اصول انتخاب سه عنصر در برش ابزار ماشین‌های CNC
در پردازش برش فلزات، انتخاب صحیح سه عنصر برش ماشین ابزار CNC - سرعت برش، نرخ پیشروی و عمق برش - از اهمیت حیاتی برخوردار است. این یکی از مباحث اصلی دوره اصول برش فلزات است. در ادامه، اصول انتخاب این سه عنصر به تفصیل شرح داده شده است.
سرعت برش
سرعت برش، یعنی سرعت خطی یا سرعت محیطی (V، متر بر دقیقه)، یکی از پارامترهای مهم در برش ماشین ابزار CNC است. برای انتخاب سرعت برش مناسب، ابتدا باید عوامل متعددی در نظر گرفته شود.
سرعت برش، یعنی سرعت خطی یا سرعت محیطی (V، متر بر دقیقه)، یکی از پارامترهای مهم در برش ماشین ابزار CNC است. برای انتخاب سرعت برش مناسب، ابتدا باید عوامل متعددی در نظر گرفته شود.
مواد ابزار
کاربید: به دلیل سختی بالا و مقاومت حرارتی خوب، می‌توان به سرعت برش نسبتاً بالایی دست یافت. عموماً می‌تواند بالای ۱۰۰ متر در دقیقه باشد. هنگام خرید اینسرت‌ها، معمولاً پارامترهای فنی ارائه می‌شوند تا محدوده سرعت‌های خطی قابل انتخاب هنگام پردازش مواد مختلف مشخص شود.
فولاد پرسرعت: در مقایسه با کاربید، عملکرد فولاد پرسرعت کمی پایین‌تر است و سرعت برش آن فقط می‌تواند نسبتاً کم باشد. در بیشتر موارد، سرعت برش فولاد پرسرعت از 70 متر در دقیقه تجاوز نمی‌کند و عموماً کمتر از 20 تا 30 متر در دقیقه است.
کاربید: به دلیل سختی بالا و مقاومت حرارتی خوب، می‌توان به سرعت برش نسبتاً بالایی دست یافت. عموماً می‌تواند بالای ۱۰۰ متر در دقیقه باشد. هنگام خرید اینسرت‌ها، معمولاً پارامترهای فنی ارائه می‌شوند تا محدوده سرعت‌های خطی قابل انتخاب هنگام پردازش مواد مختلف مشخص شود.
فولاد پرسرعت: در مقایسه با کاربید، عملکرد فولاد پرسرعت کمی پایین‌تر است و سرعت برش آن فقط می‌تواند نسبتاً کم باشد. در بیشتر موارد، سرعت برش فولاد پرسرعت از 70 متر در دقیقه تجاوز نمی‌کند و عموماً کمتر از 20 تا 30 متر در دقیقه است.
مواد قطعه کار
برای قطعات کاری با سختی بالا، سرعت برش باید کم باشد. به عنوان مثال، برای فولاد کوئنچ شده، فولاد ضد زنگ و غیره، به منظور اطمینان از عمر ابزار و کیفیت پردازش، V باید کمتر تنظیم شود.
برای مواد چدنی، هنگام استفاده از ابزارهای کاربیدی، سرعت برش می‌تواند 70 تا 80 متر در دقیقه باشد.
فولاد کم کربن قابلیت ماشینکاری بهتری دارد و سرعت برش آن می‌تواند بالای ۱۰۰ متر در دقیقه باشد.
برش فلزات غیرآهنی نسبتاً آسان است و می‌توان سرعت برش بالاتری را انتخاب کرد، عموماً بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر در دقیقه.
برای قطعات کاری با سختی بالا، سرعت برش باید کم باشد. به عنوان مثال، برای فولاد کوئنچ شده، فولاد ضد زنگ و غیره، به منظور اطمینان از عمر ابزار و کیفیت پردازش، V باید کمتر تنظیم شود.
برای مواد چدنی، هنگام استفاده از ابزارهای کاربیدی، سرعت برش می‌تواند 70 تا 80 متر در دقیقه باشد.
فولاد کم کربن قابلیت ماشینکاری بهتری دارد و سرعت برش آن می‌تواند بالای ۱۰۰ متر در دقیقه باشد.
برش فلزات غیرآهنی نسبتاً آسان است و می‌توان سرعت برش بالاتری را انتخاب کرد، عموماً بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر در دقیقه.
شرایط پردازش
در طول ماشینکاری خشن، هدف اصلی حذف سریع مواد است و نیاز به کیفیت سطح نسبتاً کم است. بنابراین، سرعت برش پایین‌تر تنظیم می‌شود. در طول ماشینکاری نهایی، برای دستیابی به کیفیت سطح خوب، سرعت برش باید بالاتر تنظیم شود.
