.

Выбор режима работы

Выбор режима обработки зависит от материалов, мощности станка, и скорости обработки. Чем выше мощность станка, тем выше скорость получения детали, что отражается на интенсивности производства. Но слишком высокая скорость снижает качество обработки, поэтому выбор скорости определяется свойствами материала и наличием системы охлаждения станка и уборки стружки, а также тип фрезы. Основные данные относительно скоростей и глубины подачи резания и фрезеровки содержатся в прилагающихся таблицах. В таблице указываются максимально допустимые значения для обозначенных видов материалов, поскольку значение, превышающее обозначенное число может привести либо к порче фрезы, либо заготовки.