Виконуючи програмування ЧПК, програміст повинен визначити параметри різання для кожної операції та закодувати їх у програмі. Параметри різання включають швидкість різання, глибину різання та швидкість подачі. Різні способи обробки вимагають вибору різних параметрів різання.
1. Принципи вибору параметрів різання
Для чорнової обробки основною метою, як правило, є підвищення продуктивності, хоча також слід враховувати економічну ефективність і витрати на обробку. Для напів{1}}фінішної та кінцевої обробки ефективність різання, економічна ефективність і витрати на обробку повинні бути збалансовані, забезпечуючи при цьому якість обробки. Конкретні значення слід визначати на основі посібників для верстатів і параметрів різання в поєднанні з практичним досвідом.
Щоб оптимізувати термін служби інструменту, послідовність вибору параметрів різання така: спочатку визначають глибину різання, потім швидкість подачі і, нарешті, швидкість різання.
2. Визначення глибини різання
Глибина різання визначається жорсткістю верстата, заготовки і ріжучого інструменту. Якщо це дозволяє жорсткість, глибина різу в ідеалі повинна дорівнювати припуску на обробку заготовки; це мінімізує кількість проходів і підвищує продуктивність.
Принципи визначення глибини пропилу:
(1) Якщо необхідна шорсткість поверхні становить Ra 12,5 мкм–25 мкм, а припуск на обробку становить менше 5–6 мм, для виконання вимог достатньо одного чорного проходу. Однак, якщо припуск великий, жорсткість системи обробки низька або верстат не має достатньої потужності, процес може бути розділений на кілька проходів.
(2) Якщо необхідна шорсткість поверхні становить Ra 3,2 мкм–12,5 мкм, процес можна розділити на етапи грубої та напів{3}}фінішної обробки. Глибина різання для грубої обробки вибирається, як описано вище. Після чорнової обробки залишається припуск 0,5–1,0 мм, який потрібно видалити під час напівчистової обробки.
(3) Якщо необхідна шорсткість поверхні становить Ra 0,8–3,2 мкм, процес можна розділити на три етапи: чорнову обробку, напів-фінішну обробку та кінцеву обробку. Глибина різання для напівфінішної обробки встановлюється на рівні 1,5–2 мм. Для чистових операцій глибина різання встановлюється від 0,3 мм до 0,5 мм.
3. Визначення швидкості подачі
Подача вибирається в першу чергу виходячи з необхідної точності обробки і шорсткості поверхні, а також матеріалів ріжучого інструменту і заготовки. Максимальна швидкість подачі обмежена жорсткістю верстата і продуктивністю системи подачі.
Принципи визначення швидкості подачі:
1) Якщо вимоги до якості заготовки можуть бути гарантовані, можна вибрати вищу швидкість подачі для підвищення ефективності виробництва; зазвичай вибирається в діапазоні 100–200 м/хв.
2) Під час виконання операцій відрізання, обробки глибоких отворів або використання інструментів із швидкорізальної сталі (HSS) рекомендується нижча швидкість подачі; зазвичай вибирається в межах 20–50 м/хв.
3) Якщо потрібна висока точність обробки та обробка поверхні, слід вибрати меншу швидкість подачі, як правило, у межах 20–50 м/хв.
4) Під час не-рухів ріжучого інструменту (швидкий хід), особливо під час повернення до контрольної точки («наведення») на велику відстань, можна вибрати максимальну швидкість подачі, встановлену системою ЧПК верстата.
4. Визначення частоти обертання шпинделя
Швидкість обертання шпинделя слід вибирати виходячи з допустимої швидкості різання і діаметра заготовки (інструмента). Формула розрахунку така:
n = 1000v / πD
v - Швидкість різання (м/хв), що визначається довговічністю інструменту;
n - Швидкість шпинделя (об/хв);
D - Діаметр заготовки або інструмента (мм).
