Jusheng

Предположим, инженер механического цеха обрабатывает партию деталей на заказ, используя торцевую фрезу на станке с ЧПУ — фланец толщиной 20 мм из стали 45-го калибра. Он не может выбрать между одним проходом по 10 мм и двумя проходами по 5 мм. Слишком глубокая резка приводит к выкрашиванию инструмента, а слишком мелкая резка требует слишком много времени.

С этим ежедневно сталкивается большинство специалистов по фрезерованию с ЧПУ. Эта статья, основанная на опыте JS, предлагает исчерпывающее решение вопроса «какой глубины может резать торцевая фреза ?». Она предупреждает читателей об основных факторах, влияющих на глубину резания, оптимизирует параметры резания и помогает выбрать подходящий процесс фрезерования для повышения качества и эффективности обработки.

Краткое изложение основных ответов

Почему стоит подчеркнуть опыт JS в работе с торцевыми фрезами?

Компания JS Precision Manufacturing всегда готова оперативно реагировать на запросы клиентов, которые заказывают промышленные детали диаметром 3 метра, изготовленные на станках с ЧПУ для тяжелых условий эксплуатации, или которым требуются услуги по быстрой онлайн-обработке деталей из алюминиевого сплава на станках с ЧПУ.

Мы обладаем более чем 10-летним опытом изготовления деталей на станках с ЧПУ на заказ, включая торцевое фрезерование широкого спектра материалов: от мягкой и нержавеющей стали до титановых и алюминиевых сплавов . Мы изготавливали высокоточные детали с допуском плоскостности 0,1 мм и ремонтировали массивные 50-тонные детали.

Наши инженеры имеют большой опыт работы с различными типами торцевых фрез и способны точно планировать глубину резания в соответствии с производительностью станка и материалом заготовки.

Эта книга представляет собой сборник нашего бесчисленного практического опыта фрезерной обработки на станках с ЧПУ, и каждая рекомендация была опробована и проверена в наших цехах, поэтому вы можете положиться на ее профессионализм и простоту использования.

Если вам нужны детали, изготовленные методом фрезерования с ЧПУ, JS предлагает инновационные решения и комплексную поддержку на месте, предлагая индивидуальные возможности фрезерования с ЧПУ. Используя эффективные торцевые фрезы, мы поможем вам предотвратить проблемы с обработкой и сократить сроки выполнения заказов.

Торцевая фреза: больше, чем просто сталь, точное сочетание технологии и материала

При фрезеровании с ЧПУ выбор торцевой фрезы напрямую влияет на глубину резания и качество обработки. Каждая торцевая фреза оптимально подходит для определённых задач и подходит для различных условий, как показано ниже:

Фреза с высокой подачей (Демон скорости)

Геометрия пластины рассчитана на высокие скорости резания и обеспечивает высокую скорость съёма металла при малой глубине резания (Δp = 0,5–2 мм). Применяется для черновой и чистовой обработки на сравнительно жёстких станках, снижает силы резания и вибрации.

Торцевая фреза с углом 45 градусов (универсальная)

Это универсальная торцевая фреза для фрезерования с ЧПУ. Благодаря главному углу в плане 45°, симметричной силе резания и способности обрабатывать чугун, сталь и алюминиевые сплавы, глубина резания может достигать 15–25% от диаметра инструмента (например, 24–40 мм для инструмента диаметром 160 мм), а также подходит для черновой, получистовой и съёмной обработки.

Фреза для обработки торцов с квадратным уступом (Precision Master)

Точное фрезерование ступенчатых поверхностей под углом 90 градусов с нулевыми отклонениями от плоскостности и перпендикулярности. Зачистная пластина на кромке улучшает качество поверхности . Подходит для чистовой обработки, где максимальная глубина резания составляет 10–20% от диаметра инструмента (например, 20–40 мм для фрезы диаметром 200 мм). Широко используется для высокоточной обработки деталей на станках с ЧПУ.

Варианты ниши: фреза с дисковой пластиной и фреза с волнообразной кромкой

Фрезы с дисковыми пластинами имеют длинные режущие кромки и увеличенное усилие резания, что позволяет им хорошо подходить для обработки твёрдых материалов, таких как нержавеющая сталь. Максимальная глубина резания составляет не более 80% радиуса пластины.

Фрезы Wave-Edge разработаны исключительно для резки алюминиевых сплавов и имеют широкий стружечный карман, предотвращающий засорение, и максимальную глубину в 1–1,5 раза превышающую диаметр инструмента, что делает их идеальным режущим инструментом для фрезерования алюминиевых сплавов с ЧПУ.

При изготовлении деталей на станках с ЧПУ под заказ выбор правильной торцевой фрезы — ключ к успеху. JS предлагает полный спектр услуг: от выбора до обработки. Свяжитесь с нами для получения более подробной информации об услугах онлайн-фрезерования с ЧПУ.

