W obróbce CNC , znajomość posuwu i prędkości skrawania jest kluczowa dla uzyskania najwyższej wydajności obróbki . Te dwa ważne parametry obróbki stanowią podstawę precyzyjnego wytwarzania części i zwiększenia produktywności. W tym poradniku omówię, czym są, dlaczego są ważne i jak ze sobą współdziałają. Mam nadzieję, że dzięki doskonaleniu tych parametrów, poprawię swoje umiejętności w zakresie obróbki CNC i osiągnę spójne, wysokiej jakości rezultaty.
Co to jest prędkość posuwu?
Prędkość posuwu pokazuje, jak szybko narzędzie skrawające przesuwa się przez materiał podczas obróbki. Obrabiacze mierzą ją w milimetrach na minutę (mm/min) lub calach na minutę (IPM). Prędkość ta wpływa również na jakość wykończonej powierzchni i szybkość usuwania materiału.
Co to jest prędkość cięcia?
Prędkość skrawania mówi nam, jak szybko obrabiany przedmiot i narzędzie poruszają się względem siebie podczas obróbki. Mierzy się ją w stopach na minutę (ft/min) lub metrach na minutę (m/min). Wpływa ona na to, jak gorący staje się proces, jak długo wytrzymują narzędzia i jak gładka staje się końcowa powierzchnia.
Główne czynniki, które operatorzy maszyn powinni brać pod uwagę przy określaniu najlepszej prędkości posuwu:
Wybierając odpowiednią prędkość posuwu, należy wziąć pod uwagę szereg istotnych czynników.
1. Wykończenie powierzchni
Wybrana prędkość posuwu będzie miała bezpośredni wpływ na gładkość końcowej powierzchni. Wolniejsze prędkości posuwu od 0.01 do 0.05 mm/obr. tworzą gładsze powierzchnie, które są idealne do prac wykończeniowych. Szybsze prędkości pozostawiają bardziej widoczne ślady na powierzchni.
2. Produktywność
Wyższe prędkości posuwu zwiększają wydajność i szybciej usuwają materiał. W przypadku normalnego zgrubnego cięcia, prędkości posuwu od 0.05 do 0.5 mm/obr. będą działać najlepiej, aby zwiększyć wydajność, a narzędzia pozostaną w dobrym stanie. Pamiętaj jednak, że szybsze prędkości nie zawsze są lepsze, ponieważ musisz zrównoważyć prędkość z zużyciem narzędzia i jakością powierzchni.
3. Ograniczenie szybkości podawania
Każda maszyna ma swoje ograniczenia co do szybkości, z jaką może pracować. Z tego powodu podstawowe tokarki oferują mniej opcji prędkości. Z drugiej strony maszyny CNC mają regulowane prędkości od 20 do 200 m/min, co zależy od tego, co robisz.
4. Szerokość cięcia
Jeśli prędkość posuwu ulega zmianie, szerokość cięcia również ulega zmianie. Możesz zwiększyć prędkość posuwu, gdy musisz przeciąć przedmiot obrabiany o mniej niż połowę średnicy narzędzia. Cięcia o większej szerokości wymagają mniejszej prędkości posuwu, aby oszczędzać narzędzia i całkowicie usuwać materiał.
5. Możliwości obrabiarki
Większe prędkości podawania spowodują większe drgania podczas cięcia. Każda maszyna ma pewne ograniczenia dotyczące tego, ile drgań może wytrzymać. Musisz dopasować prędkość podawania do tego, co Twoja maszyna może bezpiecznie wytrzymać, aby uniknąć problemów.
6. Geometria narzędzia tnącego
Konstrukcja i kształt narzędzia tnącego wpływają na szybkość posuwu. Narzędzia wykonane z twardszych materiałów, takich jak węglik spiekany, mogą obsługiwać wyższe szybkości posuwu. Liczba krawędzi tnących również ma znaczenie, ponieważ decyduje o ilości materiału, który można łatwo usunąć.
Jak wybrać optymalną prędkość skrawania?
Wybór właściwej prędkości skrawania jest ważny w operacjach obróbki skrawaniem. Wiele aspektów współpracuje ze sobą, aby znaleźć najlepszą prędkość skrawania dla konkretnego przedmiotu obrabianego
Wytrzymałość narzędzia tnącego
Wytrzymałość materiału narzędzia skrawającego wyznacza maksymalną prędkość obrotową dla bezpiecznej pracy. Nowoczesne narzędzia, takie jak sześcienny azotek boru (CBN) i diament polikrystaliczny (PCD), mogą pracować 5 razy szybciej niż stal szybkotnąca (HSS). Narzędzia węglikowe również pracują 3 razy szybciej niż narzędzia HSS. Twoje narzędzia wymagają wyjątkowej odporności na ciepło i twardości, aby służyły dłużej, ponieważ duża prędkość skrawania wiąże się z większym nagrzewaniem i wibracjami.
