„Zasady doboru trzech elementów w obróbce skrawaniem na obrabiarkach CNC”.
W obróbce skrawaniem metali, prawidłowy dobór trzech elementów obróbki skrawaniem na obrabiarkach CNC – prędkości skrawania, posuwu i głębokości skrawania – ma kluczowe znaczenie. Jest to jeden z głównych tematów kursu podstaw obróbki skrawaniem metali. Poniżej znajduje się szczegółowe omówienie zasad doboru tych trzech elementów.
I. Prędkość skrawania
Prędkość skrawania, czyli prędkość liniowa lub obwodowa (V, metry na minutę), jest jednym z ważnych parametrów w obróbce skrawaniem na obrabiarkach CNC. Aby dobrać odpowiednią prędkość skrawania, należy najpierw uwzględnić wiele czynników.
Prędkość skrawania, czyli prędkość liniowa lub obwodowa (V, metry na minutę), jest jednym z ważnych parametrów w obróbce skrawaniem na obrabiarkach CNC. Aby dobrać odpowiednią prędkość skrawania, należy najpierw uwzględnić wiele czynników.
Materiały narzędziowe
Węglik spiekany: Ze względu na wysoką twardość i dobrą odporność termiczną, możliwe jest osiągnięcie stosunkowo wysokiej prędkości skrawania. Zazwyczaj przekracza ona 100 metrów na minutę. Przy zakupie płytek zazwyczaj podawane są parametry techniczne, aby określić zakres prędkości liniowych, jakie można wybrać podczas obróbki różnych materiałów.
Stal szybkotnąca: W porównaniu z węglikiem spiekanym, stal szybkotnąca charakteryzuje się nieco gorszą wydajnością, a prędkość skrawania może być jedynie stosunkowo niska. W większości przypadków prędkość skrawania stali szybkotnącej nie przekracza 70 metrów na minutę, a zazwyczaj wynosi poniżej 20–30 metrów na minutę.
Węglik spiekany: Ze względu na wysoką twardość i dobrą odporność termiczną, możliwe jest osiągnięcie stosunkowo wysokiej prędkości skrawania. Zazwyczaj przekracza ona 100 metrów na minutę. Przy zakupie płytek zazwyczaj podawane są parametry techniczne, aby określić zakres prędkości liniowych, jakie można wybrać podczas obróbki różnych materiałów.
Stal szybkotnąca: W porównaniu z węglikiem spiekanym, stal szybkotnąca charakteryzuje się nieco gorszą wydajnością, a prędkość skrawania może być jedynie stosunkowo niska. W większości przypadków prędkość skrawania stali szybkotnącej nie przekracza 70 metrów na minutę, a zazwyczaj wynosi poniżej 20–30 metrów na minutę.
Materiały obrabiane
W przypadku materiałów obrabianych o dużej twardości prędkość skrawania powinna być niska. Na przykład w przypadku stali hartowanej, stali nierdzewnej itp., aby zapewnić trwałość narzędzia i jakość obróbki, prędkość V powinna być niższa.
W przypadku materiałów żeliwnych, przy stosowaniu narzędzi węglikowych, prędkość cięcia może wynosić 70 – 80 metrów na minutę.
Stal niskowęglowa charakteryzuje się lepszą obrabialnością, a prędkość cięcia może przekraczać 100 metrów na minutę.
Cięcie metali nieżelaznych jest stosunkowo łatwe, a przy tym można wybierać większe prędkości cięcia, zazwyczaj pomiędzy 100 – 200 metrów na minutę.
W przypadku materiałów obrabianych o dużej twardości prędkość skrawania powinna być niska. Na przykład w przypadku stali hartowanej, stali nierdzewnej itp., aby zapewnić trwałość narzędzia i jakość obróbki, prędkość V powinna być niższa.
W przypadku materiałów żeliwnych, przy stosowaniu narzędzi węglikowych, prędkość cięcia może wynosić 70 – 80 metrów na minutę.
Stal niskowęglowa charakteryzuje się lepszą obrabialnością, a prędkość cięcia może przekraczać 100 metrów na minutę.
Cięcie metali nieżelaznych jest stosunkowo łatwe, a przy tym można wybierać większe prędkości cięcia, zazwyczaj pomiędzy 100 – 200 metrów na minutę.
