Швидкість обертання фрези - Майстерня МДФ
Чому швидко тупиться фреза? Від чого відбувається обвуглювання оброблюваного матеріалу (ДСП, МДФ чи дерева) після обробки фрезою? Чому горить фреза? Як запобігти налипанню смол на різальні кромки фрези? Відповідь на перераховані вище питання одна – неправильно підібрана швидкість (частота) обертання фрези.
Сучасне фрезерувальне обладнання для обробки плитних матеріалів ЛДСП або МДФ оснащене двигунами, що дозволяють досягти швидкості обертання шпинделя понад 20 000 об/хв. З одного боку, це впливає на продуктивність обладнання, оскільки збільшується швидкість руху інструменту або швидкість подачі заготовки. З іншого боку зростає якість обробки: зменшується ймовірність підняття ворсу на МДФ, появи задир на деревині та сколів на ламінованому ДСП.
За звичкою, від незнання, або просто від лінощів, щоб не забивати голову усілякими інструкціями з експлуатації, режимами обробки та іншими премудростями, швидкість обертання фрези встановлюється на максимальний рівень, на якому і проводиться обробка всіх матеріалів підряд усіма наявними фрезами. У цьому й полягає головна причина всіх бід.
Справа в тому, що при високій швидкості (частоті) обертання фрези і низької швидкості подачі заготовки, ріжуча кромка фрези більшу частину часу працює вхолосту, і замість того, щоб зрізати чергову стружку з оброблюваного матеріалу, вона даремно треться про нього. Всім відомо, що відбувається внаслідок тертя – нагрівання. Причому, чим вища швидкість обертання фрези, тим інтенсивніше тертя, і тим сильніше гріється фреза.
Здавалося б, що тут особливого? Ну гріється. Якщо взяти долоню, то рука терпить. А що стане металу?! І всеж…
Чому горить і швидко тупиться фреза
Тепло, що виникає в результаті тертя різців фрези про матеріал, поступово рівномірно розподіляється по всьому корпусу. Тому при короткочасній роботі нагрівання практично не відчувається. Однак у процесі обробки матеріалів саме на ріжучих кромках температура досягає максимальних рівнів. І чим вища швидкість обертання фрези, тим сильніше тертя та нагрівання кромок.
Особливо це видно на фрезах великого діаметру. Тут лінійна швидкість переміщення зовнішньої частини ріжучої кромки щодо матеріалу набагато вища. У результаті, краї фрези розжарюються і, після остигання, темніють із сизим відливом, але це правильний ознака те, що метал був нагрітий до тієї міри, коли він починає змінювати свої характеристики. Говорячи науковими термінами, у металі вигоряє вуглецева складова, яка надає йому властивостей жорсткості. Якщо згадати яким м'яким і податливим стає звичайний цвях, що побував у розпеченому вугіллі печі або багаття, то легко уявити собі, які нові властивості придбає фреза в результаті перегріву.
Варто додати, що при заточуванні фрези, швидкість обертання точильного кола або диска і ступінь натиску інструменту безпосередньо впливає на нагрівання кромок, що заточуються. Якщо не використовувати рідину, що охолоджує, то будь-який твердосплавний метал перетвориться на звичайний шматок заліза, здатний деформуватися після невеликого навантаження. До речі, саме тому робочий ресурс фрез, свердел і пив після заточування значно зменшується.
Чому горить матеріал
Тут все гранично ясно: в результаті тертя фрези про матеріал утворюється висока температура, під дією якої деревина починає вигоряти. Щоб запобігти цьому явищу, необхідно зменшити швидкість (частоту) обертання фрези та збільшити швидкість подачізаготівлі. Але виконувати ці дії слід за умови, що фреза зберегла своє заточування. В іншому випадку, навантаження на неї, або силовий агрегат, значно зросте, що може призвести до їхньої поломки.
Налипання смол на фрезу
У багатьох деревинах містяться смоли. При виготовленні плитних деревних матеріалів, таких як ДСП та МДФ, у додатку використовують формальдегідні смоли. У процесі механічної обробки цих матеріалів, розігріті тертям, частинки смол закипають, потрапляють на зуби ріжучого інструменту і разом з пилом налипають на них. Зазвичай це не викликає суттєвих проблем, якщо режим подачі заготовки та швидкість різання інструменту підібрані правильно. В іншому випадку, коли один із параметрів розрахований неправильно, завищена швидкість обертання фрези та обробка ведеться на низькій швидкості, на різцях інструменту з'являється темний смоляний наліт. Причому, чим сильніша ця невідповідність, тим швидше він утворюється. При цьому знижується якість обробки, на поверхнях, що ламінують, з'являються сколи, деревина починає горіти, інструмент отримує додаткове навантаження, швидко перегрівається і виходить з ладу. Тому підбір частоти обертання фрези та швидкості подачі матеріалів є таким важливим.
Крім правильного розрахунку режиму обробки матеріалів, необхідно приділити увагу догляду за різальним інструментом, тобто своєчасно зчищати смоляний наліт, що утворився, або змивати його звичайною теплою водою.
Розрахунок швидкості (частоти) обертання фрези
Щоб зробити правильний розрахунок швидкості обертання фрези та швидкості її руху необхідно врахувати багато факторів, у тому числі фізико-механічні властивості матеріалу та інструменту, глибину та ширину обробки та ін.
З іншого боку, такі матеріали якМДФ та ДСП обробляються набагато легше, порівняно, наприклад, з різними металами. Тому за основу можна взяти виключно показник якості обробки, тобто наявність шорсткості, гребенів, сколів та задирок на обробленій поверхні.
Для більш-менш якісної обробки деревинно-стружкових ламінованих плит необхідно, щоб величина подачі на один зуб фрези (або по-простому, товщина стружки, що виходить з-під різця) становила 0,05 – 0,15 мм. Отже, звичайна двурезцовая фреза за оборот має зрізати 0,1 – 0,3 мм, а й за 15000 оборотів – 1500 – 4500 мм. Тобто швидкість подачі матеріалу на фрезу, при 15000 об/хв, повинна становити 1,5-4,5 м/хв, або 25-75 мм/сек.
Якщо потрібно зробити обробку на низькій швидкості подачі, наприклад, при роботі ручним фрезером, то розрахунок швидкості обертання фрези можна зробити виходячи зі швидкості руху фрезера, здійснюючи обчислення у зворотному порядку. Допустимо, обробка матеріалу ведеться зі швидкістю 10 мм/сек, або 600 мм/хв. При величині подачі на один зуб дорівнює 0,1 мм та роботі дворізцевою фрезою необхідна швидкість обертання фрези складе 600/(0,1 × 2)=3000 об/хв.
Техніка безпеки під час роботи з фрезами
Діаметр фрези, мм
Максимальна швидкість обертання фрези, об/хв