CNC gépek elsajátítása: Az előtolás és az orsósebesség közötti döntő különbség megértése

1. Mi a vágási sebesség a CNC megmunkálásban?

A vágási sebesség a CNC megmunkálás alapvető fogalma, amely azt a felületi sebességet jelenti, amellyel a vágószerszám elhalad a munkadarabon. Általában felszíni láb per percben (SFM) vagy méter per percben mérik. A vágási sebesség lényegében az a sebesség, amellyel a szerszám vágóéle áthalad a vágott anyagon.

Ez a paraméter létfontosságú, mivel közvetlenül befolyásolja a vágási folyamat hatékonyságát és a kész felület minőségét. A vágási sebességben szerepet játszó alkatrész egyik példája az Omron PLC.

Ezek a PLC-k képesek szabályozni a CNC gépek különböző alkatrészeinek sebességét, biztosítva a következetes és pontos vágást. Erről és más termékekről többet megtudhat a Omron PLC oldalon.

Képzeljünk el egy esztergaműveletet, ahol egy hengeres munkadarabot esztergálnak. A forgácsolási sebesség az a sebesség, amellyel a forgácsolószerszám a munkadarab kerülete mentén mozog az orsó egy fordulata alatt.

A számítás magában foglalja a munkadarab átmérőjét és az orsó fordulatszámát (RPM). A nagy vágási sebesség gyorsabb anyagleválasztást eredményezhet, de a szerszám kopását is növelheti.

Ezért az optimális vágási sebesség kiválasztása egyensúlyt teremt a termelékenység és a szerszám hosszú élettartama között. A gép képességei, a szerszám anyaga és a munkadarab anyaga egyaránt döntő szerepet játszik a megfelelő vágási sebesség meghatározásában.

2. Miben különbözik az orsó sebessége a vágási sebességtől?

Bár gyakran felcserélhetően használják, az orsó- és a vágási sebesség különálló, de egymással összefüggő fogalmak. Az orsó fordulatszáma a gép orsójának forgási sebességére utal, fordulat per percben (RPM) mérve.

Ez az a sebesség, amellyel az orsó – amely akár a munkadarabot (esztergagépben), akár a vágószerszámot (maróban) tartja – forog. Másrészt a vágási sebesség, amint azt korábban meghatároztuk, a vágószerszám felületi sebessége a munkadarabhoz viszonyítva.

A forgácsolási sebesség és az orsó fordulatszáma közötti összefüggés egy egyszerű képlettel ábrázolható: Orsó fordulatszám (RPM) = (Vágási sebesség (SFM) * 3,82) / Szerszám átmérője.

Ez a képlet rávilágít arra, hogy egy adott forgácsolási sebességhez az orsó fordulatszámát a vágószerszám vagy a munkadarab átmérője alapján kell beállítani. Például egy kisebb szerszámátmérőhöz nagyobb orsósebességre van szükség ahhoz, hogy ugyanolyan vágási sebességet érjünk el, mint egy nagyobb szerszámmal.

A különbség mélyreható megértése döntő fontosságú a CNC programozók és forgácsolók számára a precíz megmunkálás érdekében. Ha kíváncsi a különböző CNC-szerszámokra, és arra, hogy ezek hogyan kapcsolódnak az orsó sebességéhez, fedezze fel az olyan erőforrásokat, mint pl Mitsubishi PLC értékes betekintést nyújthat.

3. Pontosan mi az előtolás a CNC megmunkálásban?

Az előtolás a CNC megmunkálásban az a sebesség, amellyel a forgácsolószerszám vagy a munkadarab egymáshoz képest egy meghatározott tengely mentén mozog a vágási folyamat során. Egyszerűbben fogalmazva, ez az, hogy a szerszám milyen gyorsan mozog a vágott anyagon. 

Az előtolási sebességet általában a fordulatonkénti távolság (pl. hüvelyk per fordulat) vagy a percenkénti távolság (pl. hüvelyk per perc) egységeiben mérik. Ez egy kritikus paraméter, amely befolyásolja a szerszám forgácsterhelését.

Például egy marási műveletnél az előtolás határozza meg, hogy a maró milyen gyorsan halad előre a munkadarabban az orsó minden fordulatánál. Esztergaműveletnél ez határozza meg, hogy a szerszám mennyit mozdul el a munkadarab hosszában minden orsófordulat során.

