В областта на CNC прецизната обработка, скоростта на рязане е основен параметър, който значително влияе върху ефективността, качеството и ефективността на разходите на производствения процес. Като опитен доставчик на CNC прецизна обработка, съм бил свидетел от първа ръка как различни фактори могат да повлияят на скоростта на рязане. В този блог ще разгледам тези фактори, за да осигуря цялостно разбиране както за професионалистите в индустрията, така и за тези, които са нови в областта.
1. Свойства на материала
Материалът, който се обработва, е един от най-фундаменталните фактори, влияещи върху скоростта на рязане. Различните материали имат различни физични и механични свойства, като твърдост, издръжливост и топлопроводимост, които пряко влияят върху това колко бързо режещият инструмент може да отстрани материала.
По-твърдите материали, като неръждаема стомана и титан, изискват по-ниски скорости на рязане. Тези материали имат висока якост и устойчивост на деформация, което означава, че режещият инструмент изпитва по-големи сили по време на обработка. Ако скоростта на рязане е твърде висока, инструментът ще се износи бързо, което ще доведе до лошо покритие на повърхността и неточности в размерите. Например, когато се обработва неръждаема стомана, скоростта на рязане може да варира от 20 - 60 метра в минута, в зависимост от конкретния клас и вида на използвания режещ инструмент.
От друга страна, по-меките материали като алуминий и месинг могат да понасят по-високи скорости на рязане. Алуминият има отлична обработваемост поради ниската си плътност и добра топлопроводимост. Това позволява на топлината да се разсейва бързо от зоната на рязане, намалявайки риска от повреда на инструмента. Скоростите на рязане на алуминий могат да достигнат до 300 - 600 метра в минута, което позволява по-бързи темпове на отстраняване на материала и по-кратки производствени времена.
2. Геометрия и материал на режещия инструмент
Дизайнът и материалът на режещия инструмент играят решаваща роля при определяне на оптималната скорост на рязане.
Геометрия на инструмента
Геометрията на режещия инструмент, включително наклонения ъгъл, свободния ъгъл и радиуса на режещия ръб, влияе върху силите на рязане и образуването на стружки. Положителният наклонен ъгъл намалява силата на рязане, което потенциално може да позволи по-високи скорости на рязане. Въпреки това, много голям положителен наклонен ъгъл може да отслаби режещия ръб, правейки го по-податлив на начупване.
Ъгълът на хлабина предотвратява триенето на инструмента в детайла, намалявайки триенето и генерирането на топлина. Подходящият свободен ъгъл е от съществено значение за поддържане на стабилен процес на рязане при по-високи скорости.
Радиусът на режещия ръб също оказва влияние върху производителността на рязане. По-малък радиус на режещия ръб може да осигури по-рязко рязане, което позволява по-гладко образуване на стружки и потенциално по-високи скорости на рязане. Въпреки това, той може да бъде и по-податлив на износване.
Материал на инструмента
Материалът на режещия инструмент определя неговата твърдост, устойчивост на износване и устойчивост на топлина. Обичайните материали за режещи инструменти включват бързорежеща стомана (HSS), карбид и керамика.
HSS инструментите са сравнително евтини и имат добра издръжливост, но имат ограничена устойчивост на топлина. Те обикновено се използват за операции с по-ниска скорост на обработка, като например тези, включващи по-меки материали или когато не се изисква висока прецизност.
Твърдосплавните инструменти се използват широко в CNC прецизната обработка поради високата си твърдост и устойчивост на износване. Те могат да издържат на по-високи скорости на рязане и са подходящи за широка гама от материали, от алуминий до закалени стомани. Например могат да се използват карбидни вложкиCNC стругованеоперации при скорости, които са няколко пъти по-високи от тези на HSS инструментите.
Керамичните инструменти имат още по-висока твърдост и устойчивост на топлина от карбидните инструменти. Те са идеални за високоскоростна обработка на твърди материали, но са по-крехки и изискват внимателно боравене.
3. Възможности на машинния инструмент
Възможностите на самата CNC машина също налагат ограничения върху скоростта на рязане.
Скорост на шпиндела
Скоростта на шпиндела на машинния инструмент определя скоростта на въртене на режещия инструмент. Всяка машина има максимална скорост на шпиндела, която ограничава горната граница на скоростта на рязане. Например, ако една машина има максимална скорост на шпиндела от 10 000 RPM, скоростта на рязане ще бъде ограничена от тази стойност, особено за режещи инструменти с по-малък диаметър.
Мощност и въртящ момент
Мощността и въртящият момент на двигателя на шпиндела на машината също са важни. По-високите скорости на рязане обикновено изискват повече мощност за преодоляване на силите на рязане. Ако машината няма достатъчна мощност, може да се затрудни да поддържа желаната скорост на рязане, което води до намалена производителност и потенциална повреда на машината или режещия инструмент.
