Почему возникает биение при обработке на станках с ЧПУ и как его избежать

• Введение
• Основные факторы, влияющие на биение
• Виды держателей и их особенности
• Влияние инструмента на биение и вибрации
• Рекомендации по вылету для расточных державок
• Борьба с вибрацией при обработке
• Заключение

---

Введение

Биение — одна из наиболее сложных проблем, с которыми сталкиваются в процессе металлообработки. Главная его особенность заключается в том, что оно практически незаметно во время работы: проявляется дефект уже после изготовления детали, когда исправить что-либо зачастую невозможно.

По сути, биение представляет собой отклонение режущего инструмента при вращении, что приводит к неравномерному распределению нагрузки на инструмент и заготовку.

Последствия биения — это преждевременный износ инструмента, снижение точности и качества готовых деталей, а также рост производственных затрат из-за брака и необходимости замены заготовки.

---

Основные факторы, влияющие на биение

Качество и надежность крепления инструмента. Чем точнее зафиксирован инструмент в держателе, тем меньше риск возникновения биения. При выборе фрезерного патрона учитывают:

• силу зажима;
• жесткость конструкции;
• балансировку для работы на высоких оборотах;
• передача крутящего момента.

Для черновой и получистовой обработки ключевым параметром является усилие зажима и способность держателя передавать большой крутящий момент.

Для чистовой обработки главным критерием выступает минимальное биение, так как именно оно определяет точность и качество поверхности.

---

Виды держателей и их особенности

1. Гидравлические патроны — обеспечивают постоянное усилие зажима, защищают инструмент от вытягивания, гарантируют высокую точность биения и надежную передачу крутящего момента.
2. Термозажимные патроны — отличаются высокой точностью и надежностью закрепления, особенно на высоких скоростях.
3. Цанговые ER-патроны — универсальны за счет сменных цанг, но ограничены в передаче крутящего момента и точности.
4. Патроны Weldon — хорошо передают крутящий момент, но обладают низкой точностью, что может негативно влиять на стойкость инструмента и качество поверхности.

---

Влияние инструмента на биение и вибрации

Величина биения во многом определяется геометрией инструмента, его массой и общей длиной наладки. С ростом вылета и длины сборки, жесткость системы снижается, что приводит к увеличению отклонения и вибраций во время обработки.

Для повышения жесткости и минимизации отжатия инструмента рекомендуется использовать наладку с минимально возможной длиной. Практически это означает, что сокращение длины наладки на 20% может снизить величину отжатия примерно на 50%, что существенно повышает стабильность процесса резания.

---

Рекомендации по вылету для расточных державок

• При использовании инструмента со стальным корпусом вылет не должен превышать 4×D;
• для инструмента с корпусом из твердого сплава допустимый вылет увеличивается до 6×D.

Необходимо учитывать, что для всех типов державок длина части инструмента, закрепленной в станке, должна составлять не менее 4×D.

Борьба с вибрацией при обработке

Биение инструмента напрямую связано с возникновением вибраций, которые ухудшают шероховатость поверхности, снижают стойкость режущих пластин и приводят к неустойчивости процесса резания.

Рекомендации по снижению вибраций

• Угол при вершине и вспомогательный угол в плане.

  

  Рекомендуется выбирать пластины с минимально возможным углом при вершине (V — 35°, D — 55°, T — 60°). Пластины формы C, S, W и R нежелательны при риске вибраций.

• Угол в плане.

  

  Оптимально направлять силы резания в осевом направлении, так как радиальные усилия вызывают отжатие и вибрации. Применение инструмента с углом в плане около 90° позволяет перенаправить основную нагрузку вдоль оси шпинделя.

• Радиус пластины.

  

  При риске вибрации предпочтительнее минимальный радиус при вершине. При выборе глубины резания всегда необходимо следить за тем, чтобы глубина резания была больше радиуса пластины.

---

Заключение

Минимизация биения является одним из ключевых условий стабильного и качественного процесса обработки. Правильный выбор держателя, закрепление инструмента, а также оптимальная геометрия позволяют существенно снизить биение и связанные с ним вибрации.

Все это обеспечивает:

• увеличение стойкости инструмента;
• повышение качества обрабатываемых поверхностей;
• снижение производственных затрат.