Twardość przedmiotu obrabianego
Twardość materiału obrabianego przedmiotu również wpływa na wybór prędkości. Będziesz musiał ciąć twarde materiały, takie jak tytan, przy niższych prędkościach, zwykle poniżej 60 m/min. Miękkie materiały, takie jak aluminium, mogą wytrzymać prędkości do 500 m/min. Oznacza to, że twarde materiały wymagają niskich prędkości cięcia, aby uchronić narzędzia przed zbyt szybkim zużyciem.
Żywotność narzędzia
Wybór prędkości skrawania ma bezpośredni wpływ na trwałość narzędzia. Ciepło gromadzi się szybciej przy dużej prędkości, co powoduje szybsze zużycie narzędzia. Zbyt wolne skrawanie może również uszkodzić narzędzia lub sprawić, że proces skrawania będzie mniej produktywny. Najlepszym podejściem jest znalezienie prędkości, która zapewni Ci dobrą wydajność i sprawi, że Twoje narzędzia będą działać dłużej.
Narzędzie tnące Materiał
Różne materiały narzędziowe mogą obsługiwać różne maksymalne prędkości. Narzędzia HSS działają najlepiej w zakresie od 20 do 40 m/min, podczas gdy narzędzia węglikowe mogą pracować znacznie szybciej, tj. do 200 m/min. Do produkcji na dużą skalę przydatne są nowoczesne materiały, takie jak narzędzia diamentowe i bor sześcienny, ponieważ mogą obsługiwać prędkości około 500 m/min.
Różnice pomiędzy szybkością posuwu i prędkością skrawania
Prędkość posuwu i prędkość skrawania służą różnym celom i w różny sposób wpływają na operacje obróbki.
- Jednostki miary: Jednostką prędkości posuwu jest milimetr na minutę (mm/min) lub cale na minutę (IPM), a jednostką prędkości skrawania są metry na minutę (m/min) lub stopy powierzchniowe na minutę (SFM).
- Typ ruchu: Obrotowy ruch narzędzia definiuje prędkość skrawania. Z drugiej strony prędkość posuwu to ruch przedmiotu obrabianego w linii prostej.
- Wpływ na materiał: Prędkość posuwu ma wpływ na jakość wykończonej powierzchni i sposób tworzenia się wiórów. Prędkość skrawania powoduje zużycie narzędzi ze względu na wytwarzanie ciepła.
- Typ operacji: Podczas toczenia prędkość posuwu zmienia się w zależności od etapu obróbki, ale prędkość skrawania pozostaje taka sama
- Jakość powierzchni: Prędkość posuwu tworzy określone wzory na wykończonej powierzchni. Z drugiej strony, ciepło prędkości cięcia wpływa na to, jak gładka staje się powierzchnia.
- Kontrola procesu: posuw ustawia, ile materiału narzędzie usuwa w każdym przejściu. A prędkość, z jaką materiał jest usuwany, zależy od prędkość cięcia.
- Regulacja parametrów: Prędkość posuwu jest kontrolowana poprzez zmianę ruchu osi. Natomiast w przypadku prędkości skrawania, prędkość wrzeciona ją reguluje.
- Żywotność narzędzia: Duże prędkości posuwu mogą powodować pękanie narzędzi na skutek naprężeń mechanicznych. Duże prędkości skrawania powodują uszkodzenia narzędzi pod wpływem ciepła.
- Równowaga produktywności: Prędkość posuwu kontroluje ilość usuwanego materiału, a prędkość skrawania decyduje o szybkości pracy maszyny.
- Ograniczenia maszyny: Możliwość maszyny do poruszania się wzdłuż jej osi ogranicza prędkość posuwu. A moc wrzeciona ogranicza prędkość skrawania.
| Parametr | posuw | Szybkość cięcia |
|---|---|---|
| Jednostki miary | IPM lub mm/min | SFM lub m/min |
| Typ ruchu | Liniowy ruch przedmiotu obrabianego | Ruch obrotowy narzędzia |
| Rodzaj operacji | Różni się w zależności od etapu | Pozostaje stała |
| Wpływ materiału | Wpływa na wykończenie powierzchni | Powoduje zużycie narzędzi |
| Jakość powierzchni | Tworzy wzory powierzchniowe | Wpływa na gładkość powierzchni |
| Kontrola procesu | Materiał na przejście | Szybkość usuwania materiału |
| Regulacja parametrów | Sterowanie ruchem osi | Regulacja prędkości wrzeciona |
| Żywotność narzędzia | Uszkodzenia mechaniczne | Zużycie spowodowane ciepłem |
| Równowaga produktywności | Kontrola objętości materiału | Wydajność obróbki |
| Ograniczenia maszyny | Pojemność ruchu osi | Ograniczenie mocy wrzeciona |
Jak obliczyć prędkość posuwu w operacjach obróbki skrawaniem?
Obliczanie szybkości posuwu wykorzystuje prosty wzór: Szybkość posuwu = (Prędkość wrzeciona × Liczba ostrzy) / 1000. W przypadku operacji toczenia mierzymy szybkość posuwu w milimetrach na obrót lub calach na obrót. Ostateczne obliczenie musi uwzględniać trzy główne aspekty, tj. typ narzędzia, materiał obrabianego przedmiotu i wymagane wykończenie powierzchni.
