При выполнении программирования ЧПУ программист должен определить параметры резания для каждой операции и закодировать их в программу. Параметры резания включают скорость резания, глубину резания и скорость подачи. Различные методы обработки требуют выбора разных параметров резания.
1. Принципы выбора параметров резания.
При черновой обработке основной целью обычно является повышение производительности, хотя также необходимо учитывать экономическую эффективность и затраты на обработку. При получистовой и чистовой обработке эффективность резания, экономическая эффективность и затраты на обработку должны быть сбалансированы, обеспечивая при этом качество обработки. Конкретные значения следует определять на основании руководств по эксплуатации станков и справочников по параметрам резания в сочетании с практическим опытом.
Для оптимизации стойкости инструмента последовательность выбора параметров резания следующая: сначала определяют глубину резания, затем скорость подачи и, наконец, скорость резания.
2. Определение глубины резания
Глубина резания определяется жесткостью станка, заготовки и режущего инструмента. Если позволяет жесткость, глубина резания в идеале должна равняться припуску на обработку заготовки; это сводит к минимуму количество проходов и повышает производительность.
Принципы определения глубины резания:
(1) Когда требуемая шероховатость поверхности составляет Ra 12,5–25 мкм, а припуск на обработку составляет менее 5–6 мм, для удовлетворения требований достаточно одного прохода черновой обработки. Однако, если припуск велик, жесткость системы обработки недостаточна или станку не хватает мощности, процесс можно разделить на несколько проходов.
(2) Когда требуемая шероховатость поверхности составляет Ra 3,2–12,5 мкм, процесс можно разделить на этапы черновой обработки и полу-чистовой обработки. Глубину резания при черновой обработке выбирают, как описано выше. После черновой обработки оставляют припуск 0,5–1,0 мм, который нужно удалить при получистовой обработке.
(3) Когда требуемая шероховатость поверхности составляет Ra 0,8–3,2 мкм, процесс можно разделить на три этапа: черновую обработку, полу-чистовую обработку и чистовую обработку. Глубину резания при получистовой обработке устанавливают 1,5–2 мм. Для чистовых операций глубину резания устанавливают от 0,3 мм до 0,5 мм.
3. Определение скорости подачи
Скорость подачи в первую очередь выбирается исходя из требуемой точности обработки и шероховатости поверхности, а также материалов режущего инструмента и заготовки. Максимальная скорость подачи ограничена жесткостью станка и производительностью системы подачи.
Принципы определения скорости подачи:
1) Когда требования к качеству заготовки могут быть гарантированы, можно выбрать более высокую скорость подачи для повышения эффективности производства; обычно ее выбирают в диапазоне 100–200 м/мин.
2) При выполнении операций отрезки-обработки глубоких отверстий или использовании инструментов из быстрорежущей-стали (HSS) рекомендуется использовать более низкую скорость подачи; обычно ее выбирают в диапазоне 20–50 м/мин.
3) Если требуется высокая точность обработки и чистота поверхности, следует выбирать более низкую скорость подачи, обычно в диапазоне 20–50 м/мин.
4) Во время не-движений режущего инструмента (ускоренный ход), особенно при возврате в исходную точку («наведение») на большое расстояние, может быть выбрана максимальная скорость подачи, установленная системой ЧПУ станка.
4. Определение скорости шпинделя.
Скорость шпинделя следует выбирать исходя из допустимой скорости резания и диаметра заготовки (или инструмента). Формула расчета:
n = 1000v / πD
v - Скорость резания (м/мин), определяемая прочностью инструмента;
n - Скорость шпинделя (об/мин);
D - Диаметр заготовки или диаметр инструмента (мм).
Рассчитанная скорость шпинделя (n) в конечном итоге должна быть скорректирована так, чтобы соответствовать доступной настройке скорости станка (или ближайшему доступному значению), как указано в руководстве станка. Таким образом, конкретные значения параметров резания следует определять с использованием аналогичного подхода, основанного на характеристиках станка, соответствующих руководствах и практическом опыте. В то же время скорость шпинделя, глубина резания и скорость подачи должны быть сбалансированы друг с другом для достижения оптимальных параметров резания.
Справочная формула:
[Изображение]
(I) Глубина резания (ap)
Перпендикулярное расстояние между обработанной поверхностью и поверхностью, которую предстоит обработать, определяется как глубина резания. Глубина резания ($a_p$) — это глубина, измеренная перпендикулярно плоскости обработки, проходящей через базовую точку режущей кромки; она представляет собой глубину, на которую токарный инструмент проникает в заготовку во время каждого движения подачи, и поэтому также известна как «глубина резания». Исходя из этого определения, при токарной обработке наружной цилиндрической поверхности в продольном направлении глубину резания можно рассчитать по следующей формуле:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Где $a_p$=глубина резания (мм);
$d_w$=диаметр обрабатываемой поверхности детали (мм);
$d_m$=диаметр обрабатываемой поверхности детали (мм).
Пример 1: Учитывая диаметр обрабатываемой поверхности детали $\\Phi$95 мм; если он обточен до диаметра $\\Phi$90 мм за один проход, рассчитайте глубину резания.
Решение: $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ мм.
(II) Подача ($f$)
Относительное смещение между инструментом и заготовкой в направлении движения подачи для каждого оборота заготовки или инструмента.
В зависимости от направления подачи ее подразделяют на продольную и поперечную; Продольная подача относится к подаче вдоль направления направляющих станины, а поперечная подача относится к подаче, перпендикулярной направлению направляющих станины.
(Примечание) Скорость подачи ($v_f$) относится к мгновенной скорости выбранной точки режущей кромки относительно заготовки во время движения подачи.
$v_f=фн$
Где $v_f$=скорость подачи (мм/с);
$n$=скорость шпинделя (об/с);
$f$=подача (мм/с).
(III) Скорость резания ($v_c$)
Мгновенная скорость выбранной точки режущей кромки относительно заготовки во время основного режущего движения. Формула расчета следующая:
$v_c=(\\pi d_w n) / 1000$
Где $v_c$=скорость резания (м/мин);
$d_w$=диаметр обрабатываемой поверхности детали (мм);
$n$=скорость вращения заготовки (об/мин). Расчеты должны основываться на максимальной скорости резания; например, при точении в расчете используется диаметр обрабатываемой поверхности, поскольку в этой точке скорость самая высокая и износ инструмента наиболее быстрый.
Пример 2: Точение наружного диаметра заготовки диаметром Φ60 мм; выбранная скорость шпинделя токарного станка составляет 600 об/мин. Рассчитать ВК.
Решение: vc=(π × dw × n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 м/мин.
На реальном производстве диаметр заготовки обычно известен. Скорость резания выбирается на основе таких факторов, как материал заготовки, материал инструмента и требования к обработке; эта скорость затем преобразуется в скорость шпинделя токарного станка для регулировки станка, в результате чего получается следующая формула:
n=(1000 × vc) / (π × dw)
Пример 3: Обработка шкива внешнего диаметра (Φ260 мм) на горизонтальном токарном станке CA6140; выберите vc=90 м/мин и рассчитайте n.
Решение: n=(1000 × vc) / (π × dw)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 об/мин.
После расчета скорости шпинделя выберите значение, близкое к указанным на паспортной табличке станка; в этом случае выберите n=100 об/мин в качестве фактической скорости станка.
III. Краткое содержание:
Параметры резки
1. Глубина резания ap (мм): ap=(dw - дм) / 2 (мм)
2. Скорость подачи f (мм/об)
3. Скорость резания vc (м/мин): vc=π × d × n / 1000 (м/мин)
n=1000 × vc / (π × d) (об/мин)