Твърдост
Твърдостта на структурата на металорежещата машина влияе върху стабилността на процеса на рязане. Една твърда машина може по-добре да издържи на силите на рязане, генерирани при високи скорости, намалявайки вибрациите и осигурявайки точна обработка. Машините с ниска твърдост може да изпитат трептене при високи скорости на рязане, което може да влоши повърхностното покритие и точността на размерите на детайла.
4. Охлаждаща течност и смазка
Охлаждащата течност и смазката са от съществено значение за поддържане на скоростта на рязане и цялостната производителност на процеса на обработка.
Охлаждане
Охлаждащата течност помага за разсейването на топлината, генерирана по време на рязане. Прекомерната топлина може да причини бързото износване на режещия инструмент, да омекне материала на детайла и да доведе до термична деформация. Като премахва топлината от зоната на рязане, охлаждащата течност позволява по-високи скорости на рязане. Например при високоскоростна обработка на стомана охлаждащата течност на водна основа може значително да намали температурата на режещия ръб, което позволява използването на по-високи скорости на рязане без прекомерно износване на инструмента.
Смазване
Смазването намалява триенето между режещия инструмент и детайла. Това не само помага за удължаване на живота на инструмента, но също така позволява по-гладко образуване на стружки. Добре смазаният процес на рязане може да намали силите на рязане, което от своя страна може да поддържа по-високи скорости на рязане. Смазочните материали на основата на масло често се използват в приложения, където се изисква висока смазваща способност, като например вАвтоматична обработка на пръти.
5. Операция на обработка и геометрия на детайла
Видът на обработката и геометрията на детайла също оказват влияние върху скоростта на рязане.
Операция по обработка
Различните операции на обработка, като струговане, фрезоване и пробиване, имат различни изисквания за скоростта на рязане. Например операциите по струговане обикновено позволяват по-високи скорости на рязане в сравнение с операциите по пробиване. При завъртане режещият инструмент се движи по повърхността на въртящия се детайл, докато при пробиване инструментът трябва да проникне в материала, което генерира повече топлина и изисква повече сила.
Геометрия на детайла
Геометрията на детайла също може да повлияе на скоростта на рязане. Сложни геометрии, като тънкостенни части или части с дълбоки кухини, може да изискват по-ниски скорости на рязане, за да се избегне деформация или счупване на инструмента. Например, когато се обработва тънкостенна алуминиева част, може да е необходима по-ниска скорост на рязане, за да се предотврати вибриране или изкривяване на частта по време на процеса на обработка.
6. Съображения за многошпинделна обработка
вМногошпинделна обработка, множество режещи инструменти работят едновременно върху детайла. Това може значително да увеличи производителността, но също така въвежда допълнителни фактори, които влияят върху скоростта на рязане.
Синхронизация
Скоростите на рязане на всички шпиндели трябва да бъдат синхронизирани, за да се осигури еднаква обработка и да се предотврати намесата на инструмента. Ако скоростите на рязане не са правилно координирани, това може да доведе до неравномерно отстраняване на материала, лошо покритие на повърхността и потенциална повреда на режещите инструменти.
Разпределение на натоварването
Натоварването на всяко вретено трябва да бъде внимателно балансирано. Ако един шпиндел е претоварен, докато други са недостатъчно използвани, това може да доведе до преждевременно износване на инструмента и намалена обща ефективност. Следователно, скоростта на рязане за всеки шпиндел може да се наложи да се регулира въз основа на специфичните изисквания за обработка на детайла.
В заключение, скоростта на рязане при CNC прецизна обработка се влияе от множество фактори, включително свойства на материала, геометрия и материал на режещия инструмент, възможности на машинния инструмент, охлаждаща течност и смазване, операция на обработка, геометрия на детайла, а в случай на многошпинделна обработка, синхронизация и разпределение на натоварването. Като доставчик на CNC прецизна обработка, разбирането на тези фактори е от съществено значение за оптимизиране на процеса на обработка, подобряване на производителността и доставяне на висококачествени продукти на нашите клиенти.
Ако сте на пазара за услуги за прецизна обработка с ЦПУ и искате да обсъдите как можем да оптимизираме скоростта на рязане за вашия конкретен проект, ви каним да се свържете с нас. Имаме експертизата и опита, за да приспособим нашите услуги към вашите уникални изисквания и да осигурим възможно най-добрите резултати.
Референции
- Boothroyd, G., & Knight, WA (2006). Основи на машинната обработка и машинните инструменти. Марсел Декер.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2010). Производствена техника и технология. Пиърсън Прентис Хол.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Рязане на метал. Бътъруърт - Хайнеман.