Фрезерные станки
Статья

Правильный выбор фрезы для макета и расчет скорости фрезеровки на ЧПУ станке

Изготовление макетов, масштабных или полноразмерных, весьма распространённая практика, используется в процессе разработки новой продукции, при подготовке к серийному производству детали на фрезерном станке с ЧПУ

Оглавление

Что включает процесс создания
будущего макета

Макетирование любого технического устройства обеспечивает возможность:

демонстрации нового оборудования и технологических решений для широкой аудитории;
привлечения в проект дополнительных объёмов инвестиций (визуализация проекта промышленного назначения повышает действенность диалога с инвесторами после её презентации);
повышает КПД от участия в выставках или тендерах (качественная 3D модель существенно выигрывает по наглядности у диаграмм, графиков, качественных фотоматериалов).

Кратко, процесс макетирования можно условно разделить на три этапа.

На первом происходит работа с графикой и чертежами, готовится 3D модель макетируемого объекта. Этот этап позволяет уже на начальном этапе получить визуальное представление подетальной компоновки, внешнего вида, конструктива создаваемого макета.

На втором разрабатывается проект макета. В ходе этого этапа прорабатывается план производства, обеспечивающий выявление всех нюансов конструкции, выбор самых подходящих технологий для её последующего изготовления.

На третьем организуется производство всех деталей макета, их окрашивание и сборка. Важно привлекать к работам профессиональных художников, сборщиков, инженеров-разработчиков. От этого зависит внешний вид и визуальная привлекательность готового макета.

Какие типы фрез подбираются
для изготовления макета

В каждом конкретном случае на выбор фрезы влияет тип материала обрабатываемой заготовки, технические возможности имеющихся фрезерных станков, ряд иных факторов внешнего характера.

Существующие фрезы имеют различное конструктивное исполнение и классифицируются по целому ряду факторов:

по материалу, из которого выполнены режущие элементы;
размещению режущих частей имеющихся зубьев;
применённому виду их заточки;
по типу конструкции инструмента (сборная фреза, составная, цельная);
варианту крепления режущего элемента;
иным параметрам и характеристикам.

фрезеровка

По числу имеющихся режущих кромок

Используемые фрезы могут иметь различное число режущих граней:

Однозаходные – для обработки мягких материалов.

Рекомендуется отдавать предпочтение острым типам. Лучше она будет быстро тупиться, чем засорится и сломается.

Чаще всего применяется при изготовлении рекламной продукции (в макетном производстве). Обеспечивает быстрый раскрой заготовки, когда к качеству торцов не предъявляются высокие требования. Длина, глубина формируемой канавки позволяет получить длинную стружку, что исключает забивание фрезы, повышает долговечность инструмента.

Двухзаходные – применяют для жёстких материалов.

Пара (более) заходов фрезы позволяют работать с материалом так, что формируется мелкая стружка. За проход снимается большой объём материала. Формируемая глубина канавки, число зубьев обеспечивают надёжное измельчение. Применение многозаходной фрезы повышает качество и чистоту обработки поверхности.

Если выбирается спиральная фреза, имеющая круглую форму, пару заходов обеспечивает качественное выполнение U-гравировки. Её используют для 3D деталей (с учётом величины мелких объектов будущего рельефа).

Финишная обработка древесины твёрдых пород обеспечивает полированную поверхность. Дальнейшая чистовая обработка не нужна.

Большая часть фрез рассчитана на удаление формируемой стружки вверх. На поверхности возникает ворс. Для обеспечения надлежащей чистоты поверхности используются типы инструмента, удаляющие стружку вниз.

Для работы по ламинату востре6ованы компрессионные фрезы.

Шаровые (сферические) модели используются для 2.5D, 3D обработки.

Двухзаходные конусные нужны для обработки древесины, пластиками, МДФ, ряда цветных металлов.

Это отличный выбор для проработки высокого рельефа начисто с первого прохода. При незначительной величине ø режущей части подобные фрезы отличаются высокой прочностью.

Трёхзаходные – имеют различную заточку под конкретные обрабатываемые материалы, включая их скоростную обработку.

Стандартная заточка обеспечивает работу с твёрдой древесиной, пластиками, латунью, бронзой, иными сплавами. Для др6евесины мягких пород требуется более острый угол заточки.

Четырёхзаходные – этот инструмент рассчитан на обработку исключительно твёрдых и особо твёрдых материалов.

