«Принципы выбора трех элементов при обработке на станках с ЧПУ».
При обработке металлов резанием правильный выбор трёх параметров резания на станках с ЧПУ – скорости резания, подачи и глубины резания – имеет решающее значение. Это одно из основных направлений курса «Основы обработки металлов резанием». Ниже подробно рассматриваются принципы выбора этих трёх параметров.
I. Скорость резки
Скорость резания, то есть линейная или окружная скорость (V, м/мин), является одним из важных параметров при обработке на станках с ЧПУ. Для выбора подходящей скорости резания необходимо учитывать ряд факторов.
Скорость резания, то есть линейная или окружная скорость (V, м/мин), является одним из важных параметров при обработке на станках с ЧПУ. Для выбора подходящей скорости резания необходимо учитывать ряд факторов.
Инструментальные материалы
Твёрдый сплав: благодаря высокой твёрдости и хорошей термостойкости можно достичь относительно высокой скорости резания. Как правило, она превышает 100 метров в минуту. При покупке пластин обычно предоставляются технические параметры, позволяющие уточнить диапазон линейных скоростей, доступных для обработки различных материалов.
Быстрорежущая сталь: По сравнению с твёрдым сплавом, производительность быстрорежущей стали несколько ниже, а скорость резания может быть относительно низкой. В большинстве случаев скорость резания быстрорежущей стали не превышает 70 метров в минуту, а обычно составляет менее 20–30 метров в минуту.
Твёрдый сплав: благодаря высокой твёрдости и хорошей термостойкости можно достичь относительно высокой скорости резания. Как правило, она превышает 100 метров в минуту. При покупке пластин обычно предоставляются технические параметры, позволяющие уточнить диапазон линейных скоростей, доступных для обработки различных материалов.
Быстрорежущая сталь: По сравнению с твёрдым сплавом, производительность быстрорежущей стали несколько ниже, а скорость резания может быть относительно низкой. В большинстве случаев скорость резания быстрорежущей стали не превышает 70 метров в минуту, а обычно составляет менее 20–30 метров в минуту.
Материалы заготовок
Для материалов с высокой твёрдостью скорость резания должна быть низкой. Например, для закалённой стали, нержавеющей стали и т.д., чтобы обеспечить стойкость инструмента и качество обработки, следует установить более низкую скорость резания V.
Для чугунных материалов при использовании твердосплавного инструмента скорость резания может составлять 70 – 80 метров в минуту.
Низкоуглеродистая сталь лучше поддается обработке, а скорость резки может превышать 100 метров в минуту.
Обработка цветных металлов резанием сравнительно проста, при этом можно выбирать более высокую скорость резки, обычно от 100 до 200 метров в минуту.
Для материалов с высокой твёрдостью скорость резания должна быть низкой. Например, для закалённой стали, нержавеющей стали и т.д., чтобы обеспечить стойкость инструмента и качество обработки, следует установить более низкую скорость резания V.
Для чугунных материалов при использовании твердосплавного инструмента скорость резания может составлять 70 – 80 метров в минуту.
Низкоуглеродистая сталь лучше поддается обработке, а скорость резки может превышать 100 метров в минуту.
Обработка цветных металлов резанием сравнительно проста, при этом можно выбирать более высокую скорость резки, обычно от 100 до 200 метров в минуту.
Условия обработки
При черновой обработке основной целью является быстрое удаление материала, а требования к качеству поверхности относительно невысокие. Поэтому скорость резания устанавливается ниже. При чистовой обработке для получения хорошего качества поверхности скорость резания следует устанавливать выше.
Если жесткость системы станка, заготовки и инструмента недостаточна, скорость резания также следует устанавливать ниже, чтобы уменьшить вибрацию и деформацию.
Если в программе ЧПУ используется частота вращения шпинделя в минуту, то S следует рассчитывать на основе диаметра заготовки и линейной скорости резания V: S (частота вращения шпинделя в минуту) = V (линейная скорость резания) × 1000 / (3,1416 × диаметр заготовки). Если в программе ЧПУ используется постоянная линейная скорость, то S можно напрямую использовать линейную скорость резания V (метры/минуту).
При черновой обработке основной целью является быстрое удаление материала, а требования к качеству поверхности относительно невысокие. Поэтому скорость резания устанавливается ниже. При чистовой обработке для получения хорошего качества поверхности скорость резания следует устанавливать выше.
Если жесткость системы станка, заготовки и инструмента недостаточна, скорость резания также следует устанавливать ниже, чтобы уменьшить вибрацию и деформацию.
Если в программе ЧПУ используется частота вращения шпинделя в минуту, то S следует рассчитывать на основе диаметра заготовки и линейной скорости резания V: S (частота вращения шпинделя в минуту) = V (линейная скорость резания) × 1000 / (3,1416 × диаметр заготовки). Если в программе ЧПУ используется постоянная линейная скорость, то S можно напрямую использовать линейную скорость резания V (метры/минуту).
