Come si determinano le condizioni di taglio ottimali per le frese? Questo aspetto cruciale della lavorazione può influenzare notevolmente l'efficienza e la durata degli utensili. Questo articolo approfondisce il calcolo della velocità del mandrino, dell'avanzamento e della profondità di taglio, fornendo formule e consigli pratici. I lettori potranno così capire come regolare questi parametri per diversi materiali e diametri di fresa, assicurando operazioni di fresatura precise ed efficaci.
1. Domanda
Quali sono i metodi disponibili per calcolare le condizioni di taglio per la fresatura di testa?
In preparazione alla fresatura di testa, ho consultato la tabella delle condizioni di taglio, ma non sono riuscito a trovare le condizioni corrispondenti alla lavorazione desiderata.
Qual è il metodo di calcolo delle condizioni di fresatura?
2. Risposta
La velocità del mandrino è calcolata in base alla velocità di fresatura; l'avanzamento è calcolato in base all'avanzamento per dente; la profondità di taglio è derivata dal diametro della fresa.
La velocità del mandrino viene calcolata in base alla velocità di taglio e al diametro della fresa, con la velocità di taglio riferita alla tabella delle condizioni di taglio o all'indice di lavorabilità.
L'avanzamento viene calcolato in base all'avanzamento per dente, alla velocità del mandrino e al numero di denti della fresa. La profondità di taglio si ricava dal diametro della fresa. Eseguire prove di lavorazione in base ai risultati calcolati per regolare le condizioni di fresatura.
Metodo di calcolo della velocità del mandrino
Formula per il calcolo della velocità di rotazione:
N=(1000*Vc)/π*Dc
Formula per il calcolo della velocità di fresatura:
Vc=(π*Dc*N)/1000
I. Quando il diametro dell'utensile utilizzato non è registrato nella tabella delle condizioni di taglio
È necessario calcolare la velocità di fresatura in base alle condizioni di fresatura del diametro più vicino, utilizzando la formula indicata. Quindi, calcolare la velocità di rotazione. Un approccio più semplice consiste nell'utilizzare il diametro desiderato come riferimento e calcolare la velocità di rotazione moltiplicandola per il rapporto tra i diametri.
Figura 2 Tabella delle condizioni di taglio
| Materiale da lavorare Condizioni di fresatura Diametro della fresa (D) | Acciaio al carbonio strutturale meccanico (S45C-S55C) | Acciaio legato per utensili (SKD, SCM, SUS) | Acciaio temprato e rinvenuto (35-40HRC) (HPM, NAK) | Lega di rame Lega di alluminio | ||||||||
| Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1） | |||||
| Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | |||||
| 2 | 140 | 270 | 10,190 | 90 | 190 | 7,350 | 70 | 150 | 6,620 | 330 | 650 | 25,200 |
| 2.5 | 170 | 340 | 8,610 | 90 | 190 | 6,410 | 70 | 150 | 5,570 | 370 | 740 | 21,000 |
| 3 | 180 | 360 | 7,250 | 110 | 210 | 5,570 | 80 | 160 | 4,620 | 420 | 840 | 16,800 |
| 3.5 | 200 | 400 | 6,300 | 130 | 250 | 4,830 | 80 | 170 | 3,990 | 440 | 880 | 14,700 |
Ad esempio, quando si calcola la velocità di rotazione di una fresa a candela con un diametro della lama di 2,8 per la lavorazione di acciaio al carbonio strutturale,
La velocità di rotazione di una fresa a candela con diametro della lama pari a 3 è di 7250 (min).-1),
Quindi, la velocità di rotazione di una fresa a candela con un diametro della lama di 2,8 è: 7.250(min)-1)×3/2,8= circa 7.768(min-1).
*A velocità di fresatura costante, più piccolo è il diametro della lama, più alta è la velocità di rotazione.
