Процесс резания
— это управляемое срезание слоя материала режущим инструментом для получения нужной формы и размера детали. Инструмент (фреза, резец, сверло) движется относительно заготовки, на кромке возникает сдвиг и образуется стружка. Энергия движения превращается в тепло, возникают силы резания и износ инструмента.
Процесс резания под электронным микроскопом
Скорость резания (Vc)
ключ к правильным оборотам
Скорость резания Vc — это линейная скорость точки на наружной кромке фрезы.
За одну минуту эта точка проходит путь n окружностей диаметра D, то есть
Как выбрать скорость резания:
Признаки правильного режима
За одну минуту эта точка проходит путь n окружностей диаметра D, то есть
Факторы, влияющие на скорость резания:
- Материал заготовки: более твердые материалы (например, нержаве
- ющая сталь) требуют более низких скоростей, тогда как мягкие (например, алюминий, латунь) позволяют использовать более высокие скорости.
- Диаметр фрезы: Чем меньше диаметр фрезы, тем выше должна быть частота вращения для достижения нужной скорости резания
Как выбрать скорость резания:
- Определите материал заготовки
- Найдите рекомендуемые диапазоны скорости резания для данного материала в специальных справочниках или или в каталоге производителя фрезы
- Выберите фрезу подходящего диаметра.
- Рассчитайте частоту вращения (n)
Признаки правильного режима
- Стружка, не пыль. В дереве/пластиках пыль значит слишком маленький Fz или слишком большие RPM.
- Звук ровный, без «пения» (вибраций).
- Кромка чистая, без поджога/расплава/сколов.
- Инструмент не перегревается, нет быстрой потери остроты.
Медленно — не значит безопасно:
— слишком медленно — фреза теряет режущие свойства; слишком быстро — ломается или перегревается
— слишком медленно — фреза теряет режущие свойства; слишком быстро — ломается или перегревается
Chipload — толщина стружки (мм/зуб)
подача на зуб» = chipload = feed per tooth = fz
Средняя толщина стружки, которую снимает каждый зуб фрезы при одном обороте. Обозначение: fz, единицы: мм/зуб
Именно толщина стружки определяет, режет инструмент материал или «трёт» его.
— Слишком малый chipload → трение, перегрев, прижог кромки, сколы на ламинате/акриле.
— Слишком большой chipload → перегрузка зубьев, вибрация, поломка фрезы.
От чего зависит:
Количество зубьев
обороты шпинделя
линейная подача
жёсткость системы материал и радиальная нагрузка (ширина врезания, woc). При woc < 50% фактическая стружка тоньше — допустимо немного повышать номинальную подачу на зуб
Куда смотреть по симптомам. Горит кромка — chipload мал; свист/вибрация — chipload велик или слабая жёсткость; «жвачка» в пластике — малый chipload и тепло (увеличьте fz, используйте 1-зуб и продувку).
Именно толщина стружки определяет, режет инструмент материал или «трёт» его.
— Слишком малый chipload → трение, перегрев, прижог кромки, сколы на ламинате/акриле.
— Слишком большой chipload → перегрузка зубьев, вибрация, поломка фрезы.
От чего зависит:
Количество зубьев
обороты шпинделя
линейная подача
жёсткость системы материал и радиальная нагрузка (ширина врезания, woc). При woc < 50% фактическая стружка тоньше — допустимо немного повышать номинальную подачу на зуб
Куда смотреть по симптомам. Горит кромка — chipload мал; свист/вибрация — chipload велик или слабая жёсткость; «жвачка» в пластике — малый chipload и тепло (увеличьте fz, используйте 1-зуб и продувку).
Количество зубьев
Меньше ножей (зубьев) = больше объём канавки под стружку + легче сохранить нужный chipload при умеренной подаче.
Больше ножей = меньше канавки, но больше режущих кромок → выше жёсткость инструмента и чистота, если станок может тянуть подачу и есть охлаждение.
Дерево и пластики → 1-3 зуба Образуют объёмную/липкую стружку и легко перегреваются. Нужна большая канавка и быстрый вынос стружки, чтобы не жечь и не плавить.
Материалы мягкие → можно работать с высоким chipload, а значит мало зубьев помогает держать «кус» на зуб достаточным даже при средних подачах.
Итог: 1-2 (иногда 3) зубьев дают чистую кромку и стабильный вынос стружки без перегрева.
Сталь (и жёсткие сплавы) → 4+ зубьев Стружка короткая и жёсткая, есть СОЖ, станок жёсткий → большая канавка не критична.
Нужна жёсткость инструмента → помогает больше кромок (4-6+).