Фреза создаёт в процессе работы значительно меньше сколов, обеспечивает максимально возможный КПД. Существуют модели, имеющие стружколом, что делает их производительность ещё выше.

Однозаходная фреза
Двухзаходная фреза
Трехзаходная фреза
Четырехзаходная фреза

Фрезы, используемые для работы на плоскостях

Чаще всего, применяют торцевые, цилиндрические фрезы. В отдельных случаях, дисковые (обеспечивают распиловку).

Цилиндрические фрезы бывают нескольких типов (режущие кромки могут быть сменными, цельными). Монолитные крупные применяют для черновой, маленькие разборные, отличное решение для чистовой обработки.

Фрезы торцевые востребованы для обработки заготовок значительной длины.

Для тугоплавких материалов, которые плохо поддаются механической обработке, применяют твёрдосплавные резцы.

Для трёхмерного фрезерования

Изготовление 2.5D и 3D моделей тр6ебует применения концевых, пазовых, дисковых фрез.

При обработке кромок

Выполнение обработки углов, кромок выполняется своим инструментом. Это:

шлицевая (отрезная) фреза, позволяющая отделить часть материала от общего массива заготовки;
угловая – обеспечивает надлежащее качество обработки краёв, углов. Используются фрезы с 1-2 режущими кромками;
фреза фасонного типа применяют для формирования деталей, имеющих сложные (вариант, нестандартные) изгибы.

Ими удобно обрабатывать вогнутые (вариант, круглые) поверхности.

Более подробно с существующей классификацией фрез и вариантами использования каждого конкретного типа можно ознакомиться на нашем сайте в статье, посвящённой рассмотрению данной темы.

Каким образом выполняется расчёт скорости фрезерования

При выполнении теоретических расчётов оптимальных режимов фрезерования следует учитывать базовые параметры, непосредственно влияющие на режим реза:

частота, с которой вращается вал шпинделя (обозначение n);
глубина фрезерования;
значение скорости, с которой подаётся инструмент (S).

Нужная частота вращения определяется такими показателями, как:

используемый тип фрезы;
характеристики установленного шпинделя, тип последнего;
материала, подлежащего обработке.

Частота, с которой вращается шпиндель (об/мин), равна частному, где числитель 1000V, а знаменатель ϖD. Здесь:

V – скорость, с которой выполняется рез (м/мин);
ϖ – 3.14;
D – диаметр, который имеет режущая часть инструмента (мм).

Величина V выбирается из существующих справочных таблиц.

Важно понимать, что (V) и (S) это разные величины.

Если расчёты проводятся для фрез, имеющих малую величину D, частота, с которой вращается шпиндель, может, в ряде случаев, превосходить число оборотов, которое он может обеспечить.

В подобных ситуациях за основу определения показателя n принято брать фактическую max частоту вращения последнего.

Величиной S является скорость, с которой режущий инструмент способен перемещаться про двум плоскостям (Y, X). Её значение определяется произведением следующих параметров:

F_Z – скорость подачи (миллиметров), определяемая на зуб;
Z – число зубьев у инструмента (фрезы);
величина n – частота, с которой шпиндель вращается (об/мин).

F_zтакже можно подобрать по соответствующим справочным таблицам.

Завершив теоретические расчёты, выполняют коррекцию Fz. Если ваш станок отличается качественной механической частью и имеет высокую жёсткость, требуемую величину S следует выбирать максимально близко к расчётной. При низкой жёсткости оптимальным будет меньшее её значение.

Какие величины рекомендуется учитывать дополнительно

В первую очередь, глубину фрезерования, выполняемого за проход (определяется по Z).

Параметр прямо зависит от жёсткости самого станка, используемого инструмента, длины её режущей кромки. Определяется экспериментальным путём, с её постепенным увеличением. Возникающие вибрации существенно понижают качество реза. Поэтому необходимо снизить глубину, выбираемую за проход, выполнить коррекцию показателя.

Скорость врезания (по координате Z) должна составлять (¹/₃ – ¹/₅) S.

Вывод

Умение правильно рассчитать скорость резания, подачу на зуб и скорость съема материала имеет решающее значение для получения хороших результатов при выполнении фрезеровки.

Наши акции

Правильный выбор фрезы для макета и расчет скорости фрезеровки на ЧПУ станке

Что включает процесс создания
будущего макета