2. Quando il materiale da lavorare non è elencato nella tabella delle condizioni di taglio,
Si calcola moltiplicando la velocità di rotazione di altri materiali lavorati elencati per il rapporto dell'indice di lavorabilità tra i materiali da tagliare.
Ad esempio, quando si calcola la velocità di rotazione di una fresa a candela con un diametro della lama di 3, per la lavorazione di ghisa grigia,
La velocità di rotazione quando il diametro della lama è 3 e la lavorazione dell'acciaio al carbonio strutturale è di 7.250(min).-1).
Quando l'indice di lavorabilità dell'acciaio strutturale al carbonio è pari a 70 e quello della ghisa grigia è pari a 85,
La velocità di rotazione per la fresatura della ghisa grigia è: 7.250(min)-1)×85/70= circa 8.804(min-1).
※ L'indice di lavorabilità è un valore che esprime la facilità di lavorazione dei materiali, con la facilità di lavorazione dell'acciaio a taglio libero impostata a 100. Più piccolo è il valore, più difficile è la lavorazione, e può servire come riferimento per impostare la velocità di taglio. Più piccolo è il valore, più difficile è la lavorazione, e può servire come riferimento per impostare la velocità di taglio.
Punti chiave per l'impostazione della velocità di rotazione
Quando si utilizza una fresa a sfere】
Quando si utilizza una fresa a sfere, il calcolo basato sul diametro di taglio effettivo sarà più vicino alle reali condizioni di lavorazione.
Figura 3 Metodo per calcolare il diametro di taglio effettivo e la velocità di rotazione corretta
1. Quando la velocità del mandrino è limitata
Se la velocità del mandrino è limitata dalla macchina utensile, con conseguente velocità di lavorazione inferiore a quella specificata nella tabella delle condizioni di taglio, la velocità di avanzamento deve essere ridotta proporzionalmente.
Ad esempio, se le condizioni di taglio consigliate sono una velocità del mandrino di 30.000 (min.-1) e un avanzamento di 600 (mm/min), mentre la velocità limite della macchina utensile è di 20.000 (min.-1), la velocità di avanzamento scenderà a 600 x 20.000 / 30.000 = 400 (mm/min). Inoltre, la velocità di taglio può essere mantenuta nonostante la riduzione della velocità del mandrino aumentando il diametro della fresa.
2. Quando si adottano misure contro le vibrazioni
Anche quando la velocità del mandrino viene ridotta per evitare vibrazioni e prolungare la durata dell'utensile, la variazione della resistenza di taglio nell'intervallo di velocità di taglio comune (ad esempio, 50~150 (m/min) per l'acciaio al carbonio utilizzato nelle strutture delle macchine) è minima e non aumenta l'efficienza.
La regolazione della profondità di taglio e della velocità di avanzamento è più efficace. Tuttavia, se si verificano vibrazioni alla velocità intrinseca a causa dell'invecchiamento della macchina o se il pezzo viene lavorato senza conoscere la velocità di taglio corretta, è necessario regolare la velocità del mandrino.
Calcolo della velocità di avanzamento
La formula per calcolare la velocità di avanzamento è la seguente:
F=fz*N*Zn
La formula di calcolo per ogni profondità di taglio è la seguente:
Fz=F/(Zn*N)
1. Quando la tabella delle condizioni di taglio non elenca le condizioni corrispondenti per il diametro del tagliente dell'utensile:
Quando si calcola con il carico di truciolo per dente come costante, il carico di truciolo per dente deve essere calcolato in base alla velocità e all'avanzamento del diametro del tagliente più vicino, e quindi l'avanzamento deve essere calcolato utilizzando questo valore insieme alla velocità di lavorazione.
Nelle applicazioni reali, le variazioni del diametro e della lunghezza del tagliente influiscono sulla rigidità dell'utensile. Questo deve essere tenuto in considerazione quando si calcola il carico di truciolo per dente. Per un utilizzo di base, i calcoli possono essere effettuati anche sulla base dei valori mediani dei parametri elencati nella tabella delle condizioni di taglio.
