Обработка поверхности заготовки методом фрезерования является самой распространенной технологией, широко применяемой на различных производствах независимо от сложности и серийности выпускаемых изделий.

Фрезерование – обработка заготовки вращающимся инструментом с одной или несколькими режущими кромками. Режущий инструмент (фреза) при этом перемещается по определенному циклу или заданной программе. В сравнении с другими видами металлообработки фрезерование самое сложное и требует высокой квалификации от оператора.

• 

• 

Сложность фрезерной обработки обусловлена несколькими факторами:

• Быстрый и периодичный контакт режущей кромки инструмента с заготовкой. В процессе резания каждый зуб фрезы кратковременно соприкасается с обрабатываемой поверхностью, снимая слой металла. При этом контакт сопровождается ударной нагрузкой, непосредственно влияющей как на стойкость инструмента, так и качество обработки.
• Режущие кромки фрезы и стружкообразование. В зависимости от типа используемой фрезы резание производится одной или двумя режущими кромками (комбинированное фрезерование). При многокромочной обработке существенно увеличивается объем стружки, длину которой необходимо контролировать. В противном случае это приведет к снижению качества обрабатываемой поверхности.

Актуальный вопрос: как произвести качественное фрезерование с учетом его особенностей? Для этого необходимы как личный опыт фрезеровщика, так и соблюдение рекомендуемых режимов резания.

Режимы резания – это значения основных параметров фрезерования в соответствии с используемой фрезой и материалом заготовки. Проще говоря, это рекомендации производителя для оптимального использования режущего инструмента. Взяв в руки две одинаковые по конструкции и размерам фрезы различных производителей, мы обнаружим разные значения для параметров фрезерования. Фрезы разных производителей отличаются по качеству и техническим возможностям, что и влияет на процесс фрезерования. Именно по этой причине нет единого стандарта по режимам фрезерования, а все рекомендации разрабатываются непосредственно производителями по результатам исследований и собственной заводской практики. 

Использование рекомендованных режимов резания на производстве позволяет решить одновременно несколько задач:

1. Получить высокое качество и точность обрабатываемой поверхности при чистовой обработке
2. Исключить чрезмерные нагрузки на фрезу, тем самым увеличив срок ее службы
3. Повысить производительность металлообработки, сократив время на настройку оборудования и подготовку к резанию, максимально используя технические возможности станка.

Основные параметры фрезерования

1. Скорость резания (V_с) – один из ключевых параметров фрезерной обработки, который определяет объем снимаемого металла за определенный период времени. Единица измерения – метров в минуту (м/мин). Для расчета скорости резания используется следующая формула:

π – значение 3,14 Dc – диаметр фрезы n – частота вращения шпинделя

2. Частота вращения (n) – параметр, указывающий на скорость вращения шпинделя станка и соответственно установленной в него фрезы. Единица измерения – обороты в минуту (об/мин). Если известна рекомендованная скорость резания (V_с), то по следующей формуле можно определить необходимую скорость вращения инструмента: 

Vс – скорость резания π – значение 3,14 Dc – диаметр фрезы n – частота вращения шпинделя

Частота вращения влияет на:

1. Качество обрабатываемой поверхности. Для предварительной (черновой) обработки скорость вращения снижается, что позволяет увеличить объем стружки и удалять большой объема материала. Для чистовой обработки наоборот используются высокоскоростные режимы работы шпинделя. На больших скоростях вращения образуется мелкая стружка и формируется поверхность с низким показателем шероховатости.
   
2. Производительность фрезерования. Неправильно подобранный скоростной режим работы станка непосредственно увеличит время, затрачиваемое на ту или иную операцию. Поэтому правильно настроенная скорость вращения шпинделя позволит достичь максимальной производительности станка.
   
3. Износ режущего инструмента. Фрезерные операции выполняются в том числе и на высокоскоростных режимах работы, что приводит к ускоренному износу инструмента. Поэтому крупносерийные производства часто отдают предпочтение фрезам с каналами для подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

3. Подача на зуб (S_z) и минутная подача (S_m) – данные параметры полностью обусловлены конструкцией режущего инструмента и взаимосвязаны между собой.

Подача на зуб (Sz) указывает объем удаленного с заготовки материала одним зубом фрезы за один проход, измеряется в мм на зуб (мм/зуб). В процессе черновой обработки подача на зуб увеличивается. При этом существенно повышается осевая нагрузка на фрезу, в связи с скорость резания должна быть снижена. Высокая подача при высокой скорости приведет к быстрому износу режущего инструмента или его повреждению. Для чистовой обработки действует обратное правило: снижается подача – увеличивается скорость резания. Значение подачи на зуб (Sz) связано с другим расчетным параметром – минутной подачей.

Минутная подача (S_m) – скорость движения фрезы относительно обрабатываемой заготовки, единица измерения – мм в минуту (мм/мин). Минутная подача зависит от частоты вращения шпинделя, количества зубьев фрезы, а также от значения подачи на зуб (S_z).

n – частота вращения шпинделя Sz – подача на зуб z – количество зубьев

4. Ширина фрезерования (a_e) и глубина резания (a_p).

• 

• 

Ширина фрезерования (a_e) указывает на объем (в мм) срезаемого металла в радиальном направлении в зависимости от диаметра используемой фрезы. Соответственно чем больше диаметр инструмента, тем больше ширина фрезерования. При черновой обработке производится удаление большого объема металла с низкими показателями точности и шероховатости. Для решения этой задачи ширина фрезерования увеличивается, что позволяет удалять большой объем материала за один проход.

Глубина резания (a_p) – это расстояние в мм, измеряемое вдоль оси фрезы между обработанной и необработанной поверхностью заготовки.Другими словами – это объем материала, удаляемого фрезой за один проход.

Значения данного параметра зависят от нескольких факторов:

1. Тип обрабатываемого материала. Материал заготовки и его свойства необходимо обязательно учитывать при установке глубины резания. Иначе это приведет к снижению качества фрезерования или повреждению заготовки.
2. Тип выполняемой обработки. Для чернового фрезерования с удалением большого объема металла глубина обработки увеличивается. При чистовой обработке глубина уменьшается, это позволяет на высокой скорости вращения снимать небольшие слои материала и формировать поверхность с высокими показателями шероховатости. Чем выше будет необходимая точность, тем меньше глубина обработки.
3. Длина режущей части фрезы. При установке глубины фрезерования необходимо учитывать характеристики инструмента, а именно – длину рабочей части фрезы.