Výpočet řezných režimů při frézování na CNC strojích: vzorce | CNC1
Frézování je jednou z hlavních metod zpracování materiálů řezáním, která se používá k tomu, aby obrobky měly daný tvar a velikost.
Tento proces se provádí odstraňováním třísek rotující vícelistou řeznou částí nástroje – frézou. Mezi řezné režimy patří rychlost otáčení vřetena stroje, hloubka řezu nástroje, posuv obrobku a další procesní parametry. Správná volba režimu umožňuje zvýšit produktivitu, kvalitu povrchu výrobku a snížit opotřebení nástroje.
Základní prvky procesu
Řezačka — nástroj s několika čepelemi vyrobenými na obvodu válcové nebo koncové části. Materiál řezné nástroje určuje jeho trvanlivost a účinnost. Obrobek — materiál, který má být zpracováván. Vlastnosti materiálu ovlivňují režimy řezání a výběr nástrojů. Obráběcí stroj – zajišťuje přesné polohování obrobku a relativní pohyb mezi nástrojem a dílem.
Hlavní kroky zpracování
- Výběr typu frézyje určen tvarem ošetřovaného povrchu a vlastnostmi materiálu.
- Stanovení hloubky řezu: zohledňuje se tuhost systému obráběcí stroj-obrobek a požadovaná kvalita povrchu.
- Účel podání: vypočítáno na základě produktivity a přípustné drsnosti povrchu.
- Volba řezné rychlostizávisí na vlastnostech materiálu, geometrii nástroje a požadavcích na kvalitu zpracování.
- Kontrola kvalitykontrola přesnosti rozměrů a čistoty ošetřovaného povrchu.
Typy frézovacích zařízení
Rozmanitost moderních strojů vám umožňuje vybrat si nejlepší variantu pro jakýkoli typ frézovacích prací. Výběr konkrétního zařízení závisí na složitosti vyráběných dílů, úrovni automatizace výroby a finančních možnostech podniku.
- Tříosé stroje: umožňují nástroji pohybovat se podél tří vzájemně kolmých souřadnic (X, Y, Z), což zajišťuje provádění standardních frézovacích operací. Příklady modelů: VMC855.
- Čtyřosé stroje: navíc vybaven jednou rotační osou, která umožňuje otáčení nástroje nebo obrobku o určitý úhel. To rozšiřuje možnosti zpracování složitých povrchů a poskytuje přístup ke všem stranám dílu bez nutnosti opětovné instalace. Příklady modelů: VMC1160.
- Pětiosá obráběcí centra: mají pět řízených os pohybu, což výrazně zvyšuje flexibilitu zpracování a umožňuje vytvářet vysoce přesné díly složitých tvarů v jednom nastavení. Příklady modelů: U60, U80.
- Vrtačky a frézkyUniverzální zařízení schopné současně provádět frézovací i vrtací operace. Používají se pro kombinované zpracování dílů, což šetří čas a zdroje. Příklady modelů: Z600H.
Kromě uvedených typů existují specializovaná řešení, jako jsou šestiosé stroje a roboty určené pro specifické výrobní úkoly.
Vzorce pro výpočet řezných režimů
Správně zvolené režimy řezání významně ovlivňují efektivitu a kvalitu technologického procesu. Nedostatečný posuv, nízké otáčky nebo nesprávná hloubka řezu vedou ke zvýšení výrobních nákladů, zhoršení geometrické přesnosti a snížení životnosti nástroje.
Efektivita výpočtů se zvyšuje, když se berou v úvahu skutečné provozní podmínky zařízení, vlastnosti použitého nástroje a vlastnosti zpracovávaných materiálů. Správné použití vzorců umožňuje minimalizovat chyby a dosáhnout optimálních výsledků.
Výpočtové vzorce poskytují základní vodítka, ale v praxi je pro dosažení nejlepších výsledků často nutné další experimentování a kalibrace. Níže jsou uvedeny klíčové vztahy, které používají procesní inženýři a další k výběru optimálních parametrů zpracování.
Rychlost řezání
Řezná rychlost (vc) udává lineární rychlost pohybu bodu na břitu nástroje vzhledem k obrobku. Vypočítá se jako součin průměru řezu (Dc) a otáček vřetena (n) dělený tisícem.
Rychlost vřetena
Počet otáček vřetena za minutu je určen řeznou rychlostí (vc) a průměrem řezu (Dc).
Rychlost posuvu (posuv za minutu)
Rychlost posuvu nebo posuv za minutu (vf) charakterizuje translační pohyb obrobku vzhledem k nástroji za jednotku času. Vypočítá se vynásobením posuvu na zub (fz), otáček vřetena (n) a počtu efektivních zubů frézy (zc).
Krmivo na zub
Charakterizuje množství posunu nástroje během jednoho celého průchodu zubu frézy. Zjišťuje se poměrem celkového posuvu (vf) k otáčkám vřetena (n) a počtu zubů (zc).
Posuv na otáčku
Ukazatel velikosti podélného posunu obrobku během plné otáčky vřetena. Je definován jako poměr celkového posuvu (vf) k otáčkám vřetena (n).
Rychlost úběru materiálu
Objem materiálu odebíraného za minutu se vypočítá vynásobením šířky frézování (ae), hloubky řezu (ap) a rychlosti posuvu (vf).
Spotřeba energie
Používá se k odhadu spotřeby energie stroje pro operaci. Rovná se součinu šířky frézování (ae), hloubky řezu (ap), rychlosti posuvu (vf) a koeficientu měrné řezné síly (kc).