Тайна глубины: четыре принципа, влияющих на глубину фрезерования (ГФ)

Принцип 1: Диаметр инструмента – это основа

Чем больше диаметр, тем большую силу резания можно выдержать, и тем больше максимальная глубина резания (выше жесткость корпуса фрезы и равномерное распределение силы).

Например, максимальная глубина резания торцевой фрезы диаметром 200 мм при обработке стали марки 45 составляет 30–50 мм, а торцевой фрезы диаметром 100 мм — 15–25 мм. Перегрузку следует учитывать, исходя из производительности станка.

Принцип 2: Мощность и жесткость станка — это предел

Мощность напрямую влияет на способность выполнять глубокие пропилы. Недостаток мощности практически не может привести к перегрузке, остановке двигателя или вибрации.

Например, станок мощностью 10 кВт с торцевой фрезой диаметром 160 мм, работающий с сталью марки 45, может обеспечить максимальную глубину реза 5 мм или менее, станок мощностью 20 кВт может обеспечить максимальную глубину реза 8–10 мм.

Недостаточная жесткость станков может привести к усилению вибраций при большой глубине резания, что ухудшит качество обработки.

Принцип 3: Твердость материала заготовки является ограничением

Чем тверже материал, тем больше сопротивление резанию и меньше максимальная глубина реза.

Например, при фрезеровании мягкой стали твёрдостью HRC20-30 можно фрезеровать 20 мм фрезой с квадратным уступом. При фрезеровании легированной стали твёрдостью HRC40-50 тем же инструментом максимальную глубину резания следует уменьшить до 5-8 мм, чтобы не повредить пластину.

Принцип 4: Геометрия и марка пластины имеют решающее значение

Лезвие с широкой канавкой обеспечивает большое пространство для стружки и подходит для глубокого резания. Лезвие с узкой канавкой подходит для неглубокого и глубокого резания с высокой подачей.

Максимальная глубина резания твердосплавных лезвий на 30–50 % больше, чем у быстрорежущей стали. При обработке материалов высокой твердости керамическими лезвиями глубина резания увеличивается примерно на 20 % по сравнению с твердыми сплавами.

В таблице ниже показано, как четыре основных правила влияют на глубину фрезерования и как их корректировать:

Онлайн-сервис фрезерования с ЧПУ от JS сначала рассчитает мощность вашего станка, материал заготовки и другие аспекты, чтобы разработать для вас разумный план глубины резания торцевого фрезерования со стабильным и эффективным процессом обработки и помочь вам успешно изготавливать детали с помощью фрезерования с ЧПУ.

Как безопасно достичь максимальной глубины реза при тяжелой резке?

Глубокая резка с большой глубиной резания сопряжена со значительными опасностями, и три момента должны быть рассмотрены в первую очередь:

Стабильность прежде всего

Стабильность является необходимым условием для интенсивной резки:

• Для надежного зажима заготовки используйте специальные приспособления или прижимные пластины, которые обеспечивают необходимое усилие зажима и предотвращают смещение заготовки во время обработки.
• Проверьте зазор между направляющими станка. Устраните чрезмерные зазоры, чтобы предотвратить вибрацию во время резки.
• Используйте как можно более короткий удлинитель инструмента. Более длинный удлинитель снижает жёсткость инструмента и увеличивает риск вибрации.

Например, при обработке стали толщиной 50 мм для достижения оптимальной устойчивости вылет торцевой фрезы должен составлять не более 1,5 диаметра инструмента.

Выбор инструмента

Для интенсивной обработки используйте ударопрочную и жёсткую торцевую фрезу. Рекомендуется использовать корпус фрезы из цельного твёрдого сплава, более чем на 50% жёстче сварных фрез . Для режущих пластин используйте сверхмелкозернистый твёрдый сплав с высокой прочностью, способный выдерживать высокие силы резания.

При этом диаметр режущего инструмента должен соответствовать размеру заготовки. Например, для обработки заготовки диаметром 1 метр следует выбрать торцевую фрезу диаметром 250–315 мм, чтобы обеспечить глубокое резание и минимизировать количество проходов инструмента.

Стратегия траектории (с использованием врезного фрезерования или трохоидального фрезерования)

Традиционное возвратно-поступательное фрезерование предполагает концентрацию сил резания на большой глубине, что вызывает вибрацию. Врезное и трохоидальное фрезерование успешно решают эту проблему.

Врезное фрезерование предполагает приложение силы резания вниз вдоль оси Z, выравнивая шпиндель станка. Станок обладает максимальной жёсткостью и особенно подходит для обработки глубоких полостей и ступенчатых поверхностей с максимальной глубиной резания, до двух раз превышающей диаметр инструмента.