Az előtolást gondosan kell megválasztani a szerszám anyaga, a munkadarab anyaga, a fogásmélység és a kívánt felületi minőség alapján. A helytelenül megválasztott előtolás olyan problémákhoz vezethet, mint például rossz felületminőség, szerszámtörés vagy túlzott szerszámkopás. Ismerje meg a HMI-t, egy olyan összetevőt, amely alapvető szerepet játszik az előtolási sebesség szabályozásában HMI oldalon.

4. Hogyan hat az előtolási sebesség a megmunkálási folyamatra?

Az előtolási sebesség nagymértékben befolyásolja a megmunkálási folyamat különböző aspektusait, beleértve a szerszám élettartamát, a felületi minőséget, a forgácsképződést és az általános megmunkálási hatékonyságot. A nagyobb előtolás általában gyorsabb anyageltávolítást jelent, ami megnövekedett termelékenységhez vezet.

Ez azonban nagyobb forgácsterhelést is eredményez, ami a szerszám egyes vágóélei által egy fordulat alatt eltávolított anyag vastagsága. Ez megnövekedett forgácsolóerőkhöz és hőképződéshez vezethet, ami felgyorsíthatja a szerszámkopást vagy akár a szerszám törését is, ha nem megfelelően kezelik.

Ezzel szemben az alacsonyabb előtolás csökkenti a forgácsterhelést, ami jobb felületminőséget és potenciálisan hosszabb szerszámélettartamot eredményez. Ugyanakkor csökkenti az anyageltávolítási sebességet is, ami hosszabb ciklusidőt és csökkent termelékenységet eredményez.

Az optimális előtolás megtalálása kényes kiegyensúlyozási művelet, amely megköveteli az adott megmunkálási művelet, a szerszám anyagának, a munkadarab anyagának és a kívánt eredmény alapos mérlegelését. A gépészek és a CNC-programozók gyakran hivatkoznak előtolási és sebességtáblázatokra, és tapasztalataikat használják az adott feladathoz megfelelő előtolás meghatározásához.

A Schneider PLC egy példa a rendszerre, amely programozható az előtolás dinamikus beállítására, optimalizálva a megmunkálási folyamatot. A teljes termékpalettát itt tekintheti meg Schneider PLC. 

5. Mi a kapcsolat a vágási sebesség és az előtolási sebesség között?

A vágási sebesség és az előtolás olyan összefonódó paraméterek, amelyeket együtt kell figyelembe venni a CNC megmunkálási folyamat optimalizálása érdekében. Közvetlen hatást gyakorolnak egymásra, és együttesen határozzák meg a forgácsterhelést, az anyageltávolítási sebességet, a szerszám élettartamát és a felületi minőséget. Ennek a kapcsolatnak a megértése létfontosságú minden gépész vagy CNC-programozó számára.

Lényegében a vágási sebesség növelése az előtolás állandó tartása mellett kisebb forgácsterhelést, de nagyobb anyagleválasztást eredményez. Ezzel szemben az előtolás növelése a vágási sebesség megtartása mellett nagyobb forgácsterhelést és nagyobb anyagleválasztást eredményez.

A megmunkálónak meg kell találnia a megfelelő egyensúlyt e két paraméter között, hogy elérje a kívánt eredményt anélkül, hogy a szerszám élettartama vagy a felület minősége csökkenne. Például egy Proface HMI használatával a kezelők ezeket a paramétereket valós időben figyelhetik és módosíthatják, így biztosítva az optimális teljesítményt. Tudjon meg többet ezekről a HMI-kről itt Proface HMI.

6. Hogyan számítja ki az optimális vágási sebességet és előtolási sebességet?

Az optimális vágási sebesség és előtolás kiszámítása elméleti számítások, empirikus adatok és gyakorlati tapasztalatok kombinációját foglalja magában.

A vágószerszámok gyártói gyakran a munkadarab anyaga és a szerszám anyaga alapján adják meg szerszámaikhoz az ajánlott forgácsolási paramétereket (vágási sebesség és fogankénti előtolás). Ezek az ajánlások jó kiindulópontként szolgálnak a kezdeti beállítások meghatározásához.

A forgácsolási sebesség (SFM) és a szerszámátmérő alapján az orsófordulatszám (RPM) kiszámításának alapképlete a következő:

RPM = (Vágási sebesség (SFM) * 3,82) / Szerszám átmérője

Az orsó fordulatszámának meghatározása után az előtolás kiszámítható a fogankénti előtolás és a vágó fogainak számából:

Előtolási sebesség (IPM) = RPM * Fogak száma * Fogankénti előtolás

Ezek a számítások azonban csak kiindulópontot adnak. A tényleges optimális vágási sebesség és előtolás olyan tényezőktől függően változhat, mint a gép merevsége, a vágásmélység (axiális és radiális mélység), a szerszámkopás és a kívánt felületi minőség.

