В станках с ЧПУ знание скорости подачи и скорости резания является ключом к максимальной эффективности обработки . Эти два важных параметра обработки лежат в основе изготовления точных деталей и повышения производительности. В этом руководстве я расскажу, что это такое, почему они важны и как они взаимодействуют. Я надеюсь, что, освоив эти параметры, я улучшу свои навыки работы с ЧПУ и буду получать стабильно высококачественные результаты.
Что такое скорость подачи?
Скорость подачи показывает, насколько быстро режущий инструмент проходит через материал во время обработки. Механики измеряют ее в миллиметрах в минуту (мм/мин) или дюймах в минуту (IPM). Эта скорость влияет на качество готовой поверхности и скорость удаления материала.
Что такое скорость резки?
Скорость резания показывает, насколько быстро заготовка и инструмент движутся относительно друг друга во время обработки. Она измеряется в футах в минуту (фут/мин) или метрах в минуту (м/мин). Она влияет на то, насколько горячим становится процесс, как долго служат инструменты и насколько гладкой становится конечная поверхность.
Основные факторы, которые учитывают операторы при определении оптимальной скорости подачи:
При выборе правильной скорости подачи следует учитывать ряд важных факторов.
1. Обработка поверхности
Скорость подачи, которую вы выберете, напрямую повлияет на гладкость вашей конечной поверхности. Более медленные скорости подачи от 0.01 до 0.05 мм/об создают более гладкие поверхности, которые идеально подходят для финишной обработки. Более высокие скорости оставляют более заметные следы на поверхности.
2. Производительность
Более высокие скорости подачи увеличивают производительность и удаляют материал быстрее. Для обычной черновой резки скорости подачи от 0.05 до 0.5 мм/об будут работать лучше всего для увеличения производительности, а инструменты также останутся в хорошем состоянии. Но помните, что более высокие скорости не всегда лучше, поскольку вам нужно сбалансировать скорость с износом инструмента и качеством поверхности.
3. Ограничение скорости подачи
У каждого станка есть свой предел скорости работы. Из-за этого базовые токарные станки дают вам меньше вариантов скорости. С другой стороны, станки с ЧПУ имеют регулируемую скорость от 20 до 200 м/мин, что зависит от того, что вы делаете.
4. Ширина реза
Если скорость подачи изменяется, то ширина реза также изменяется. Вы можете увеличить скорость подачи, когда вам нужно отрезать заготовку меньше половины диаметра инструмента. Для разрезов с большей шириной требуются меньшие скорости подачи, чтобы сэкономить инструменты и полностью удалить материал.
5. Возможности станка
Более высокие скорости подачи приведут к большей вибрации при резке. У каждого станка есть определенные ограничения по уровню вибрации, которую он может выдержать. Вы должны сопоставить скорость подачи с тем, с чем ваш станок может безопасно справиться, чтобы избежать проблем.
6. Геометрия режущего инструмента
Конструкция и форма режущего инструмента влияют на скорость подачи. Инструменты из более твердых материалов, таких как карбид, могут работать с более высокими скоростями подачи. Количество режущих кромок также имеет значение, поскольку оно определяет количество материала, которое вы можете легко удалить.
Как выбрать оптимальную скорость резки?
Выбор правильной скорости резания важен при обработке. Многие аспекты работают вместе, чтобы найти наилучшую скорость резания для вашей конкретной заготовки
Прочность режущего инструмента
Прочность материала режущего инструмента определяет максимальную скорость вращения для безопасной работы. Современные инструменты, такие как кубический нитрид бора (CBN) и поликристаллический алмаз (PCD), могут работать в 5 раз быстрее, чем быстрорежущая сталь (HSS). Твердосплавные инструменты также работают в 3 раза быстрее, чем инструменты из быстрорежущей стали. Вашим инструментам необходима исключительная термостойкость и твердость, чтобы прослужить дольше, поскольку высокая скорость вращения приводит к большему нагреву и вибрации.