Трохоидальное фрезерование использует винтовое движение резания, что уменьшает площадь контакта режущей кромки и распределяет силы резания, сводя к минимуму износ инструмента и обеспечивая эффективность при большой глубине резания в твердых материалах.

Основы параметров резания: поиск идеального соотношения глубины резания, подачи и скорости

Глубина резания (Ap), подача (F) и скорость (S) при торцевом фрезеровании взаимозависимы и требуют оптимального соотношения. Это определяется следующим образом:

Глубина реза (Ap) и радиальная ширина реза (Ae)

Скорость съёма металла (MRR) напрямую влияет на эффективность обработки, а значения Ap и Ae являются её важными составляющими. Увеличение Ap приводит к увеличению MRR, но пропорционально увеличиваются и силы резания . Ae представляет собой ширину радиального контакта между инструментом и заготовкой: чем больше Ae, тем больше резание за оборот.

При обработке стальных деталей торцевой фрезой диаметром 200 мм с параметрами Δp=10 мм, Δe=100 мм и F=1000 мм/мин скорость резания MRR составляет 1 000 000 мм³/мин. При увеличении Δp до 20 мм скорость резания MRR увеличивается вдвое, что гарантирует достаточную мощность станка.

Подача на зуб (fz)

Подача на зуб — это величина расстояния, проходимого за один оборот полотна, которая напрямую влияет на силу резания и качество поверхности.

• Высокая fz (0,2–0,5 мм/зуб) обеспечивает большую силу резания и лучше всего подходит для черновой обработки (например, фреза с высокой подачей и fz 0,5 мм/зуб для фрезерования стали).
• Низкая fz (0,1–0,2 мм/зуб) обеспечивает превосходное качество поверхности и лучше всего подходит для чистовой обработки (например, фреза с квадратным уступом и fz 0,15 мм/зуб для чистовой обработки).

Скорость резания (Vc)

Скорость резания — это линейная скорость движения режущей кромки инструмента, тесно связанная со сроком службы инструмента. Более высокая скорость резания (Vc) приводит к чрезмерному износу, а более низкая — к неэффективной работе. Для алюминиевых сплавов (Vc) = 300–500 м/мин, для стали марки 45 (Vc) = 100–200 м/мин, а для нержавеющей стали (Vc) = 80–120 м/мин.

Золотое правило: «Большая подача при малой глубине резания, большая глубина резания при средне-низкой подаче».

Это правило основано на сотнях операций фрезерования с ЧПУ .

• Высокая подача при малой глубине резания, например, Ap = 1-2 мм и fz = 0,4-0,6 мм/зуб, позволяет снизить силы резания, одновременно повышая эффективность, и может использоваться на станках обычной жесткости.
• Большая глубина резания при средне-низкой подаче, например, Ap = 15–20 мм и fz = 0,15–0,25 мм/зуб, позволяет избежать вибрации, вызванной слишком большими силами резания, и подходит для станков с высокой жесткостью.

В следующей таблице приведены справочные данные по подаче и скорости при различной глубине резания (для обработки стали 45# с использованием твердосплавной торцевой фрезы φ160 мм):

Онлайн-сервисы JS по фрезерованию с ЧПУ позволяют подобрать глубину резания, подачу и передаточное отношение для вашей задачи обработки, следуя золотому правилу, и предлагают прозрачные цены на фрезерование с ЧПУ . Составление сметы и оформление заказа очень просты. Просто предоставьте нам чертежи детали, и мы быстро разработаем план.

Торцевое фрезерование — не панацея: когда следует использовать альтернативный процесс фрезерования?

Торцевое фрезерование более целесообразно для обработки плоских поверхностей. Для обработки глубоких полостей и сложных контуров требуются другие операции.

В таблице ниже приведено сравнение торцевого фрезерования и других процессов фрезерования:

Компания JS предлагает не только торцевое фрезерование, но и ряд других операций, таких как фрезерование карманов, контурное фрезерование и врезное фрезерование. Мы можем подобрать оптимальный процесс с учетом структурных особенностей ваших деталей, обработанных на станке с ЧПУ , и разработать индивидуальное решение для фрезерования с ЧПУ, которое обеспечит более быструю и точную обработку деталей.

Пример использования: Возрождение гигантского нижнего кольца турбины – гонка со временем в торцевом фрезеровании

Дилемма клиента

На одной из гидроэлектростанций была заменена литое стальное днищевое кольцо диаметром 8 метров и весом 50 тонн (ZG270-500). Требуемая плоскостность составляла ≤0,2 мм, а время обработки – 72 часа.

