Trong gia công CNC , việc nắm vững tốc độ tiến dao và tốc độ cắt là chìa khóa để đạt hiệu quả gia công cao nhất. Hai thông số gia công quan trọng này là nền tảng để tạo ra các chi tiết chính xác và tăng năng suất. Trong hướng dẫn này, tôi sẽ tìm hiểu chúng là gì, tại sao chúng lại quan trọng và cách chúng phối hợp với nhau. Bằng cách nắm vững những thông số này, tôi hy vọng sẽ nâng cao kỹ năng CNC của mình và đạt được kết quả chất lượng cao, ổn định.
Tốc độ nạp liệu là gì?
Tốc độ nạp liệu cho biết tốc độ di chuyển của dụng cụ cắt qua vật liệu trong quá trình gia công. Người thợ máy đo tốc độ này bằng milimét trên phút (mm/phút) hoặc inch trên phút (IPM). Tốc độ này ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt hoàn thiện và tốc độ loại bỏ vật liệu.
Tốc độ cắt là gì?
Tốc độ cắt cho chúng ta biết phôi và dụng cụ di chuyển nhanh như thế nào so với nhau trong quá trình gia công. Tốc độ này được đo bằng feet trên phút (ft/phút) hoặc mét trên phút (m/phút). Tốc độ này ảnh hưởng đến mức độ nóng của quá trình, thời gian sử dụng của dụng cụ và độ mịn của bề mặt cuối cùng.
Các yếu tố chính để thợ máy xác định tốc độ cấp liệu tốt nhất:
Bạn cần cân nhắc một số yếu tố quan trọng khi phải lựa chọn tốc độ cấp liệu phù hợp.
1. Bề mặt hoàn thiện
Tốc độ nạp liệu mà bạn chọn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ mịn của bề mặt cuối cùng. Tốc độ nạp liệu chậm hơn từ 0.01 đến 0.05 mm/vòng tạo ra bề mặt mịn hơn, hoàn hảo cho công việc hoàn thiện. Tốc độ nhanh hơn để lại nhiều vết hằn rõ hơn trên bề mặt.
2. Năng suất
Tốc độ nạp cao hơn làm tăng sản lượng và loại bỏ vật liệu nhanh hơn. Đối với cắt thô thông thường, tốc độ nạp từ 0.05 đến 0.5 mm/vòng sẽ hiệu quả nhất để tăng sản lượng và dụng cụ cũng sẽ duy trì tình trạng tốt. Nhưng hãy nhớ rằng tốc độ nhanh hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn vì bạn cần cân bằng tốc độ với độ mòn của dụng cụ và chất lượng bề mặt.
3. Giới hạn tốc độ nạp liệu
Mỗi máy đều có giới hạn về tốc độ hoạt động. Vì lý do này, máy tiện cơ bản cung cấp cho bạn ít tùy chọn tốc độ hơn. Mặt khác, máy CNC có tốc độ có thể điều chỉnh từ 20 đến 200 m/phút tùy thuộc vào những gì bạn đang làm.
4. Chiều rộng cắt
Nếu tốc độ nạp liệu thay đổi thì chiều rộng của vết cắt cũng thay đổi. Bạn có thể tăng tốc độ nạp liệu khi phải cắt phôi nhỏ hơn một nửa đường kính của dụng cụ. Các vết cắt có chiều rộng lớn hơn cần tốc độ nạp liệu ít hơn để tiết kiệm dụng cụ và loại bỏ hoàn toàn vật liệu.
5. Khả năng của máy công cụ
Tốc độ nạp liệu lớn hơn sẽ gây ra nhiều rung động hơn khi cắt. Mỗi máy có giới hạn nhất định về mức độ rung động mà nó có thể xử lý. Bạn phải điều chỉnh tốc độ nạp liệu phù hợp với mức độ mà máy của bạn có thể xử lý an toàn để tránh sự cố.
6. Hình dạng dụng cụ cắt
Thiết kế và hình dạng của dụng cụ cắt ảnh hưởng đến tốc độ nạp liệu. Dụng cụ làm từ vật liệu cứng hơn như cacbua có thể xử lý tốc độ nạp liệu cao hơn. Số lượng cạnh cắt cũng quan trọng vì nó quyết định lượng vật liệu bạn có thể dễ dàng loại bỏ.