II. Скорость подачи
Скорость подачи, также известная как скорость подачи инструмента (F), в основном зависит от требований к шероховатости поверхности обрабатываемой заготовки.
Скорость подачи, также известная как скорость подачи инструмента (F), в основном зависит от требований к шероховатости поверхности обрабатываемой заготовки.
Чистовая обработка
При чистовой обработке, ввиду высоких требований к качеству поверхности, подача должна быть небольшой, обычно 0,06–0,12 мм/оборот шпинделя. Это обеспечивает получение гладкой обработанной поверхности и снижает её шероховатость.
При чистовой обработке, ввиду высоких требований к качеству поверхности, подача должна быть небольшой, обычно 0,06–0,12 мм/оборот шпинделя. Это обеспечивает получение гладкой обработанной поверхности и снижает её шероховатость.
Грубая обработка
При черновой обработке основной задачей является быстрое снятие большого количества материала, поэтому подача может быть увеличена. Величина подачи зависит главным образом от прочности инструмента и, как правило, может превышать 0,3.
При большом главном заднем угле инструмента прочность инструмента ухудшается, и в это время скорость подачи не может быть слишком большой.
Кроме того, следует учитывать мощность станка и жёсткость заготовки и инструмента. Если мощность станка недостаточна или жёсткость заготовки и инструмента низкая, следует также соответствующим образом уменьшить подачу.
В программе ЧПУ используются две единицы измерения подачи: мм/мин и мм/оборот шпинделя. Если используется единица измерения мм/мин, её можно пересчитать по формуле: подача в минуту = подача на оборот × скорость шпинделя в минуту.
При черновой обработке основной задачей является быстрое снятие большого количества материала, поэтому подача может быть увеличена. Величина подачи зависит главным образом от прочности инструмента и, как правило, может превышать 0,3.
При большом главном заднем угле инструмента прочность инструмента ухудшается, и в это время скорость подачи не может быть слишком большой.
Кроме того, следует учитывать мощность станка и жёсткость заготовки и инструмента. Если мощность станка недостаточна или жёсткость заготовки и инструмента низкая, следует также соответствующим образом уменьшить подачу.
В программе ЧПУ используются две единицы измерения подачи: мм/мин и мм/оборот шпинделя. Если используется единица измерения мм/мин, её можно пересчитать по формуле: подача в минуту = подача на оборот × скорость шпинделя в минуту.
III. Глубина резания
Глубина резания, то есть глубина резания, имеет разные варианты выбора при чистовой и черновой обработке.
Глубина резания, то есть глубина резания, имеет разные варианты выбора при чистовой и черновой обработке.
Чистовая обработка
При чистовой обработке, как правило, этот показатель может быть ниже 0,5 (радиус). Меньшая глубина резания может обеспечить качество обработанной поверхности, снизить шероховатость поверхности и остаточные напряжения.
При чистовой обработке, как правило, этот показатель может быть ниже 0,5 (радиус). Меньшая глубина резания может обеспечить качество обработанной поверхности, снизить шероховатость поверхности и остаточные напряжения.
Грубая обработка
При черновой обработке глубину резания следует определять в зависимости от заготовки, инструмента и состояния станка. Для токарного станка малого диаметра (с максимальным диаметром обработки менее 400 мм) при точении стали № 45 в нормализованном состоянии глубина резания в радиальном направлении, как правило, не превышает 5 мм.
Следует отметить, что если для изменения скорости вращения шпинделя токарного станка используется обычное частотное регулирование, то при очень низкой скорости вращения шпинделя (менее 100–200 об/мин) выходная мощность двигателя значительно снижается. В этом случае можно добиться лишь очень небольшой глубины резания и подачи.
При черновой обработке глубину резания следует определять в зависимости от заготовки, инструмента и состояния станка. Для токарного станка малого диаметра (с максимальным диаметром обработки менее 400 мм) при точении стали № 45 в нормализованном состоянии глубина резания в радиальном направлении, как правило, не превышает 5 мм.
Следует отметить, что если для изменения скорости вращения шпинделя токарного станка используется обычное частотное регулирование, то при очень низкой скорости вращения шпинделя (менее 100–200 об/мин) выходная мощность двигателя значительно снижается. В этом случае можно добиться лишь очень небольшой глубины резания и подачи.
В заключение следует отметить, что правильный выбор трёх элементов процесса резания на станках с ЧПУ требует комплексного учёта множества факторов, таких как материал инструмента, материал заготовки и условия обработки. В процессе реальной обработки необходимо вносить разумные коррективы в соответствии с конкретными условиями для повышения эффективности, качества обработки и продления срока службы инструмента. Операторы также должны постоянно накапливать опыт и быть знакомыми с характеристиками различных материалов и технологий обработки, чтобы лучше выбирать параметры резания и повышать производительность станков с ЧПУ.