Первоначально заказчик использовал большую квадратную фрезу для обработки уступов (Ap = 8 мм, fz = 0,3 мм/зуб, Vc = 120 м/мин). Огромные силы резания (15 кН) привели к смещению заготовки и выкрашиванию режущей кромки инструмента. Обработка заняла 96 часов, значительно превышая график, и каждый час работы обходился в десятки тысяч долларов впустую .

Инновационное решение JS

Столкнувшись с дилеммой заказчика, компания JS Precision Machining разработала комбинированный подход «высокопроизводительное фрезерование + чистовая обработка квадратных уступов большого диаметра» , а также оптимизацию зажима и параметров.

Оптимизация зажима:

Мы использовали восемь гидравлических зажимов для надёжного зажима нижнего кольца на столе станка с усилием 50 кН на зажим, чтобы избежать нулевого смещения во время обработки. Также мы использовали подкладки одинаковой высоты под нижним кольцом для предотвращения деформации заготовки.

Этап черновой обработки:

Мы выбрали фрезу с высокой подачей φ250 мм и сверхмелкозернистыми твердосплавными пластинами. Использовалась малая глубина резания, очень высокая подача, резание по всей кромке, скорость резания Vc = 180 м/мин и частота вращения шпинделя S = 229 об/мин.

Завершение Сраже:

Использовалась квадратная торцевая фреза диаметром 315 мм с чистовым лезвием. Параметры фрезерования: малая глубина резания, малый шаг зубьев и высокая средняя подача: Vc = 200 м/мин, S = 202 об/мин и fz = 0,2 мм/зуб.

Окончательные результаты

Весь процесс обработки занял всего 64 часа и был сдан за восемь часов до обработки, что сэкономило заказчику сотни тысяч долларов потерянного времени. Срок службы высокоскоростной фрезы во время обработки составил 12 часов, а срок службы фрезы для обработки уступов — 8 часов, что превышает требуемые заказчиком 5 часов.

Этот случай наглядно демонстрирует, что «максимальная глубина резания» не является целью, а «оптимальная скорость съема металла» и «надежность процесса» являются ключами к успеху фрезерной обработки с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли увеличить глубину резания при фрезеровании алюминиевых сплавов?

Да. Сила резания алюминиевых сплавов примерно в три раза меньше, чем у стали, и, следовательно, мощность станка меньше. Для обработки алюминия можно использовать фрезы с волнообразной кромкой. Они имеют широкие стружечные канавки, которые не забиваются стружкой, и позволяют достичь максимальной глубины резания, составляющей 1-1,5 диаметра инструмента (например, 100-150 мм для инструмента диаметром 100 мм).

В2: Ограничивает ли мощность станка глубину реза?

Да, мощность станка напрямую ограничивает максимальную глубину резания. Мощность определяет способность выдерживать силы резания, и принудительное увеличение глубины резания при недостаточной мощности может привести к перегрузке, остановке и повреждению шпинделя. Перед определением глубины резания необходимо уточнить номинальную мощность станка.

В3: Как узнать, является ли глубина реза чрезмерной?

Обратите внимание на четыре важных признака:

• Глухой грохот или вибрация металла о металл свидетельствуют о том, что силы резания превышают возможности машины.
• Выкрашивание вставки (ненормальный износ) до истечения предполагаемого срока службы.
• Следы вибрации на рабочей поверхности обработанной детали.
• Тёмный цвет чипа (перегрев). При возникновении любого из этих явлений уменьшите значение Ap или повторно оптимизируйте другие параметры.

В4: Применять ли однопроходное глубинное фрезерование или послойное фрезерование?

Это зависит от твёрдости материала заготовки и припуска на обработку. При обработке очень твёрдых материалов (например, HRC40 и легированной стали) или при припуске на обработку более 15 мм предпочтительнее послойное фрезерование. Для мягких материалов, таких как медь и алюминиевые сплавы, при съёме материала ≤5 мм более эффективна глубина резания в один проход, что также может снизить стоимость фрезерования с ЧПУ.

Краткое содержание

Глубина резания торцевой фрезы — это гораздо больше, чем просто числовой ответ. Это сложный процесс балансировки между технологией инструмента, производительностью станка, свойствами материала и знаниями о процессе. Только понимая научные основы и овладевая искусством балансировки параметров, вы сможете превратить свой обрабатывающий центр в настоящий производственный инструмент.

Компания JS имеет обширный опыт фрезерной обработки с ЧПУ на протяжении десятилетий и может оказать вам профессиональную поддержку, будь то выбор подходящей торцевой фрезы, определение оптимальных параметров резания или решение задач по обработке крупногабаритных деталей.

Благодаря нашему простому процессу предоставления услуг фрезерования с ЧПУ онлайн и прозрачной цене на фрезерование с ЧПУ мы способны помочь вам создать эффективные решения для многих проблем, связанных с глубиной торцевого фрезерования и обработкой деталей для безопасного и эффективного фрезерования с ЧПУ.