Конструкционные углеродистые и легированные стали составляют основу машиностроительного производства, требуя грамотного подхода к выбору геометрии фрез и технологических режимов. Высокая прочность и склонность к наклепу создают значительные силовые нагрузки на рабочие органы станка с ЧПУ. В нашей практике правильный расчет скорости резания и минутной подачи обеспечивает максимальный съем металла без риска выкрашивания инструмента.

Механические свойства углеродистых сталей и тепловыделение в стружку

Стали марок Ст35, Ст45 и 40Х характеризуются сбалансированным сочетанием пластичности и предела текучести. В процессе резания основная доля механической работы деформации превращается в тепловую энергию, сосредоточенную в зоне контакта передней грани зуба. Наш цеховой опыт показывает, что толстая сливная стружка способна уносить до семидесяти процентов тепла при сохранении оптимальной толщины среза.

При недостаточной подаче тонкая стружка сминается и перегревается. Тепловой поток устремляется в тело твердосплавной пластины, вызывая ее пластическую деформацию.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  • Пластическая деформация стружки с интенсивным выделением тепла в зоне сдвига.
  • Абразивное воздействие карбидных включений стали на режущую кромку фрезы.
  • Необходимость поддержания жесткого теплового баланса для исключения наростообразования.

Оптимальная толщина стружки гарантирует стабильный сход сегментов без налипания металла на стружечные канавки инструмента.

Подбор геометрии режущей кромки и микрогеометрии зубьев

Для силовой обработки углеродистых сталей используются монолитные и корпусные фрезы с положительным передним углом от шести до двенадцати градусов. Защитная фаска кромки шириной в пять сотых миллиметра или округление радиусом от десяти до пятнадцати микрометров многократно увеличивает прочность вершины зуба. А переменный угол наклона спирали от тридцати пяти до сорока градусов эффективно гасит вибрации.

Микроподготовка режущей кромки хонингованием предотвращает микросколы при ударном врезании в заготовку с коркой или окалиной.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
Марка сталиТвердость HBПередний угол \(\gamma\)Задний угол \(\alpha\)Рекомендуемое покрытие
Сталь 20 / Ст3сп130 – 160 HB10° – 14° (острый)10° – 12°TiN / TiAlN нанослой
Сталь 45 (нормализованная)180 – 220 HB6° – 10°8° – 10°AlTiN / AlCrN термостойкое
Сталь 40Х / 30ХГСА210 – 260 HB4° – 8°6° – 8°TiSiN (сверхтвердое)
Сталь У8А / У10А (инструментальная)200 – 240 HB3° – 6° (упрочненный)6° – 8°AlTiSiN многослойное

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Расчет скорости резания и подачи для углеродистых сталей

Назначение технологических режимов зависит от типа используемого инструмента и радиальной глубины контакта с заготовкой. Для монолитных твердосплавных фрез скорость резания по стали 45 составляет от ста двадцати до двухсот двадцати метров в минуту. В нашей цеховой практике минутная подача рассчитывается исходя из стабильной толщины среза от четырех до восьми сотых миллиметра на зуб.

Расчет минутной подачи стола фрезерного станка выполняется по стандартной зависимости:

\[V_f = n \cdot z \cdot f_z = \frac{1000 \cdot V_c}{\pi \cdot D} \cdot z \cdot f_z\]

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

где параметр \(V_c\) выражает скорость резания, \(D\) задает диаметр фрезы, \(z\) указывает число режущих зубьев, а \(f_z\) задает расчетную подачу на зуб.

При переходе на попутное фрезерование стойкость твердосплавных пластин по стали 45 возрастает вдвое за счет безударного плавного выхода зуба из заготовки.

Применение СОЖ и масляного тумана для терморегуляции резания

Выбор схемы охлаждения при фрезеровании сталей определяется характером выполняемой технологической операции. При непрерывном черновом точении и скоростном трохоидальном фрезеровании подача сплошной струи эмульсии может вызывать опасный термический шок и растрескивание твердосплавных пластин. А применение струи сжатого воздуха или масляного тумана MQL обеспечивает великолепное удаление стружки без температурных циклов.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Сплошной полив водосмешиваемой эмульсией с концентрацией масляной фазы семь-восемь процентов обязателен при глубоком сверлении, резьбофрезеровании и чистовой доводке.

Технологическая операцияРекомендуемый тип СОЖДавление подачи, барОсновная функция среды
Трохоидальное пазовое фрезерованиеСжатый воздух / MQL масляный туман6 – 8 барМгновенный выдув стружки, защита от термоудара
Тяжелое торцевое фрезерование с СМПСухое резание со сжатым воздухом6 барПредотвращение термических трещин на пластинах
Чистовое контурное фрезерованиеВодная эмульсия 8% концентрации10 – 20 барСмазка зоны контакта, зеркальная чистота поверхности
Глубокое сверление и резьбофрезерованиеЭмульсия под высоким давлением через шпиндель40 – 70 барЭвакуация тяжелой стружки из глухих полостей

Технические критерии стойкости инструмента при черновой и чистовой разделке

Контроль износа твердосплавного инструмента опирается на регулярный визуальный осмотр ширины фаски износа по задней грани зуба. Для черновой разделки предельно допустимая величина износа составляет три десятых миллиметра, после чего фреза отправляется на переточку. А своевременная смена изношенных пластин предотвращает катастрофический облом хвостовика и порчу геометрии детали.

Практический регламент контроля стойкости инструмента при обработке сталей включает:

  1. Фиксация наработки инструмента в журнале ЧПУ по чистому машинному времени резания.
  2. Оптический замер износа задней грани под микроскопом через каждые сорок минут работы.
  3. Мониторинг мощности главного привода шпинделя: рост нагрузки на 15% сигнализирует о затуплении.
  4. Контроль шероховатости поверхности детали профилометром с критерием Ra не более 1.6 мкм.

Соблюдение этих правил гарантирует стабильную себестоимость серийной механообработки конструкционных сталей.