Скорость вращения фрезы

Почему быстро тупится фреза? От чего происходит обугливание обрабатываемого материала (ДСП, МДФ или дерева) после обработки фрезой? Почему горит фреза? Как предотвратить налипание смол на режущие кромки фрезы? Ответ на вышеперечисленные вопросы один – неправильно подобрана скорость (частота) вращения фрезы.

Современное фрезеровальное оборудование для обработки плитных материалов ЛДСП или МДФ оснащено двигателями, позволяющими достичь скорости вращения шпинделя свыше 20000 об/мин. С одной стороны это влияет на производительность оборудования, так как увеличивается скорость движения инструмента или скорость подачи заготовки. С другой стороны возрастает качество обработки: уменьшается вероятность поднятия ворса на МДФ, появления задиров на древесине и сколов на ламинированном ДСП.

По привычке, от незнания, или просто от лени, чтобы не забивать голову всевозможными инструкциями по эксплуатации, режимами обработки и прочими премудростями, скорость вращения фрезы устанавливается на максимальный уровень, на котором и производится обработка всех подряд материалов всеми имеющимися фрезами. В этом и кроется главная причина всех бед.

Дело в том, что при высокой скорости (частоте) вращения фрезы и низкой скорости подачи заготовки, режущая кромка фрезы большую часть времени работает вхолостую, и вместо того, чтобы срезать очередную стружку с обрабатываемого материала, она бесполезно трется об него. Всем известно, что происходит в результате трения – нагрев. Причем, чем выше скорость вращения фрезы, тем интенсивнее трение, и тем сильнее греется фреза.

Казалось бы, что тут особенного? Ну, греется. Если взять в ладонь, то рука терпит. А что металлу станет?! И все же…

Почему горит и быстро тупится фреза

Тепло, возникающее в результате трения резцов фрезы о материал, постепенно равномерно распределяется по всему ее корпусу. Поэтому, при кратковременной работе, нагрев практически не чувствуется. Однако в процессе обработки материалов именно на режущих кромках температура достигает максимальных уровней. И чем выше скорость вращения фрезы, тем сильнее трение и нагрев кромок.

Особенно это заметно на фрезах большого диаметра. Здесь линейная скорость перемещения внешней части режущей кромки относительно материала гораздо выше. В итоге, края фрезы накаляются и, после остывания, темнеют с сизым отливом, а это верный признак того, что металл был нагрет до той степени, при которой он начинает изменять свои свойства. Говоря научными терминами, в металле выгорает углеродистая составляющая, которая придает ему свойства жесткости. Если вспомнить каким мягким и податливым становится обычный гвоздь, побывавший в раскаленных углях печи или костра, то легко представить себе, какие новые свойства приобретет фреза в результате перегрева.

Стоит добавить, что при заточке фрезы, скорость вращения точильного круга или диска и степень нажима инструмента напрямую влияет на нагрев затачиваемых кромок. Если не использовать охлаждающую жидкость, то любой твердосплавный металл превратится в обычный кусок железа, способный деформироваться после небольшой нагрузки. Кстати говоря, именно поэтому рабочий ресурс фрез, сверл и пил после заточки значительно уменьшается.

Почему горит материал

Здесь все предельно ясно: в результате трения фрезы о материал образуется высокая температура, под действием которой древесина начинает выгорать. Чтобы предотвратить данное явление, необходимо уменьшить скорость (частоту) вращения фрезы и увеличить скорость подачи заготовки. Но выполнять эти действия следует при условии, что фреза сохранила свою заточку. В противном случае, нагрузка на нее, или силовой агрегат, значительно возрастет, что может привести к их поломке.

Налипание смол на фрезу

Во многих древесинах содержаться смолы. При изготовлении плитных древесных материалов, таких как ДСП и МДФ, в дополнении используют формальдегидные смолы. В процессе механической обработки этих материалов,  разогретые трением, частички смол закипают, попадают на зубья режущего инструмента и, вместе с пылью, налипают на них. Обычно, это не вызывает существенных проблем, если режим подачи заготовки и скорость резания инструмента подобраны правильно. В противном случае, когда один из параметров рассчитан неправильно, завышена скорость вращения фрезы и обработка ведется на низкой скорости, на резцах инструмента появляется темный смоляной налет. Причем, чем сильнее это несоответствие, тем быстрее он образуется. При этом снижается качество обработки, на ламинированных поверхностях появляются сколы, древесина начинает гореть, инструмент получает дополнительную нагрузку, быстро перегревается и выходит из строя. Поэтому подбор частоты вращения фрезы и скорости подачи материалов является таким важным.

Кроме правильного расчета режима обработки материалов, необходимо уделить внимание уходу за режущим инструментом, то есть своевременно счищать образовавшийся смоляной налет, или смывать его обычной теплой водой.

Расчет скорости (частоты) вращения фрезы

Чтобы сделать правильный расчет скорости вращения фрезы и скорости ее движения необходимо учесть много факторов, в том числе физико-механические свойства материала и инструмента, глубину и ширину обработки и др.

 С другой стороны, такие материалы как МДФ и ДСП обрабатываются намного легче, по сравнению, например с различными металлами. Поэтому за основу можно взять исключительно показатель качества обработки, то есть наличие шероховатостей, гребней, сколов и задиров на обработанной поверхности.

Для более-менее качественной обработки древесно-стружечных ламинированных плит необходимо, чтобы величина подачи на один зуб фрезы (или по-простому, толщина стружки выходящей из под резца) составляла 0,05 – 0,15 мм. Таким образом, обычная двурезцовая фреза за оборот должна срезать 0,1 – 0,3 мм, а за 15000 оборотов – 1500 – 4500 мм. То есть скорость подачи материала на фрезу, при 15000 об/мин, должна составлять 1,5 – 4,5 м/мин, или 25 –75 мм/сек.

Если требуется произвести обработку на низкой скорости подачи, например, при работе ручным фрезером, то расчет скорости вращения фрезы можно сделать исходя из скорости движения фрезера, совершая вычисления в обратном порядке. Допустим, обработка материала ведется со скоростью 10 мм/сек, или 600 мм/мин. При величине подачи на один зуб равной 0,1 мм и работе двурезцовой фрезой необходимая скорость вращения фрезы составит  600/(0,1×2)=3000 об/мин.

Техника безопасности при работе с фрезами

Как правило, производители фрезеровального оборудования и инструмента прилагают к своей продукции инструкции по безопасности и указывают рекомендуемые режимы работы фрез. Ниже, в таблице, представлены безопасные параметры скорости вращения фрезы в зависимости от диаметра.

Диаметр фрезы, мм

Максимальная скорость вращения фрезы, об/мин

До 25

24000

26 – 50

18000

51 – 63

16000

64 – 75

14000

76 – 87

12000

 Другие статьи…