Розраховану швидкість шпинделя (n) слід остаточно відрегулювати відповідно до доступного налаштування швидкості на верстаті (або найближчого доступного значення), як зазначено в посібнику до машини. Підсумовуючи, конкретні значення параметрів різання слід визначати за допомогою аналогічного підходу, заснованого на продуктивності верстата, відповідних посібниках і практичному досвіді. У той же час швидкість шпинделя, глибина різання та швидкість подачі повинні бути збалансовані один щодо одного для досягнення оптимальних параметрів різання.
Еталонна формула:
[Зображення]
(I) Глибина пропилу (ap)
Перпендикулярна відстань між обробленою поверхнею та поверхнею, яку ще потрібно обробити, визначається як глибина різання. Глибина різання ($a_p$) — це глибина, виміряна перпендикулярно робочій площині, що проходить через базову точку різальної кромки; вона представляє глибину, на яку токарний інструмент проникає в заготовку під час кожного руху подачі, і тому також відома як «глибина різання». Виходячи з цього визначення, при поздовжньому обточуванні зовнішньої циліндричної поверхні глибину різання можна розрахувати за формулою:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Де $a_p$=глибина різання (мм);
$d_w$=діаметр поверхні заготовки, що підлягає обробці (мм);
$d_m$=діаметр обробленої поверхні заготовки (мм).
Приклад 1. Дано діаметр поверхні заготовки $\\Phi$95 мм, що підлягає обробці; якщо він обточений до діаметра $\\Phi$90 мм за один прохід, обчисліть глибину різу.
Рішення: $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ мм.
(II) Подача ($f$)
Відносне переміщення між інструментом і заготовкою в напрямку руху подачі для кожного оберту заготовки або інструменту.
Залежно від напрямку подачі поділяють на подовжню і поперечну; поздовжня подача стосується подачі вздовж напрямних напрямних станини токарного верстата, тоді як поперечна подача відноситься до подачі, перпендикулярної напрямку напрямних станини токарного верстата.
(Примітка) Швидкість подачі ($v_f$) означає миттєву швидкість вибраної точки на різальній кромці відносно заготовки під час руху подачі.
$v_f=fn$
Де $v_f$=швидкість подачі (мм/с);
$n$=швидкість шпинделя (об/с);
$f$=подача (мм/с).
(III) Швидкість різання ($v_c$)
Миттєва швидкість вибраної точки на різальній кромці відносно заготовки під час основного руху різання. Формула розрахунку виглядає наступним чином:
$v_c=(\\pi d_w n) / 1000$
Де $v_c$=швидкість різання (м/хв);
$d_w$=діаметр поверхні заготовки, що підлягає обробці (мм);
$n$=швидкість обертання заготовки (об/хв). Розрахунки повинні базуватися на максимальній швидкості різання; наприклад, під час точіння обчислення використовує діаметр поверхні, що підлягає обробці, оскільки швидкість є найвищою та знос інструменту найшвидший у цій точці.
Приклад 2: Токарна обробка зовнішнього діаметра заготовки діаметром Φ60 мм; обрана частота обертання шпинделя 600 об/хв. Обчислити vc.
Рішення: vc=(π × dw × n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 м/хв
У реальному виробництві діаметр заготовки зазвичай відомий. Швидкість різання вибирається на основі таких факторів, як матеріал заготовки, матеріал інструменту та вимоги до обробки; ця швидкість потім перетворюється на швидкість шпинделя токарного верстата для регулювання верстата, що призводить до такої формули:
n=(1000 × vc) / (π × dw)
Приклад 3: Обточування зовнішнього діаметра шківа (Φ260 мм) на горизонтальному токарному верстаті CA6140; виберіть vc=90 м/хв і обчисліть n.
Рішення: n=(1000 × vc) / (π × dw)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 об/хв
Після розрахунку частоти обертання шпинделя виберіть значення, близьке до вказаного на заводській табличці верстата; у цьому випадку виберіть n=100 об/хв як фактичну швидкість токарного верстата.
III. Резюме:
Параметри різання
1. Глибина різу ap (мм): ap=(dw - dm) / 2 (мм)
2. Швидкість подачі f (мм/об)
3. Швидкість різання vc (м/хв): vc=π × d × n / 1000 (м/хв)
n=1000 × vc / (π × d) (об/хв)