Warunki przetwarzania
Podczas obróbki zgrubnej głównym celem jest szybkie usuwanie materiału, a wymagania dotyczące jakości powierzchni są stosunkowo niskie. Dlatego prędkość skrawania jest niższa. Podczas obróbki wykańczającej, aby uzyskać dobrą jakość powierzchni, prędkość skrawania powinna być wyższa.
Jeżeli sztywność układu obrabiarki, przedmiotu obrabianego i narzędzia jest niewystarczająca, należy obniżyć prędkość skrawania w celu ograniczenia wibracji i odkształceń.
Jeśli w programie CNC używana jest prędkość obrotowa wrzeciona na minutę, to S należy obliczyć na podstawie średnicy przedmiotu obrabianego i prędkości liniowej skrawania V: S (prędkość obrotowa wrzeciona na minutę) = V (prędkość liniowa skrawania) × 1000 / (3,1416 × średnica przedmiotu obrabianego). Jeśli program CNC używa stałej prędkości liniowej, to S może bezpośrednio wykorzystać prędkość liniową skrawania V (metry na minutę).
Podczas obróbki zgrubnej głównym celem jest szybkie usuwanie materiału, a wymagania dotyczące jakości powierzchni są stosunkowo niskie. Dlatego prędkość skrawania jest niższa. Podczas obróbki wykańczającej, aby uzyskać dobrą jakość powierzchni, prędkość skrawania powinna być wyższa.
Jeżeli sztywność układu obrabiarki, przedmiotu obrabianego i narzędzia jest niewystarczająca, należy obniżyć prędkość skrawania w celu ograniczenia wibracji i odkształceń.
Jeśli w programie CNC używana jest prędkość obrotowa wrzeciona na minutę, to S należy obliczyć na podstawie średnicy przedmiotu obrabianego i prędkości liniowej skrawania V: S (prędkość obrotowa wrzeciona na minutę) = V (prędkość liniowa skrawania) × 1000 / (3,1416 × średnica przedmiotu obrabianego). Jeśli program CNC używa stałej prędkości liniowej, to S może bezpośrednio wykorzystać prędkość liniową skrawania V (metry na minutę).
II. Prędkość posuwu
Prędkość posuwu, znana również jako prędkość posuwu narzędzia (F), zależy głównie od wymagań dotyczących chropowatości powierzchni obrabianego przedmiotu.
Prędkość posuwu, znana również jako prędkość posuwu narzędzia (F), zależy głównie od wymagań dotyczących chropowatości powierzchni obrabianego przedmiotu.
Obróbka wykończeniowa
Podczas obróbki wykańczającej, ze względu na wysokie wymagania dotyczące jakości powierzchni, posuw powinien być niewielki, zazwyczaj 0,06–0,12 mm/obrót wrzeciona. Pozwala to uzyskać gładką powierzchnię i zmniejszyć jej chropowatość.
Podczas obróbki wykańczającej, ze względu na wysokie wymagania dotyczące jakości powierzchni, posuw powinien być niewielki, zazwyczaj 0,06–0,12 mm/obrót wrzeciona. Pozwala to uzyskać gładką powierzchnię i zmniejszyć jej chropowatość.
Obróbka zgrubna
Podczas obróbki zgrubnej głównym zadaniem jest szybkie usunięcie dużej ilości materiału, a posuw może być większy. Wartość posuwu zależy głównie od wytrzymałości narzędzia i zazwyczaj przekracza 0,3.
Jeśli główny kąt przyłożenia narzędzia jest duży, wytrzymałość narzędzia ulegnie pogorszeniu i w tym przypadku prędkość posuwu nie może być zbyt duża.
Ponadto należy również uwzględnić moc obrabiarki oraz sztywność przedmiotu obrabianego i narzędzia. Jeśli moc obrabiarki jest niewystarczająca lub sztywność przedmiotu obrabianego i narzędzia jest niska, należy również odpowiednio zmniejszyć prędkość posuwu.
Program CNC wykorzystuje dwie jednostki posuwu: mm/minutę i mm/obrót wrzeciona. W przypadku użycia jednostki mm/minutę, można ją przeliczyć według wzoru: posuw na minutę = posuw na obrót × prędkość obrotowa wrzeciona na minutę.