وقتی سیستم استحکام ماشین ابزار، قطعه کار و ابزار ضعیف باشد، سرعت برش نیز باید پایین‌تر تنظیم شود تا لرزش و تغییر شکل کاهش یابد.
اگر S مورد استفاده در برنامه CNC سرعت اسپیندل در دقیقه باشد، S باید بر اساس قطر قطعه کار و سرعت خطی برش V محاسبه شود: S (سرعت اسپیندل در دقیقه) = V (سرعت خطی برش) × 1000 / (3.1416 × قطر قطعه کار). اگر برنامه CNC از سرعت خطی ثابت استفاده کند، S می‌تواند مستقیماً از سرعت خطی برش V (متر بر دقیقه) استفاده کند.
در طول ماشینکاری خشن، هدف اصلی حذف سریع مواد است و نیاز به کیفیت سطح نسبتاً کم است. بنابراین، سرعت برش پایین‌تر تنظیم می‌شود. در طول ماشینکاری نهایی، برای دستیابی به کیفیت سطح خوب، سرعت برش باید بالاتر تنظیم شود.
وقتی سیستم استحکام ماشین ابزار، قطعه کار و ابزار ضعیف باشد، سرعت برش نیز باید پایین‌تر تنظیم شود تا لرزش و تغییر شکل کاهش یابد.
اگر S مورد استفاده در برنامه CNC سرعت اسپیندل در دقیقه باشد، S باید بر اساس قطر قطعه کار و سرعت خطی برش V محاسبه شود: S (سرعت اسپیندل در دقیقه) = V (سرعت خطی برش) × 1000 / (3.1416 × قطر قطعه کار). اگر برنامه CNC از سرعت خطی ثابت استفاده کند، S می‌تواند مستقیماً از سرعت خطی برش V (متر بر دقیقه) استفاده کند.
دوم. نرخ تغذیه
نرخ تغذیه، که به عنوان نرخ تغذیه ابزار (F) نیز شناخته می‌شود، عمدتاً به زبری سطح مورد نیاز برای پردازش قطعه کار بستگی دارد.
نرخ تغذیه، که به عنوان نرخ تغذیه ابزار (F) نیز شناخته می‌شود، عمدتاً به زبری سطح مورد نیاز برای پردازش قطعه کار بستگی دارد.
ماشینکاری نهایی
در طول ماشینکاری نهایی، به دلیل نیاز بالا به کیفیت سطح، نرخ پیشروی باید کم باشد، عموماً 0.06 تا 0.12 میلی‌متر در هر دور اسپیندل. این امر می‌تواند سطح ماشینکاری شده صاف را تضمین کرده و زبری سطح را کاهش دهد.
در طول ماشینکاری نهایی، به دلیل نیاز بالا به کیفیت سطح، نرخ پیشروی باید کم باشد، عموماً 0.06 تا 0.12 میلی‌متر در هر دور اسپیندل. این امر می‌تواند سطح ماشینکاری شده صاف را تضمین کرده و زبری سطح را کاهش دهد.
ماشینکاری خشن
در طول ماشینکاری خشن، وظیفه اصلی حذف سریع مقدار زیادی از مواد است و نرخ تغذیه را می‌توان بزرگتر تنظیم کرد. اندازه نرخ تغذیه عمدتاً به قدرت ابزار بستگی دارد و عموماً می‌تواند بالاتر از 0.3 باشد.
وقتی زاویه اصلی ابزار بزرگ باشد، استحکام ابزار کاهش می‌یابد و در این زمان، سرعت پیشروی نمی‌تواند خیلی زیاد باشد.
علاوه بر این، قدرت ماشین ابزار و استحکام قطعه کار و ابزار نیز باید در نظر گرفته شود. اگر قدرت ماشین ابزار کافی نباشد یا استحکام قطعه کار و ابزار ضعیف باشد، سرعت پیشروی نیز باید به طور مناسب کاهش یابد.
برنامه CNC از دو واحد نرخ پیشروی استفاده می‌کند: میلی‌متر بر دقیقه و میلی‌متر بر دور اسپیندل. اگر از واحد میلی‌متر بر دقیقه استفاده شود، می‌توان آن را با فرمول زیر تبدیل کرد: پیشروی بر دقیقه = پیشروی بر دور اسپیندل × سرعت اسپیندل بر دقیقه.
در طول ماشینکاری خشن، وظیفه اصلی حذف سریع مقدار زیادی از مواد است و نرخ تغذیه را می‌توان بزرگتر تنظیم کرد. اندازه نرخ تغذیه عمدتاً به قدرت ابزار بستگی دارد و عموماً می‌تواند بالاتر از 0.3 باشد.