Figura 5: Tabella delle condizioni di taglio
| Materiale da lavorare Condizioni di fresatura Diametro della fresa (D) | Acciaio al carbonio strutturale meccanico (S45C | Acciaio legato per utensili (SKD, SCM, SUS) | 40HRC) (HPM, NAK) | Lega di rame e alluminio | ||||||||
| Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | Velocità di avanzamento (mm/min) | Velocità di rotazione (min-1) | |||||
| Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | Scanalatura | Lateralmente | |||||
| 2 | 140 | 270 | 10,190 | 90 | 190 | 7,350 | 70 | 150 | 6,620 | 330 | 650 | 25,200 |
| 2.5 | 170 | 340 | 8,610 | 90 | 190 | 6,410 | 70 | 150 | 5,570 | 370 | 740 | 21,000 |
| 3 | 180 | 360 | 7,250 | 110 | 210 | 5,570 | 80 | 160 | 4,620 | 420 | 840 | 16,800 |
| 3.5 | 200 | 400 | 6,300 | 130 | 250 | 4,830 | 80 | 170 | 3,990 | 440 | 880 | 14,700 |
Ad esempio, se si utilizza una fresa verticale con un diametro della lama di 2,8 per lavorare acciaio al carbonio strutturale, si calcolerà la velocità di avanzamento della fresa verticale come segue:
Dato che la velocità di avanzamento è di 360 mm/min quando il diametro della lama è 3 e di 340 mm/min quando il diametro della lama è 2,5, la velocità di avanzamento quando il diametro della lama è 2,8 sarebbe: (360-340) / (3-2,5) * (2,8-2,5) + 340, pari a circa 352 mm/min. La velocità del mandrino viene calcolata utilizzando il "Metodo di calcolo della velocità del mandrino".
2. Quando il materiale del pezzo non è elencato nella tabella delle condizioni di taglio:
La velocità di avanzamento per il materiale del pezzo non elencato viene calcolata moltiplicando la velocità di avanzamento di un altro materiale del pezzo elencato per il rapporto dell'indice di lavorabilità tra i due materiali.
Ad esempio, calcolando la velocità di avanzamento di una fresa verticale con diametro della lama di 3 nella lavorazione della ghisa grigia, la velocità di avanzamento nella lavorazione dell'acciaio al carbonio strutturale è di 360 mm/min. L'indice di lavorabilità dell'acciaio al carbonio strutturale è 70, mentre quello della ghisa grigia è 85.
Pertanto, la velocità di avanzamento nella fresatura della ghisa grigia diventa: 360(mm/min) * 85/70 = 437(mm/min). La velocità del mandrino viene calcolata utilizzando il "Metodo di calcolo della velocità del mandrino".
1. Quando si adottano misure di prevenzione delle vibrazioni:
Per le frese verticali con lame di lunghezza elevata soggette a vibrazioni, o con colli lunghi e grandi sporgenze, o con lame di diametro sottile, la riduzione della profondità di taglio o dell'avanzamento per dente può ridurre proporzionalmente la resistenza al taglio. Pertanto, è più efficace che ridurre la velocità del mandrino.
La Figura 6 mostra uno schema di taglio con una fresa verticale a collo lungo.
Inoltre, durante la lavorazione delle aree angolari nella lavorazione laterale, la lunghezza di contatto del tagliente aumenta, quindi sono necessarie misure per ridurre la velocità di avanzamento.
Un avanzamento troppo ridotto per dente può accelerare l'usura. Tranne che per le frese a candela con un diametro sottile (inferiore a 2), l'avanzamento per dente non dovrebbe essere inferiore a 0,01 mm.