Làm thế nào để quyết định tốc độ cắt tối ưu?
Chọn tốc độ cắt phù hợp là điều quan trọng trong các hoạt động gia công. Nhiều khía cạnh phối hợp với nhau để tìm ra tốc độ cắt tốt nhất cho phôi cụ thể của bạn
Sức mạnh của dụng cụ cắt
Độ bền vật liệu của dụng cụ cắt quyết định giới hạn tốc độ tối đa để vận hành an toàn. Các dụng cụ hiện đại như Cubic Boron Nitride (CBN) và Polycrystalline Diamond (PCD) có thể hoạt động nhanh hơn gấp 5 lần so với thép tốc độ cao (HSS). Dụng cụ carbide cũng hoạt động nhanh hơn gấp 3 lần so với dụng cụ HSS. Dụng cụ của bạn cần có khả năng chịu nhiệt và độ cứng vượt trội để sử dụng lâu dài hơn vì tốc độ nhanh sẽ tạo ra nhiều nhiệt và rung động.
Độ cứng của phôi
Độ cứng của vật liệu phôi cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn tốc độ. Bạn sẽ cần cắt các vật liệu cứng như titan ở tốc độ chậm hơn, thường là dưới 60 m/phút. Các vật liệu mềm như nhôm có thể xử lý tốc độ lên đến 500 m/phút. Điều này cho thấy rằng các vật liệu cứng cần tốc độ cắt chậm để tránh cho dụng cụ của bạn bị mòn quá nhanh.
Tuổi thọ dụng cụ
Tốc độ cắt bạn chọn ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của dụng cụ. Nhiệt tích tụ nhanh hơn ở tốc độ cao dẫn đến dụng cụ bị mòn nhanh hơn. Cắt quá chậm cũng có thể làm hỏng dụng cụ hoặc làm cho quá trình cắt kém hiệu quả hơn. Cách tiếp cận tốt nhất là tìm tốc độ mang lại cho bạn năng suất tốt và giúp dụng cụ của bạn bền hơn.
Vật liệu dụng cụ cắt
Các vật liệu dụng cụ khác nhau có thể xử lý các tốc độ tối đa khác nhau. Các dụng cụ HSS hoạt động tốt nhất ở tốc độ từ 20 đến 40 m/phút trong khi các dụng cụ Carbide có thể hoạt động nhanh hơn nhiều, tức là lên đến 200 m/phút. Đối với sản xuất trên quy mô lớn, các vật liệu hiện đại như dụng cụ kim cương và boron khối rất hữu ích vì chúng có thể xử lý tốc độ khoảng 500 m/phút.
Sự khác biệt giữa Tốc độ ăn dao và Tốc độ cắt
Tốc độ nạp liệu và tốc độ cắt được sử dụng cho các mục đích khác nhau và chúng ảnh hưởng đến hoạt động gia công theo những cách riêng biệt.
- Đơn vị đo lường: Đơn vị cho tốc độ tiến dao là milimét trên phút (mm/phút) hoặc inch trên phút (IPM) và đối với tốc độ cắt là mét trên phút (m/phút) hoặc feet bề mặt trên phút (SFM).
- Loại chuyển động: Chuyển động quay của dụng cụ xác định tốc độ cắt. Mặt khác, tốc độ cấp phôi là chuyển động của phôi theo đường thẳng.
- Tác động đến vật liệu: Tốc độ cấp liệu ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt hoàn thiện và cách hình thành phoi. Tốc độ cắt làm mòn dụng cụ do tỏa nhiệt.
- Loại hoạt động: Khi tiện, tốc độ tiến dao thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn gia công bạn đang thực hiện nhưng tốc độ cắt vẫn giữ nguyên
- Chất lượng bề mặt: Tốc độ nạp liệu tạo ra các hoa văn cụ thể trên bề mặt hoàn thiện. Ngược lại, nhiệt độ của tốc độ cắt ảnh hưởng đến độ mịn của bề mặt.