Podczas obróbki zgrubnej głównym zadaniem jest szybkie usunięcie dużej ilości materiału, a posuw może być większy. Wartość posuwu zależy głównie od wytrzymałości narzędzia i zazwyczaj przekracza 0,3.
Jeśli główny kąt przyłożenia narzędzia jest duży, wytrzymałość narzędzia ulegnie pogorszeniu i w tym przypadku prędkość posuwu nie może być zbyt duża.
Ponadto należy również uwzględnić moc obrabiarki oraz sztywność przedmiotu obrabianego i narzędzia. Jeśli moc obrabiarki jest niewystarczająca lub sztywność przedmiotu obrabianego i narzędzia jest niska, należy również odpowiednio zmniejszyć prędkość posuwu.
Program CNC wykorzystuje dwie jednostki posuwu: mm/minutę i mm/obrót wrzeciona. W przypadku użycia jednostki mm/minutę, można ją przeliczyć według wzoru: posuw na minutę = posuw na obrót × prędkość obrotowa wrzeciona na minutę.
III. Głębokość cięcia
Głębokość skrawania, to znaczy głębokość skrawania, ma różne możliwości wyboru podczas obróbki wykańczającej i zgrubnej.
Głębokość skrawania, to znaczy głębokość skrawania, ma różne możliwości wyboru podczas obróbki wykańczającej i zgrubnej.
Obróbka wykończeniowa
Podczas obróbki wykańczającej wartość ta zazwyczaj może być mniejsza niż 0,5 (wartość promienia). Mniejsza głębokość skrawania może zapewnić jakość obrabianej powierzchni oraz zmniejszyć jej chropowatość i naprężenia szczątkowe.
Podczas obróbki wykańczającej wartość ta zazwyczaj może być mniejsza niż 0,5 (wartość promienia). Mniejsza głębokość skrawania może zapewnić jakość obrabianej powierzchni oraz zmniejszyć jej chropowatość i naprężenia szczątkowe.
Obróbka zgrubna
Podczas obróbki zgrubnej głębokość skrawania należy określić w zależności od stanu przedmiotu obrabianego, narzędzia i obrabiarki. W przypadku małej tokarki (o maksymalnej średnicy obróbki poniżej 400 mm) toczącej stal nr 45 w stanie normalizowanym, głębokość skrawania w kierunku promieniowym zazwyczaj nie przekracza 5 mm.
Należy zauważyć, że jeśli zmiana prędkości obrotowej wrzeciona tokarki odbywa się za pomocą standardowej regulacji prędkości obrotowej z konwersją częstotliwości, to przy bardzo niskiej prędkości obrotowej wrzeciona (poniżej 100–200 obr./min) moc wyjściowa silnika ulegnie znacznemu obniżeniu. W takim przypadku możliwe jest uzyskanie jedynie bardzo małej głębokości skrawania i prędkości posuwu.
Podczas obróbki zgrubnej głębokość skrawania należy określić w zależności od stanu przedmiotu obrabianego, narzędzia i obrabiarki. W przypadku małej tokarki (o maksymalnej średnicy obróbki poniżej 400 mm) toczącej stal nr 45 w stanie normalizowanym, głębokość skrawania w kierunku promieniowym zazwyczaj nie przekracza 5 mm.
Należy zauważyć, że jeśli zmiana prędkości obrotowej wrzeciona tokarki odbywa się za pomocą standardowej regulacji prędkości obrotowej z konwersją częstotliwości, to przy bardzo niskiej prędkości obrotowej wrzeciona (poniżej 100–200 obr./min) moc wyjściowa silnika ulegnie znacznemu obniżeniu. W takim przypadku możliwe jest uzyskanie jedynie bardzo małej głębokości skrawania i prędkości posuwu.
Podsumowując, prawidłowy dobór trzech elementów obróbki skrawaniem na obrabiarkach CNC wymaga kompleksowego rozważenia wielu czynników, takich jak materiały narzędzi, materiały obrabianego przedmiotu oraz warunki obróbki. W praktyce, w celu poprawy wydajności obróbki, zapewnienia jakości obróbki i wydłużenia żywotności narzędzia, należy wprowadzać odpowiednie korekty. Jednocześnie operatorzy powinni stale zdobywać doświadczenie i znać charakterystykę różnych materiałów oraz technologii obróbki, aby móc lepiej dobierać parametry skrawania i zwiększać wydajność obróbki na obrabiarkach CNC.