Moment
Síla potřebná k otáčení nástroje za daných podmínek. Vypočítá se na základě spotřeby energie (Pc) a otáček vřetena (n).
Uvedené vzorce jsou základem pro určení racionálních řezných režimů během frézování. Pomáhají zvolit optimální strategii zpracování, minimalizovat náklady a zvyšovat kvalitu vyráběných výrobků.
Také stojí za to věnovat pozornost zpracovávanému materiálu; s tím vám pomohou údaje v následující tabulce:
| popis | Pevnost v tahu | Měrná řezná síla | Korekční faktor | |
|---|---|---|---|---|
| min | Max. | |||
| Rm | Kc1.1 | mc | ||
| [N/mm²] | [N/mm²] | |||
| Nelegované a nízkolegované oceli, C > 0,25 %, nízké a střední pevnosti | 350 | 750 | 1500 | 0,21 |
| Nelegované a nízkolegované oceli, C > 0,55 %, v dodaném stavu | 400 | 900 | 1700 | 0,25 |
| Nízkolegované a vysokolegované oceli, žíhané | 750 | 1100 | 2000 | 0,25 |
| Nerezové feritické/martenzitické oceli, vylepšené | 800 | 1400 | 2200 | 0,25 |
| Nízkolegované a vysokolegované oceli, vylepšené | 1100 | 1400 | 2500 | 0,25 |
| Nízkolegované a vysokolegované oceli, vylepšené | 1200 | 1600 | 3000 | 0,25 |
| Nerezové, austenitické oceli | 400 | 900 | 1800 | 0,21 |
| Nerezové, austenitické/feritické oceli + duplexní oceli | 600 | 1000 | 2000 | 0,21 |
| Nerezové, austenitické oceli, precipitačně zpevněné (oceli PH) | 700 | 1500 | 2400 | 0,21 |
| Šedá litina + litina s vysokou hustotou + temperovaná litina s nízkou pevností v tahu | 200 | 400 | 800 | 0,28 |
| Tvárná litina s nízkou pevností v tahu + tvárná litina s vysokou pevností v tahu | 400 | 600 | 950 | 0,28 |
| Tažné železo | 300 | 400 | 1200 | 0,28 |
| Tvárná litina s vysokou pevností v tahu + temperovaná temperovaná litina, nelegovaná + legovaná | 600 | 800 | 1400 | 0,28 |
| Hliníkové tvárné slitiny, nekalené srážením | – | – | 350 | 0,25 |
| Hliníkové slitiny, tvárné, disperzně kalené | – | – | 600 | 0,25 |
| Hliníková slitina pro odlévání < 12 % Si, nekalená | – | – | 600 | 0,25 |
| Hliníková slitina < 12 % Si, kalená, hliníková slitina ≥ 12 % | – | – | 700 | 0,25 |
| Čistá měď, slitina mědi (mosaz, bronz) s nízkou pevností v tahu | – | – | 550 | 0,25 |
| Vysokopevnostní slitiny mědi, bronz s vysokou pevností v tahu | – | – | 1000 | 0,25 |
| Žáruvzdorné slitiny na bázi železa, žíhané | – | – | 2400 | 0,25 |
| Žáruvzdorné slitiny na bázi železa, kalené | – | – | 2500 | 0,25 |
| Čistý titan | – | – | 1300 | 0,25 |
| Titanové slitiny, slitiny alfa, alfa/beta a beta | – | – | 1500 | 0,25 |
| Žáruvzdorné slitiny, nikl-kobalt, žíhané | – | – | 2800 | 0,25 |
| Žáruvzdorné slitiny, nikl-kobalt, kalené | – | – | 2900 | 0,25 |
| Žáruvzdorné slitiny, nikl-kobalt, odlévání | – | – | 3000 | 0,25 |
| Kalené oceli 46 – 52 HRC | – | – | 3000 | 0,25 |
| Kalené oceli 52 – 58 HRC | – | – | 3700 | 0,25 |
| Kalené oceli 58 – 62 HRC | – | – | 4300 | 0,25 |
| Tvrzená litina 50 – 60 HRC | – | – | 3500 | 0,25 |
| Termoplasty a termosety bez abrazivních příměsí | – | – | 150 | 0,2 |
| Vláknem vyztužené plasty | – | – | 300 | 0,3 |
| Grafit | – | – | 400 | 0,25 |
Závěr
Doufáme, že vám poskytnuté informace pomohou efektivně organizovat frézovací procesy, vybrat optimální zařízení a dosáhnout vysoce kvalitních hotových výrobků za optimální náklady.
Hlavní závěry:
- Režimy řezání závisí na vlastnostech materiálu, charakteristikách zařízení a požadavcích na hotové díly.
- Klíčovými parametry jsou řezná rychlost, posuv a hloubka řezu, posuv určený výpočtovými vzorci.
- Výběr správných nástrojů a režimů minimalizuje opotřebení nástrojů a zlepšuje ekonomiku výroby.
Dodržováním doporučení v tomto článku budete schopni zvýšit konkurenceschopnost svého podniku a úspěšně vyřešit výrobní problémy.
Pokud máte jakékoli dotazy nebo potřebujete poradit s výběrem správného zařízení, kontaktujte prosím naše specialisty. Podrobně s vámi proberou vaši situaci a nabídnou nejefektivnější řešení pro váš podnik. Můžete nás kontaktovat jakýmkoli vhodným způsobem pomocí kontaktních informací uvedených na webových stránkách CNC1.ru.