Фрезы и режимы резания

Оператор поставил высокие обороты шпинделя (24 000 об/мин), но оставил очень маленькую подачу на зуб fz. Через 10 минут кромка фрезы посинела и «поплыла». Почему при малой подаче и высоких оборотах кромка перегревается?

• A) Тонкая стружка не успевает отвести тепло из зоны резания, кромка работает в режиме трения и полирования, и тепло остаётся в заготовке и на кромке
• B) Стружка становится толще и механически срывает тепло с кромки, из-за чего кромка разогревается ударными нагрузками
• C) Растёт скорость резания Vc, и это греет кромку независимо от подачи на зуб fz
• D) Уменьшается объём стружечной канавки, стружка перестаёт выходить из паза и трётся о кромку

Ответ: A

Правильный ответ — A. Основную часть тепла из зоны резания уносит стружка: чем она толще, тем больше тепла уходит вместе с ней. При слишком малой fz стружка получается тонкой и «пылевой», тепла она забирает мало, а кромка вместо резания начинает тереться и полировать материал. Тепло накапливается в заготовке и в кромке, появляется налипание, кромка перегревается и тупится. Вариант B описывает обратный процесс — толстая стружка как раз отводит тепло, а не срывает его. Вариант C неверен: при неизменном диаметре Vc действительно растёт с оборотами, но решающий фактор перегрева в данной ситуации — именно несоответствие подачи оборотам, а не обороты сами по себе. Вариант D неверен: объём канавки зависит от числа зубьев и геометрии фрезы, а не от величины fz. Правильная реакция — увеличивать подачу на зуб или снижать обороты, добиваясь нормальной толщины стружки.

Выберите все верные утверждения о связи заходности (числа зубьев z) и типа спирали фрезы с материалом заготовки и состоянием кромки.

• A) Для мягких материалов (пластик, алюминий, МДФ) чаще берут 1–2 зуба: больше объём стружечной канавки, лучше и быстрее отводится стружка
• B) Для твёрдых материалов и чистовых проходов берут 3–4 зуба: меньше нагрузка на каждый зуб, чище поверхность и меньше сколов
• C) Upcut (верхний рез, стружка выходит вверх) может вырывать волокна на верхней кромке; downcut (нижний рез) даёт чистый верх, но хуже отводит стружку
• D) Компрессионная фреза сочетает upcut в нижней части и downcut в верхней, поэтому подрезает обе кромки — и верхнюю, и нижнюю
• E) Число зубьев влияет только на расчёт оборотов n и никак не влияет на минутную подачу F

Ответ: A, B, C, D

Верны A, B, C и D. Заходность подбирается под материал и операцию: мало зубьев (1–2) — большие стружечные канавки и хороший отвод стружки на мягких материалах и алюминии; много зубьев (3–4) — меньшая нагрузка на зуб и чистовой результат на твёрдых материалах. Тип спирали определяет, куда выходит стружка и какая кромка получается чистой: upcut вырывает волокна на верхней кромке, downcut чистит верх, но хуже отводит стружку, а компрессионная фреза (upcut снизу, downcut сверху) подрезает обе кромки. Вариант E неверен: число зубьев z входит прямо в формулу минутной подачи F = n × fz × z, поэтому изменение z сразу меняет F при тех же оборотах.

Материал — дерево, рекомендация производителя: Vc = 180 м/мин, fz = 0,05 мм/зуб. Фреза диаметром D = 3,175 мм, z = 2. Шпиндель реально держит 18 000 об/мин (это ближайшая достижимая ступень к расчётным оборотам). Какую минутную подачу F нужно выставить?

• A) F = 900 мм/мин
• B) F = 1800 мм/мин
• C) F = 3600 мм/мин
• D) F = 180 мм/мин

Ответ: B

Правильный ответ — B. Сначала считаем обороты по скорости резания: n = 1000 × Vc / (3,14 × D) = 1000 × 180 / (3,14 × 3,175) ≈ 18 055 об/мин. Шпиндель не может держать произвольное значение, поэтому берём реально доступную ступень — 18 000 об/мин. Затем считаем минутную подачу: F = n × fz × z = 18 000 × 0,05 × 2 = 1800 мм/мин. Вариант A (900) получается, если ошибочно взять z = 1 или занизить fz вдвое; вариант C (3600) — если удвоить fz или z; вариант D (180) — если перепутать единицы и потерять множитель. Ключевой момент: n и F считаются не «от таблички», а от реальных оборотов, которые держит конкретный шпиндель.

Выберите все верные утверждения о назначении правила 60/80/100 и адаптивной стратегии обработки.