Станок способен держать высокую подачу, чтобы не «умертвить» chipload на множестве зубьев.
VMC/металлообрабатывающий станок (жёсткий, с СОЖ, высокой подачей): можно «продавить» подачу, охлаждать и выдувать стружку.
→ 3−4 ножа — баланс: достаточно место под стружку и больше кромок для МРР и чистоты поверхности.
Подача — Feed rate (мм/мин)
Подача — это «сколько пути» проходит фреза; chipload — «какой укус» делает каждый зуб. Вы задаёте желаемый fz (по материалу и инструменту), а затем подачу под него.
F растёт при большем числе зубьев и оборотах, падает при меньшем.
Практические правила.
F растёт при большем числе зубьев и оборотах, падает при меньшем.
Практические правила.
- Полная ширина реза (slotting): снижайте F на 30−50% или используйте спиральный/рамповый вход, чтобы не душить фрезу.
- Небольшая ширина реза (woc < 50%): допустимо чуть поднять F (эффект истончения стружки).
- Для чистой кромки держите финальный проход 0.2−0.5 мм с умеренной подачей.
- При перегреве/полировке (особенно пластики) — увеличьте подачу или снизьте обороты; при вибрации — умерьте подачу, укоротите вылет, уменьшите глубину.
- Фанера/MDF, Ø6 мм, 2 зуба, fz≈0.08 → при 18 000 об/мин F ≈ 2900 мм/мин.
- Фанера/MDF, Ø12 мм, 2 зуба, fz≈0.16 → при 16 000 об/мин F ≈ 5120 мм/мин.
- Дальше корректируйте по звуку, температуре стружки и качеству кромки.
Примеры скоростей резания и подачи на зуб
| Материал | Vc, м/мин (старт) | Fz, мм/зуб Ø 3–6 | Fz, мм/зуб Ø 6–12 | Fz, мм/зуб Ø 12–16 | Комментарий / тип фрезы |
|---|---|---|---|---|---|
| Плексиглас (PMMA) | 150–240 | 0.06–0.12 | 0.12–0.22 | 0.18–0.28 | 1-зуб O-flute (полированная); добиваемся стружки, не пыли. |
| HPL (ламинат) | 150–240 | 0.04–0.08 | 0.08–0.12 | 0.10–0.18 | Компрессионная / downcut; малые DOC против сколов. |
| Corian / solid surface | 120–220 | 0.06–0.12 | 0.10–0.18 | 0.14–0.22 | 1–2 зуба, O-flute/прямая; умеренный RPM. |
| ПВХ (жёсткий/вспен.) | 120–200 | 0.06–0.12 | 0.10–0.18 | 0.14–0.22 | 1-зуб O-flute; контроль температуры. |
| ABS | 150–250 | 0.06–0.12 | 0.10–0.18 | 0.14–0.22 | Острая кромка, следить за налипанием. |
| HDPE / PE | 200–350 | 0.10–0.20 | 0.14–0.28 | 0.20–0.35 | Высокий Fz, умеренный RPM — иначе «жвачка». |
| Поликарбонат (PC) | 80–180 | 0.04–0.10 | 0.08–0.14 | 0.12–0.18 | Склонен к плавлению — ниже RPM, выше Fz. |
| PETG | 120–200 | 0.06–0.12 | 0.10–0.18 | 0.14–0.22 | Похоже на PC, но терпимее; острая кромка обязательна. |
| Материал / марка | Vc, м/мин (старт) | Fz, мм/зуб Ø 3–6 | Fz, мм/зуб Ø 6–12 | Fz, мм/зуб Ø 12–16 | Комментарий / тип фрезы |
|---|---|---|---|---|---|
| Сталь низкоуглеродистая (S235) | 140–220 | 0.02–0.05 | 0.04–0.08 | 0.06–0.10 | 3–4 зуба, TiAlN/TiCN; СОЖ желательна. |
| Сталь C45 / 42CrMo4 | 120–200 | 0.015–0.045 | 0.03–0.07 | 0.05–0.09 | Чуть ниже Vc при вибрациях. |
| Нержавеющая 304 / 316 | 60–140 | 0.01–0.03 | 0.02–0.05 | 0.04–0.08 | 3–4 зуба; держать Fz, избегать натира, СОЖ. |
| Инструментальная сталь HRC 45–55 | 50–120 | 0.008–0.020 | 0.015–0.030 | 0.020–0.040 | Твёрдосплав, мелкий шаг. |
| Алюминий 6061 / 6082 | 250–600 | 0.04–0.10 | 0.08–0.16 | 0.12–0.22 | 1–3 зуба, алюминиевая геометрия (полированная), туман/смазка. |
| Латунь | 180–320 | 0.04–0.10 | 0.08–0.16 | 0.12–0.22 | 2–3 зуба; стабильный рез, чистая кромка. |