Jaki jest wzór na obliczenie prędkości skrawania?
Obliczenia prędkości skrawania różnią się w zależności od systemu pomiarowego. W przypadku jednostek metrycznych użyj:
Vc = (π × D × N) / 1000
Gdzie: Vc = Prędkość skrawania (m/min),
π = Pi (około 3.14159),
D = Średnica przedmiotu obrabianego (mm),
N = Prędkość wrzeciona (obr./min)
W przypadku miar imperialnych wzór ten zmienia się na:
Vc = (π × D × N) / 12
Gdzie: Vc = Prędkość skrawania (SFM),
D = Średnica przedmiotu obrabianego (cale)
Uwaga: W obliczeniach wykonywanych podczas frezowania należy posługiwać się średnicą narzędzia, a nie średnicą przedmiotu obrabianego.
Określanie prędkości skrawania w stosunku do prędkości posuwu
Prawidłowa równowaga między prędkością skrawania a określeniem szybkości posuwu zaczyna się od wyboru odpowiedniej głębokości skrawania. Wybór ten zależy od jakości narzędzia i materiału. Ustaw szybkość posuwu na podstawie stabilności maszyny i pożądanego wykończenia powierzchni. Prędkość skrawania należy zmienić po tym, aby materiał mógł zostać usunięty w najlepszy sposób, a żywotność narzędzia zmaksymalizowana. Pamiętaj, że twarde materiały wymagają niskich ustawień dla tych parametrów, a miękkie materiały mogą wytrzymać wyższe wartości. Te zmiany pomagają kontrolować ciepło i prawidłowe formowanie wiórów.
Interakcja prędkości posuwu i prędkości skrawania
W procesie skrawania występują dwa główne ruchy. Prędkość skrawania inicjuje ruch główny, który usuwa materiał poprzez siłę ściskającą. Prędkość posuwu kontroluje ruch narzędzia na powierzchni przedmiotu obrabianego. Ruchy te łączą się, tworząc ciągłe wióry. Każdy rodzaj operacji obróbki skrawaniem wymaga innej intensywności ruchu posuwu, aby uzyskać najlepsze rezultaty.
Ścieżka nieliniowa
Podczas obróbki prędkości posuwu zwykle poruszają się po liniach prostych, ale w przypadku cięć kołowych lub łukowych narzędzie podąża za zakrzywionymi ścieżkami. Ta zmiana trajektorii zwiększa się wraz ze wzrostem głębokości cięcia. Kąt styku narzędzia z materiałem staje się większy, w szczególności w przypadku cięcia narożników wewnętrznych. Narzędzie ma tutaj większy kontakt z materiałem niż w przypadku narożników zewnętrznych. Te zmiany bezpośrednio wpływają na jakość wykończenia powierzchni i precyzję cięcia.
Wniosek
Właściwa równowaga między prędkością skrawania a posuwem prowadzi do udanej obróbki. Powinieneś znać wiele aspektów, takich jak materiał obrabianego przedmiotu, konstrukcja narzędzia skrawającego i zdolność maszyny do obsługi materiału. Możesz wykonać najlepszą obróbkę, gdy naprawdę wiesz, jak te dwa elementy ze sobą współpracują.
FAQ
Jak prędkość skrawania i posuw wpływają na jakość i wydajność obróbki CNC?
Połączenie prędkości cięcia i szybkości posuwu określa, jak szybko możesz usunąć materiał i jaki rodzaj wykończenia powierzchni uzyskasz. Duża prędkość może zwiększyć tempo produkcji, ale może to spowodować szybsze zużycie narzędzi. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, wybierz szybkości posuwu, które równoważą jakość powierzchni i prędkość w ramach możliwości Twojej maszyny.
Jak zmiana prędkości posuwu wpływa na grubość wióra?
Prędkość posuwu bezpośrednio wpływa na grubość wióra, ponieważ szybkie prędkości posuwu tworzą sztywniejsze i grubsze wióry, które łatwiej się łamią. Wióry stają się elastyczne i cieńsze, gdy zwalniasz prędkość posuwu. To sprawia, że trudniej je czysto łamać. Te zmiany wpłyną na ostateczną jakość powierzchni i szybkość usuwania.
Który materiał zapewnia najwyższą prędkość skrawania i najlepszą wydajność obróbki?
W przypadku powszechnie stosowanych materiałów aluminium umożliwia najszybsze cięcie. Można je obrabiać z prędkością od 100 do 500 SFM, ponieważ jest łatwe do cięcia i miękkie.
Jakie są konsekwencje stosowania bardzo dużej prędkości skrawania?
Zbyt szybkie działanie maszyny może powodować nadmierne nagrzewanie. Może to zapoczątkować wiele problemów, takich jak uszkodzenie przedmiotu obrabianego przez ciepło, szybkie zużycie narzędzi i pogorszenie wykończenia powierzchni. To zwiększy Twoje wydatki.
