Скорости и подачи при обработке на станках с ЧПУ: Как рассчитать и оптимизировать

Введение

Скорость и подача - два наиболее настраиваемых параметра в любой операции обработки с ЧПУ. При правильной настройке они обеспечивают максимальную скорость съема материала и сохраняют ресурс инструмента. При неправильной настройке они приводят к дребезгу, плохой обработке поверхности или поломке инструмента.

Что такое скорость и подача?

Две переменные определяют действие резания:

• Скорость резания (Vc): Скорость, с которой режущая кромка входит в зацепление с материалом. Измеряется в метрах в минуту (м/мин) или футах поверхности в минуту (SFM). Скорость резания определяет выделение тепла и скорость износа инструмента.

• Скорость подачи (F): Расстояние, на которое инструмент продвигается в заготовке за единицу времени. Обычно это мм/мин или дюймы в минуту (IPM). Скорость подачи контролирует количество стружки и качество обработки поверхности.

Эти два параметра работают вместе. Высокая скорость резания при низкой подаче приводит к выделению тепла, не обеспечивая эффективного резания. Низкая скорость при высокой подаче чревата прогибом или поломкой инструмента.

Как рассчитать скорость и подачу

Основные формулы, необходимые каждому оператору ЧПУ:

Скорость вращения шпинделя (об/мин): RPM = (Скорость резания × 1000) / (π × Диаметр инструмента).

Скорость резания в м/мин, диаметр инструмента в мм

Скорость подачи (мм/мин): Скорость подачи = Число оборотов × Подача на зуб × Число фрез

Подача на зуб в мм (также называется стружкообразованием)

Пример: Фрезерование алюминия 12-миллиметровой концевой фрезой с 4 фланцами при скорости резания 250 м/мин и подаче 0,1 мм на зуб:

• ОБ/МИН = (250 × 1000) / (3,14 × 12) = 6630 ОБ/МИН.

• Подача = 6630 × 0,1 × 4 = 2652 мм/мин.

Это дает вам отправную точку. Фактические настройки зависят от жесткости установки, наличия СОЖ и глубины резания.

Рекомендуемые скорости и подачи для распространенных материалов

В таблице ниже приведены типичные начальные диапазоны для твердосплавных инструментов. Это рекомендации, а не абсолют -рекомендации производителя инструментавсегда должны иметь приоритет, если они доступны.

Поправки на материал инструмента:

• Быстрорежущая сталь (HSS): Снизить скорость на 50-70% от значений для твердого сплава.

• Твердый сплав с покрытием (TiAlN, AlTiN): Можно работать в верхнем пределе диапазона, особенно при обработке более твердых материалов.

Факторы, влияющие на оптимальные параметры

Твердость и состояние материала

Один и тот же материал может обрабатываться совершенно по-разному в зависимости от его термообработки и микроструктуры. Алюминий 6061-T6 режется иначе, чем 6061-O. Нержавеющая сталь 304 с высоким содержанием серы (свободная обработка) обрабатывается быстрее, чем стандартная 304.

Геометрия инструмента и покрытие

Большее количество канавок обеспечивает более высокую скорость подачи, но уменьшает пространство для стружки. Покрытия влияют на термостойкость и смазывающие свойства. Данные производителя инструмента более надежны, чем общие графики, поскольку учитывают эти переменные.

Станок и настройка

• Жесткие станки с хорошими подшипниками шпинделя могут работать с более высокими параметрами.

• Длинный свес инструмента требует снижения скорости и подачи во избежание болтанки

• Тонкостенные детали требуют консервативных подач для предотвращения прогиба

Охлаждающая жидкость и отвод стружки

Заливная СОЖ позволяет повысить скорость резания в теплочувствительных материалах. Сквозная охлаждающая жидкость помогает при обработке глубоких полостей. Плохой отвод стружки заставляет снижать подачу.

Почему постоянство материала важно для стабильной обработки

Сценарий, с которым сталкивался каждый, кто выполнял производственные задания:

Вы набираете новое задание. Вы тратите часы на поиск оптимального варианта - хорошее качество обработки поверхности, приемлемая стойкость инструмента, время цикла на уровне. В следующем месяце вы заказываете больше материала у другого поставщика. Тот же сорт, та же спецификация. Но теперь инструменты изнашиваются быстрее. Стружка ломается по-другому. Качество поверхности ухудшается.

Виновник: несоответствие материала.

Рекомендации по скорости резания предполагают, что материал ведет себя предсказуемо. Если твердость выходит за пределы спецификации, рассчитанная скорость вращения неверна для данной партии. Если структура зерна неоднородна, появляются микротвердые участки, которые сбивают кромку инструмента. Если присутствует внутреннее напряжение, детали смещаются после обработки.

Именно здесь поиск материала напрямую связан со скоростями и подачами. Когда вы знаете, что исходный материал стабилен - твердость выдержана, микроструктура однородна, напряжение снято, - вы можете зафиксировать свои параметры и использовать их при выполнении каждой работы.

Практические советы по подбору скоростей и подач

Начните с консервативных параметров, затем увеличивайте их

Запрограммируйте пробную обработку на 70-80 % от расчетных значений. Проверьте:

• Цвет и форму стружки (синяя стружка означает слишком высокую температуру).

• качество поверхности

• Измерители нагрузки станка

• Шум или вибрация

Сначала увеличьте подачу (для повышения эффективности), затем скорость (для улучшения качества обработки). Отступите 10-15 % от предельного значения для производственных партий.

Документируйте все

Записывайте не только параметры, но и то, с какой партией материала они работали. Если вы нашли параметры, которые дают хорошие результаты, укажите источник материала и данные испытаний. Так вы создадите справочник, который будет использоваться при последующих заказах.

Прислушивайтесь к станку

Опытные операторы могут услышать, когда резка выполнена правильно. Высокочастотный визг обычно означает болтание - снизьте скорость или увеличьте подачу. Тупой стук может означать трение - увеличьте скорость или проверьте состояние инструмента.

Резюме

Расчет скоростей и подач - простая математика. Оптимизация их для производства требует внимания к оснастке, настройке и, что очень важно, к согласованности материалов.

Начните с приведенных выше таблиц и формул, скорректируйте их в соответствии с конкретными условиями и задокументируйте то, что работает. Если несовпадение материалов заставляет вас постоянно перестраиваться, обратите внимание на то, что поступает в станок. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить требования к материалу или запросить предложение с вашими спецификациями.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между скоростью и подачей при обработке на станках с ЧПУ?

Скорость - это скорость перемещения режущего инструмента относительно заготовки, а подача - скорость продвижения инструмента в материале.

Как свойства материала влияют на скорость и подачу?

Более твердые материалы обычно требуют более низких скоростей и подач, чтобы предотвратить износ инструмента и обеспечить качественную обработку.

Могут ли неправильные скорости и подачи привести к повреждению инструмента?

Да, использование неподходящих скоростей и подач может привести к чрезмерному износу инструмента, поломке или плохой обработке поверхности.

Как технология ЧПУ помогает рассчитать скорость и подачу?

В станках с ЧПУ используются точные системы управления, которые позволяют точно рассчитывать и регулировать скорости и подачи на основе запрограммированных параметров.

Какие инструменты необходимы для расчета скоростей и подач обработки?

Для точных расчетов необходимы калькуляторы скорости обработки, рекомендации производителей инструментов и программное обеспечение для станков с ЧПУ.