| Бронза (оловянная/ал.) | 100–220 | 0.03–0.08 | 0.06–0.12 | 0.10–0.18 | Вязкая; держать Fz, избегать натира. |
| Материал | Vc, м/мин (старт) | Fz, мм/зуб Ø 3–6 | Fz, мм/зуб Ø 6–12 | Fz, мм/зуб Ø 12–16 | Комментарий / тип фрезы |
|---|---|---|---|---|---|
| Фанера берёзовая | 180–260 | 0.08–0.14 | 0.12–0.22 | 0.20–0.40 | Компрессионная для сквоза; downcut — чистая верхняя кромка. |
| MDF / HDF | 220–300 | 0.10–0.18 | 0.22–0.40 | 0.35–0.60 | Компресс/downcut; мощный пылеотвод. |
| Дуб, ясень | 150–220 | 0.06–0.12 | 0.12–0.24 | 0.20–0.40 | 2-зуба upcut/прямая; поперёк волокна — нижняя граница. |
| Сосна, ель | 250–350 | 0.10–0.16 | 0.22–0.35 | 0.35–0.55 | Downcut/компрессия против ворса; upcut — лучший вынос стружки. |
Диапазоны — практические старт/рабочие для карбида (слотовая, DOC≈1×D как максимум).
Конвертация:
RPM = (1000·Vc)/(π·D), Feed = Fz·Z·RPM. При перегреве — −RPM или +Fz; при вибрациях — снижайте DOC/WOC.
Мини-калькулятор Vc / RPM / Fz / Feed
Практические режимы
шпиндель (RPM), подача (мм/мин), глубина прохода
| Материал | Рекомендуемая фреза | RPM | Feed (мм/мин) | DOC на проход (мм) | Примечания |
|---|
| Материал | Рекомендуемая фреза | RPM | Feed (мм/мин) | DOC на проход (мм) | Примечания |
|---|
| Материал | Рекомендуемая фреза | RPM | Feed (мм/мин) | DOC на проход (мм) | Примечания |
|---|
Значения — **реалистичные старт/рабочие** для твердосплавных фрез. Для HSS используйте ~0.5–0.7×.
Расчёт: берём средние Vc и Fz для диапазона Ø и считаем
RPM = (1000·Vc)/(π·D), Feed = Fz·Z·RPM.
DOC в таблице — на проход для **слотовой** (WOC≈1×D); при боковой можно увеличить DOC и снизить WOC.
Встречное и попутное фрезерование
- Попутное (climb, down-milling)— подача совпадает с направлением мгновенного движения зуба у точки контакта. Стружка: от максимальной толщины к нулю.
- Встречное (conventional, up-milling) — подача противоположна движению зуба. Стружка: от нуля к максимальной.
- В попутном зуб сразу «вгрызается» на полную толщину чипа и плавно разгружается. Меньше трения и тепла, чище кромка, выше ресурс.
- Во встречном зуб сначала трётся (чип≈0), потом наращивает съём. Это прощает люфты/слабый прижим, но даёт больше тепла и склонность к ворсу/сколам.
- Попутное стремится «утащить» деталь в сторону подачи. Требует жёсткого прижима (вакуум/прижимы) и нормальной кинематики.
- Встречное «упирается» в деталь. Стабильнее на слабых станках, при тонких перемычках и маленьких заготовках.
Когда выбирать попутное:
- Рекомендуется по умолчанию на ЧПУ с нормальным прижимом Чистовая по контуру (дерево, фанера, HPL, пластики): меньше сколов и ворса.
- Боковая обработка (WOC ≤ 0.4–0.6×D) и адаптивные траектории: ниже сила резания, холоднее рез.
- Ламинаты/шпон, MDF: чище верх/низ; с компрессионной фрезой — идеальная кромка с обеих сторон.
- Металлы на жёстком станке: меньше заусенцев, равномерная нагрузка на зуб.
Когда встречное выигрывает:
- Слабый прижим / мелкие детали / узкие перемычки. Меньше риск «подхвата» и сдвига заготовки.
- Полнослотовая черновая (WOC≈1×D) в «неровном» материале (сучки, неоднородности): прощает скачки плотности.
- Люфт/мягкая кинематика (старый/ручной инструмент): предсказуемее поведение.
- Нет подходящей геометрии (нужна чистая верхняя кромка, а есть только upcut) — временное решение малым DOC.
Направления: подача × вращение
Подача Вращение