• A) 60/80/100 — это доли (60%, 80%, 100%) от рекомендованных производителем значений режима; их берут в зависимости от жёсткости системы «станок — оправка — фреза — заготовка» и стабильности обработки
• B) Адаптивная стратегия держит постоянную толщину стружки: уменьшает радиальный stepover и увеличивает глубину резания, перераспределяя нагрузку на кромку
• C) Адаптивная стратегия требует увеличить stepover до 80% диаметра фрезы, чтобы нагрузить кромку по всей длине
• D) Правило 60/80/100 и адаптивная стратегия нужны только для чистовых проходов; черновая выборка всегда идёт с полным stepover

Ответ: A, B

Верны A и B. Правило 60/80/100 — это способ не начинать сразу с максимума: если система нежёсткая, крепление слабое или обработка нестабильна, берут 60% от рекомендованных значений, при средних условиях — 80%, и только при уверенной жёсткой системе выходят на 100%. Смысл — снизить риск поломки кромки и уйти от вибрации, а затем поднимать режим по мере подтверждённой стабильности. Адаптивная стратегия работает наоборот по геометрии съёма: она уменьшает радиальный stepover и увеличивает глубину резания, сохраняя постоянную толщину стружки и равномерную нагрузку, поэтому вариант C неверен — увеличение stepover как раз противоречит адаптиву. Вариант D неверен: правило и адаптив применяют прежде всего к черновой выборке больших объёмов материала, а не только к чистовым проходам.

Операция: черновая выборка большой площади в фанере 18 мм, нужно снять максимум материала за один установ. Станок жёсткий, цанга ER20 (зажим до 13 мм), шпиндель 18 000 об/мин. Какую фрезу выбрать и почему?

• A) 3,175 мм, 2 зуба — меньше диаметр, значит меньше нагрузка на шпиндель и безопаснее для черновой
• B) 6 мм, 2–3 зуба — выше жёсткость фрезы, можно взять большую глубину и stepover и снять объём быстрее
• C) 3,175 мм, 1 зуб — максимальная стружечная канавка, поэтому это самая производительная черновая фреза
• D) 6 мм подходит только для V-обработки и гравировки, для съёма материала берут 3,175 мм

Ответ: B

Правильный ответ — B. На черновой выборке большого объёма материала выигрывает более жёсткая фреза: 6 мм при ER20 позволяет уверенно держать большую глубину резания и stepover, меньше гнётся под нагрузкой и даёт более высокую производительность съёма. Вариант A неверен: малый диаметр даёт меньшую жёсткость, фреза сильнее прогибается, приходится снижать глубину и подачу — черновая затягивается. Вариант C неверен: один зуб и большой объём канавки помогают отводу стружки, но не компенсируют потерю жёсткости тонкой 3,175 мм фрезы при черновой нагрузке. Вариант D неверен: 6 мм — универсальная рабочая фреза для съёма материала, а малый диаметр нужен для узких мест и мелкого рельефа, где 6 мм просто не зайдёт (например, внутренний радиус меньше радиуса фрезы).

Выберите все верные связки «симптом — причина — действие» для диагностики обработки, а также верное утверждение о журнале режимов.

• A) Периодические волны по высоте стенки — люфт или биение в системе, слишком высокая подача на зуб, слабое крепление заготовки: проверить люфт, биение и крепление, снизить F
• B) Налипание материала на кромку — слишком малая fz (тонкая стружка, режим трения) и перегрев: увеличить подачу на зуб или снизить обороты
• C) Сколы и вырывы на верхней кромке при обработке ламината — upcut рвёт верх: заменить на downcut или компрессионную фрезу
• D) Журнал режимов нужен только для отчётности; на повторяемость результата он не влияет, поэтому при повторной партии его можно не вести

Ответ: A, B, C

Верны A, B и C. Волны по высоте стенки — это почти всегда механика и режим: люфт, биение фрезы или оправки, слишком высокая подача на зуб, слабое крепление; лечится проверкой системы и снижением подачи. Налипание материала на кромку — признак перегрева из-за слишком тонкой стружки (заниженной fz): нужно увеличить подачу на зуб или снизить обороты, чтобы тепло уходило со стружкой. Сколы на верхней кромке ламината — типичный результат upcut, который вырывает волокна вверх; здесь помогает downcut или компрессионная фреза. Вариант D неверен: журнал режимов — основной инструмент повторяемости. В нём фиксируют материал, фрезу, n, F, глубину, stepover и результат, чтобы удачный режим можно было повторить на следующей партии, а неудачный — не воспроизводить.