وقتی زاویه اصلی ابزار بزرگ باشد، استحکام ابزار کاهش می‌یابد و در این زمان، سرعت پیشروی نمی‌تواند خیلی زیاد باشد.
علاوه بر این، قدرت ماشین ابزار و استحکام قطعه کار و ابزار نیز باید در نظر گرفته شود. اگر قدرت ماشین ابزار کافی نباشد یا استحکام قطعه کار و ابزار ضعیف باشد، سرعت پیشروی نیز باید به طور مناسب کاهش یابد.
برنامه CNC از دو واحد نرخ پیشروی استفاده می‌کند: میلی‌متر بر دقیقه و میلی‌متر بر دور اسپیندل. اگر از واحد میلی‌متر بر دقیقه استفاده شود، می‌توان آن را با فرمول زیر تبدیل کرد: پیشروی بر دقیقه = پیشروی بر دور اسپیندل × سرعت اسپیندل بر دقیقه.
III. عمق برش
عمق برش، یعنی عمق برش، در طول ماشینکاری نهایی و ماشینکاری خشن، انتخاب‌های متفاوتی دارد.
عمق برش، یعنی عمق برش، در طول ماشینکاری نهایی و ماشینکاری خشن، انتخاب‌های متفاوتی دارد.
ماشینکاری نهایی
در طول ماشینکاری نهایی، معمولاً می‌تواند کمتر از 0.5 (مقدار شعاع) باشد. عمق برش کمتر می‌تواند کیفیت سطح ماشینکاری شده را تضمین کرده و زبری سطح و تنش پسماند را کاهش دهد.
در طول ماشینکاری نهایی، معمولاً می‌تواند کمتر از 0.5 (مقدار شعاع) باشد. عمق برش کمتر می‌تواند کیفیت سطح ماشینکاری شده را تضمین کرده و زبری سطح و تنش پسماند را کاهش دهد.
ماشینکاری خشن
در حین ماشینکاری خشن، عمق برش باید با توجه به شرایط قطعه کار، ابزار و ماشین ابزار تعیین شود. برای یک تراش کوچک (با حداکثر قطر ماشینکاری کمتر از 400 میلی متر) که فولاد شماره 45 را در حالت نرمالیزه می تراشد، عمق برش در جهت شعاعی عموماً از 5 میلی متر تجاوز نمی کند.
لازم به ذکر است که اگر تغییر سرعت اسپیندل دستگاه تراش با استفاده از تنظیم سرعت تبدیل فرکانس معمولی انجام شود، وقتی سرعت اسپیندل در دقیقه بسیار کم باشد (کمتر از ۱۰۰ تا ۲۰۰ دور در دقیقه)، توان خروجی موتور به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در این زمان، فقط عمق برش و نرخ پیشروی بسیار کمی قابل دستیابی است.
در حین ماشینکاری خشن، عمق برش باید با توجه به شرایط قطعه کار، ابزار و ماشین ابزار تعیین شود. برای یک تراش کوچک (با حداکثر قطر ماشینکاری کمتر از 400 میلی متر) که فولاد شماره 45 را در حالت نرمالیزه می تراشد، عمق برش در جهت شعاعی عموماً از 5 میلی متر تجاوز نمی کند.
لازم به ذکر است که اگر تغییر سرعت اسپیندل دستگاه تراش با استفاده از تنظیم سرعت تبدیل فرکانس معمولی انجام شود، وقتی سرعت اسپیندل در دقیقه بسیار کم باشد (کمتر از ۱۰۰ تا ۲۰۰ دور در دقیقه)، توان خروجی موتور به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. در این زمان، فقط عمق برش و نرخ پیشروی بسیار کمی قابل دستیابی است.
در نتیجه، انتخاب صحیح سه عنصر برش ماشین ابزار CNC مستلزم بررسی جامع عوامل متعددی مانند جنس ابزار، جنس قطعه کار و شرایط پردازش است. در پردازش واقعی، باید تنظیمات معقولی مطابق با شرایط خاص انجام شود تا به اهداف بهبود راندمان پردازش، تضمین کیفیت پردازش و افزایش عمر ابزار دست یافت. در عین حال، اپراتورها نیز باید به طور مداوم تجربه کسب کنند و با ویژگی‌های مواد مختلف و فناوری‌های پردازش آشنا باشند تا بتوانند پارامترهای برش را بهتر انتخاب کرده و عملکرد پردازش ماشین ابزارهای CNC را بهبود بخشند.