Твердость заготовки
Твердость материала заготовки также влияет на выбор скорости. Вам нужно будет резать твердые материалы, такие как титан, на более низких скоростях, обычно ниже 60 м/мин. Мягкие материалы, такие как алюминий, могут выдерживать скорости до 500 м/мин. Это означает, что твердые материалы нуждаются в низких скоростях резки, чтобы защитить ваши инструменты от слишком быстрого износа.
Срок службы инструмента
Выбор скорости резки напрямую влияет на долговечность инструмента. На высокой скорости тепло накапливается быстрее, что приводит к более быстрому износу инструмента. Слишком медленная резка также может повредить инструменты или сделать процесс резки менее производительным. Лучший подход — найти скорость, которая обеспечивает хорошую производительность и продлевает срок службы инструментов.
Материал режущего инструмента
Различные материалы инструментов могут выдерживать различные максимальные скорости. Инструменты HSS лучше всего работают на скоростях от 20 до 40 м/мин, в то время как твердосплавные инструменты могут работать намного быстрее, т. е. до 200 м/мин. Для производства в больших масштабах полезны современные материалы, такие как алмазные инструменты и кубический бор, поскольку они могут выдерживать скорости около 500 м/мин.
Различия между скоростью подачи и скоростью резания
Скорость подачи и скорость резания используются для разных целей и по-разному влияют на операции обработки.
- Единицы измерения: Единицами измерения скорости подачи являются миллиметры в минуту (мм/мин) или дюймы в минуту (IPM), а скорости резания — метры в минуту (м/мин) или футы поверхности в минуту (SFM).
- Тип движения: Вращательное движение инструмента определяет скорость резания. С другой стороны, скорость подачи — это движение заготовки по прямой линии.
- Воздействие на материал: Скорость подачи влияет на качество готовой поверхности и образование стружки. Скорость резки приводит к износу инструментов из-за выделения тепла.
- Вид: При токарной обработке скорость подачи меняется в зависимости от того, на каком этапе обработки вы находитесь, но скорость резания остается прежней.
- Качество поверхности: Скорость подачи создает определенные узоры на готовой поверхности. Напротив, теплота скорости резания влияет на то, насколько гладкой становится поверхность.
- Контроль процесса: Скорость подачи устанавливает, сколько материала инструмент снимает за каждый проход. И скорость, с которой снимается материал, зависит от Скорость резки.
- Регулировка параметров: Скорость подачи регулируется изменением перемещения оси, тогда как в случае скорости резания ее регулирует скорость вращения шпинделя.
- Срок службы инструмента: Высокие скорости подачи могут привести к поломке инструментов из-за механического воздействия. Высокие скорости резания приводят к тепловому повреждению инструментов.
- Баланс производительности: Скорость подачи контролирует количество удаляемого материала, а скорость резания определяет скорость работы станка.
- Ограничения машины: Способность станка двигаться вдоль своей оси ограничивает скорость подачи. А мощность шпинделя ограничивает скорость резания.
| Параметр | Скорость подачи | Скорость резания |
|---|---|---|
| Единицы измерения | IPM или мм/мин | SFM или м/мин |
| Тип движения | Линейное перемещение заготовки | Вращательное движение инструмента |
| Тип работы | Зависит от стадии | Остается постоянным |
| Воздействие материала | Влияет на качество поверхности | Вызывает износ инструмента |
| Качество поверхности | Создает поверхностные узоры | Влияет на гладкость поверхности |
| Контроль над процессом | Материал за проход | Скорость съема материала |
| Настройка параметров | Управление движением осей | Регулировка скорости шпинделя |
| Срок службы инструмента | Механическое повреждение от стресса | Износ, связанный с нагревом |
| Баланс производительности | Контроль объема материала | Производительность обработки |
| Ограничения машины | Способность к осевому движению | Предел мощности шпинделя |
Как рассчитать скорость подачи при обработке?
Расчет скорости подачи осуществляется по простой формуле: Скорость подачи = (Скорость шпинделя × Количество канавок) / 1000. Для токарных операций мы измеряем скорость подачи в миллиметрах на оборот или дюймах на оборот. Ваш окончательный расчет должен учитывать три основных аспекта, а именно: тип инструмента, материал заготовки и требуемую чистоту поверхности.