- Kiểm soát quy trình: Tốc độ phay thiết lập lượng vật liệu mà công cụ lấy ra trong mỗi lần di chuyển. Và tốc độ vật liệu được loại bỏ phụ thuộc vào cắt nhanh.
- Điều chỉnh tham số: Tốc độ cấp liệu được kiểm soát bằng cách thay đổi chuyển động của trục. Trong khi đó, tốc độ cắt sẽ được điều chỉnh bởi tốc độ trục chính.
- Tuổi thọ công cụ: Tốc độ chạy dao cao có thể làm hỏng dụng cụ do áp lực cơ học. Tốc độ cắt nhanh có thể gây hư hỏng dụng cụ do nhiệt.
- Cân bằng năng suất: Tốc độ cấp liệu kiểm soát lượng vật liệu được loại bỏ và tốc độ cắt quyết định tốc độ hoạt động của máy.
- Hạn chế của máy: Khả năng di chuyển của máy dọc theo trục của nó hạn chế tốc độ nạp liệu. Và công suất của trục chính hạn chế tốc độ cắt.
| Tham số | Tỷ lệ thức ăn | tốc độ cắt |
|---|---|---|
| Đơn vị đo lường | IPM hoặc mm/phút | SFM hoặc m/phút |
| Loại chuyển động | Chuyển động phôi tuyến tính | Chuyển động quay của dụng cụ |
| Loại hoạt động | Thay đổi theo từng giai đoạn | Vẫn không đổi |
| Tác động của vật liệu | Ảnh hưởng đến bề mặt hoàn thiện | Tạo ra sự mài mòn dụng cụ |
| Chất lượng bề mặt | Tạo ra các mẫu bề mặt | Ảnh hưởng đến độ mịn bề mặt |
| điều khiển quá trình | Vật liệu mỗi lần đi qua | Tỷ lệ loại bỏ vật liệu |
| Điều chỉnh tham số | Kiểm soát chuyển động trục | Điều chỉnh tốc độ trục chính |
| Tuổi thọ dụng cụ | Hư hỏng do ứng suất cơ học | Mặc liên quan đến nhiệt |
| Cân bằng năng suất | Kiểm soát khối lượng vật liệu | Năng suất gia công |
| Hạn chế của máy | Khả năng di chuyển trục | Giới hạn công suất trục chính |
Làm thế nào để tính toán tốc độ cấp liệu trong quá trình gia công?
Tính toán tốc độ cấp liệu sử dụng công thức đơn giản: Tốc độ cấp liệu = (Tốc độ trục chính × Số rãnh) / 1000. Đối với các hoạt động tiện, chúng tôi đo tốc độ cấp liệu theo milimét trên một vòng quay hoặc inch trên một vòng quay. Tính toán cuối cùng của bạn phải xem xét ba khía cạnh chính, tức là loại dụng cụ, vật liệu phôi và độ hoàn thiện bề mặt theo yêu cầu.
Công thức tính tốc độ cắt là gì?
Tính toán tốc độ cắt khác nhau tùy thuộc vào hệ thống đo lường của bạn. Đối với đơn vị mét, hãy sử dụng:
Vc = (π × D × N) / 1000
Trong đó: Vc = Tốc độ cắt (m/phút),
π = Pi (khoảng 3.14159),
D = Đường kính phôi (mm),
N = Tốc độ trục chính (vòng/phút)
Đối với phép đo theo hệ thống đo lường Anh, công thức này sẽ thay đổi thành:
Vc = (π × D × N) / 12
Trong đó: Vc = Tốc độ cắt (SFM),
D = Đường kính phôi (inch)
Lưu ý: Sử dụng đường kính dụng cụ thay vì đường kính phôi trong các phép tính này trong quá trình phay.