Figura 7: Schema della lavorazione dell'area d'angolo
Calcolo della velocità di avanzamento
1. Quando si usa una fresa a candela
Figura 8: Condizioni di taglio per una fresa a candela
| Diametro della fresa D | Annuncio | Annuncio | Rd | |
| Scanalatura | Faccia laterale | |||
| D<1 | ≤0.02D | ≤1.5D | ≤0.05D | |
| 1≤D<3 | ≤0.05D | ≤0.07D | ||
| 3≤D<6 | ≤0.15D | ≤0.10 | ||
| 6≤D | ≤0.2D | ≤0.15D | ||
Figura 9: Profondità di taglio nella lavorazione laterale
Figura 10: Profondità di taglio nella lavorazione delle scanalature
Le quantità di alimentazione Ad e Rd sono calcolate moltiplicando il diametro della fresa per il coefficiente della tabella delle condizioni di taglio. Ad esempio, quando il diametro della fresa è 5 e si esegue una fresatura laterale, secondo la tabella delle condizioni di taglio, Ad è 1,5D e Rd è 0,1D. Pertanto, Ad è 1,5×5, che è minore o uguale a 7,5(mm), e Rd è 0,1×5, che è minore o uguale a 0,5(mm).
2. Quando si utilizza una fresa a testa sferica
Tabella 11 (a) Condizioni di taglio per la fresa a ricircolo di sfere
| Elaborazione del contenuto | Annuncio | Pf |
| Lavorazione grezza | ≤0.1D | ≤0.3D |
| Lavorazione di precisione | ≤0.05D | ≤0.05D |
Tabella 12 (b) - Condizioni di taglio per frese a candela a sfera
| Top End R | Materiale lavorato | Temprato e rinvenuto Acciaio (35~40HRC) (HPM, NAK) | |||
| Condizioni di fresatura | |||||
| Lunghezza effettiva | Ad（mm） | Pf（mm） | Velocità di taglio (mm/min）) | Velocità di rotazione (min-1) | |
| 0.1 | 0.5 | 0.01 | 0.01 | 340 | 50,400 |
| 1 | 0.01 | 0.01 | 300 | 50,400 | |
| 1.2 | 0.01 | 0.01 | 230 | 49,350 | |
| 0.15 | 1 | 0.01 | 0.01 | 500 | 50,400 |
| 2 | 0.01 | 0.01 | 390 | 45,150 | |
| 0.2 | 1 | 0.02 | 0.04 | 690 | 50,400 |
| 2 | 0.02 | 0.03 | 620 | 50,400 | |
| 3 | 0.01 | 0.01 | 440 | 43,050 | |
| 4 | 0.01 | 0.01 | 420 | 39,900 | |
La Figura 13 mostra la profondità di taglio Ad quando si utilizza una fresa a candela.
(a) Quando si utilizza una fresa a candela, la profondità di taglio Ad viene calcolata moltiplicando il diametro dell'utensile per un determinato coefficiente. Ad esempio, se il diametro dell'utensile è 2 e Ad è 0,1D, il calcolo è 0,1 x 2 = 0,2(mm).
(b) Quando si utilizza la tabella delle condizioni di taglio per le frese a candela, la profondità di taglio Ad viene letta direttamente dalla tabella. Se le condizioni di taglio per l'utensile che si desidera utilizzare non sono elencate nella tabella, utilizzare il valore medio del diametro dell'utensile e della lunghezza effettiva più vicini.
3. Quando il materiale da lavorare non è elencato nella tabella delle condizioni di taglio
Utilizzare l'acciaio strutturale meccanico al carbonio o l'acciaio temprato elencati nella tabella delle condizioni di taglio come linea di base.
Per i materiali più morbidi della linea di base, impostare temporaneamente la profondità di taglio allo stesso valore e aumentarla fino a un livello in cui non si verifichino problemi attraverso una lavorazione di prova.
Per i materiali più duri, impostare il valore sulla profondità di taglio moltiplicata per il rapporto dell'indice di lavorabilità dei due materiali ed eseguire una lavorazione di prova.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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