Какова формула для расчета скорости резания?
Расчеты скорости резки различаются в зависимости от вашей системы измерения. Для метрических единиц используйте:
Vc = (π × D × N) / 1000
Где: Vc = Скорость резания (м/мин),
π = Пи (приблизительно 3.14159),
D = Диаметр заготовки (мм),
N = Скорость вращения шпинделя (об/мин)
Для имперских единиц эта формула меняется на:
Vc = (π × D × N) / 12
Где: Vc = Скорость резания (SFM),
D = Диаметр заготовки (дюймы)
Примечание: в этих расчетах при фрезеровании используйте диаметр инструмента вместо диаметра заготовки.
Определение скорости резания в зависимости от скорости подачи
Правильный баланс между скоростью резания и определением скорости подачи начинается с выбора адекватной глубины резания. Этот выбор зависит от качества вашего инструмента и материала. Установите скорость подачи на основе стабильности вашего станка и желаемой чистоты поверхности. Скорость резания следует изменить после этого, чтобы материал можно было удалить наилучшим образом и срок службы инструмента был максимальным. Помните, что твердые материалы требуют низких настроек для этих параметров, а мягкие материалы могут выдерживать более высокие значения. Эти изменения помогают контролировать нагрев и правильное образование стружки.
Взаимодействие скорости подачи и скорости резания
В процессе резания есть два основных движения. Скорость резания инициирует основное движение, которое удаляет материал посредством силы сжатия. Скорость подачи управляет движением инструмента по поверхности заготовки. Эти движения объединяются, образуя непрерывную стружку. Каждый тип операции обработки требует различной интенсивности движения подачи для получения наилучших результатов.
Нелинейный путь
Скорость подачи обычно перемещается по прямой линии во время обработки, но в случае круговых или дуговых резов инструмент следует по криволинейным траекториям. Это изменение траектории увеличивается с увеличением глубины резания. Угол контакта инструмента с материалом становится больше, в частности, при резке внутренних углов. Здесь инструмент больше соприкасается с материалом по сравнению с внешними углами. Эти изменения напрямую влияют на качество обработки поверхности и точность резки.
Заключение
Правильный баланс между скоростью резания и скоростью подачи приводит к успешной обработке. Вы должны знать много аспектов, таких как материал заготовки, конструкция режущего инструмента и способность машины обрабатывать материал. Вы можете выполнить лучшую обработку, когда вы действительно знаете, как эти два фактора работают вместе.
Часто задаваемые вопросы
Как скорость резания и скорость подачи влияют на качество и производительность обработки на станках с ЧПУ?
Сочетание скорости резания и скорости подачи определяет, насколько быстро вы можете удалить материал и какой тип отделки поверхности вы получите. Высокая скорость может увеличить производительность, но это может привести к более быстрому износу инструментов. Чтобы получить наилучшие результаты, выбирайте скорости подачи, которые обеспечивают баланс качества поверхности и скорости в пределах возможностей вашего станка.
Как влияет изменение скорости подачи на толщину стружки?
Скорость подачи напрямую влияет на толщину стружки, так как высокая скорость подачи создает более жесткую и толстую стружку, которая будет легче ломаться. Стружка становится эластичной и тонкой, когда вы замедляете скорость подачи. Это затрудняет ее чистое разрушение. Эти изменения повлияют на качество конечной поверхности и скорость удаления.
Какой материал поддерживает самую высокую скорость резания для наилучшей производительности обработки?
Среди обычных материалов алюминий обеспечивает самые высокие скорости резки. Вы можете обрабатывать его на скорости от 100 до 500 SFM, поскольку он легко режется и он мягкий.
Каковы последствия использования очень высокой скорости резания?
Слишком быстрая работа вашего станка может привести к перегреву. Это может вызвать множество проблем, таких как повреждение заготовки от тепла, быстрый износ инструментов и ухудшение качества поверхности. Это увеличит ваши расходы.