Xác định tốc độ cắt so với tốc độ nạp liệu
Sự cân bằng phù hợp giữa tốc độ cắt và xác định tốc độ ăn dao bắt đầu bằng việc lựa chọn độ sâu cắt phù hợp. Lựa chọn này phụ thuộc vào chất lượng dụng cụ và vật liệu của bạn. Đặt tốc độ ăn dao dựa trên độ ổn định của máy và độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Tốc độ cắt nên được thay đổi sau đó để có thể loại bỏ vật liệu theo cách tốt nhất và tuổi thọ của dụng cụ có thể được tối đa hóa. Hãy nhớ rằng, vật liệu cứng cần cài đặt thấp cho các thông số này và vật liệu mềm có thể xử lý các giá trị cao hơn. Những thay đổi này giúp kiểm soát nhiệt và hình thành phoi thích hợp.
Tương tác giữa tốc độ ăn dao và tốc độ cắt
Có hai chuyển động chính trong quá trình cắt. Tốc độ cắt khởi tạo chuyển động chính loại bỏ vật liệu thông qua lực nén. Tốc độ ăn dao kiểm soát chuyển động của dụng cụ trên bề mặt phôi. Các chuyển động này kết hợp để tạo thành phoi liên tục. Mỗi loại hoạt động gia công cần cường độ chuyển động ăn dao khác nhau để có được kết quả tốt nhất.
Đường dẫn phi tuyến tính
Tốc độ ăn dao thường di chuyển theo đường thẳng trong quá trình gia công, nhưng trong trường hợp cắt tròn hoặc cắt cung, dụng cụ sẽ đi theo đường cong. Sự thay đổi quỹ đạo này tăng lên khi độ sâu cắt tăng. Góc tiếp xúc của dụng cụ với vật liệu trở nên lớn hơn, đặc biệt là khi cắt các góc bên trong. Dụng cụ tiếp xúc nhiều hơn với vật liệu ở đây so với các góc bên ngoài. Những thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hoàn thiện bề mặt và độ chính xác cắt.
Kết luận
Sự cân bằng hợp lý giữa tốc độ cắt và tốc độ chạy dao dẫn đến gia công thành công. Bạn nên biết nhiều khía cạnh như vật liệu phôi, thiết kế dụng cụ cắt và khả năng xử lý vật liệu của máy. Bạn có thể gia công tốt nhất khi bạn thực sự biết cách hai yếu tố này hoạt động cùng nhau.
Câu hỏi thường gặp
Tốc độ cắt và tốc độ chạy dao ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng và năng suất gia công CNC?
Sự kết hợp giữa tốc độ cắt và tốc độ nạp liệu quyết định tốc độ bạn có thể loại bỏ vật liệu và loại bề mặt hoàn thiện bạn sẽ nhận được. Tốc độ nhanh có thể tăng tốc độ sản xuất nhưng điều này có thể làm mòn dụng cụ nhanh hơn. Để có được kết quả tốt nhất, hãy chọn tốc độ nạp liệu cân bằng giữa chất lượng bề mặt và tốc độ trong khả năng của máy.
Độ dày của phoi bị ảnh hưởng như thế nào bởi những thay đổi trong tốc độ cấp liệu?
Tốc độ nạp liệu ảnh hưởng trực tiếp đến độ dày của phoi vì tốc độ nạp liệu nhanh tạo ra phoi cứng hơn và dày hơn, dễ vỡ hơn. Phoi trở nên đàn hồi và mỏng hơn khi bạn làm chậm tốc độ nạp liệu. Điều này khiến chúng khó bị vỡ sạch hơn. Những thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt cuối cùng và tốc độ loại bỏ của bạn.
Vật liệu nào hỗ trợ tốc độ cắt nhanh nhất để có sản lượng gia công tốt nhất?
Trong các vật liệu thông thường, nhôm cho phép tốc độ cắt nhanh nhất. Bạn có thể gia công nó ở mức 100 đến 500 SFM vì nó dễ cắt và mềm.
Hậu quả của việc sử dụng tốc độ cắt quá cao là gì?
Chạy máy quá nhanh có thể gây ra nhiệt độ quá cao. Điều này có thể gây ra nhiều vấn đề như phôi của bạn có thể bị hỏng do nhiệt, dụng cụ của bạn có thể bị mòn nhanh chóng và bề mặt hoàn thiện cũng sẽ bị ảnh hưởng. Điều này sẽ làm tăng chi phí của bạn.