A tapasztalt gépészek gyakran finomhangolják ezeket a paramétereket a forgácsolási folyamattal kapcsolatos megfigyeléseik, például a forgácsképződés, a forgácsolóerők és a szerszám állapota alapján. Ha fejlettebb vezérlésre van szüksége, fedezze fel a lehetőségeket, mint pl Szervo rendszerek biztosítják a paraméterek finomhangolásához szükséges pontosságot.

7. Miért kulcsfontosságú az orsó fordulatszáma és az előtolás a szerszám élettartamához?

Az orsó fordulatszáma és az előtolás a legfontosabbak a szerszám élettartamának meghatározásában. A helytelenül beállított paraméterek a szerszám idő előtti kopásához, töréséhez vagy akár magának a szerszámgépnek a károsodásához is vezethetnek. A költséghatékony és hatékony megmunkáláshoz elengedhetetlen annak megértése, hogy ezek a paraméterek hogyan befolyásolják a szerszám élettartamát.

A túl nagy vágási sebesség túlzott hőt termelhet, ami gyors szerszámkopáshoz vezethet, különösen a szerszám vágóélén. Ennek az az oka, hogy a forgácsolószerszám és a munkadarab közötti relatív sebesség nagy, ami fokozott súrlódást okoz.

Másrészt a túl nagy előtolás túlzott forgácsterheléshez vezethet, ami a forgácsoláshoz vagy a vágóél töréséhez vezethet. Ezzel szemben a túl alacsony előtolás vágás helyett dörzsölést okozhat, ami hőfelhalmozódáshoz és a szerszám kopásához vezethet.

8. Hogyan befolyásolják a különböző anyagok a vágási sebességet és az előtolási sebességet?

A megmunkált anyag jelentősen befolyásolja a vágási sebesség és az előtolás megválasztását. A különböző anyagok különböző fokú keménységet, szívósságot és koptatóképességet mutatnak, amelyek közvetlenül befolyásolják a vágási folyamatot.

Például a lágyabb anyagok, például az alumínium általában nagyobb vágási sebességgel és előtolási sebességgel dolgozhatók meg, mint a keményebb anyagok, például a rozsdamentes acél.

Ennek az az oka, hogy a lágyabb anyagok kevesebb hőt és vágóerőt termelnek a megmunkálás során. A keményebb anyagok viszont kisebb vágási sebességet igényelnek a túlzott hőképződés és a szerszámkopás elkerülése érdekében.

Íme egy egyszerűsített táblázat, amely bemutatja az ajánlott vágási sebességeket (SFM) különféle anyagokhoz, nagysebességű acélszerszámok használatával:

Az előtolás mértéke szintén anyagfüggő. A szívós anyagok kisebb előtolást igényelhetnek foganként a szerszám törésének elkerülése érdekében, míg a puhább anyagok nagyobb fogankénti előtolást is elviselnek.

9. Melyek a gyakori hibák az előtolás és a sebesség paraméterek beállításánál?

Számos gyakori hiba előfordulhat az előtolás és a fordulatszám paramétereinek beállításakor a CNC megmunkálás során. Az egyik gyakori hiba az, hogy kizárólag elméleti számításokra hagyatkozik, anélkül, hogy figyelembe vennénk a gép, a szerszám és a munkadarab jellemzőit. Ez nem optimális vágási feltételekhez és csökkentett hatékonysághoz vezethet.

Egy másik gyakori hiba a gép végsebesség- és teljesítménykorlátozásának figyelmen kívül hagyása. Ha a gépet a képességeit meghaladó sebességgel és előtolással próbálják üzemeltetni, az gyenge teljesítményt, szerszám- vagy akár gépkárosodást okozhat.

Ezenkívül a szerszámgyártó vágási paraméterekre vonatkozó ajánlásainak figyelmen kívül hagyása a szerszám idő előtti meghibásodásához vezethet.

Az előtolás és a sebesség vágásmélység alapján történő beállításának elmulasztása egy másik gyakori hiba. A mélyebb vágás általában a vágási sebesség és az előtolás csökkentését igényli a szerszám élettartamának megőrzése és a szerszám törésének megelőzése érdekében.

Végül a vágási folyamat figyelésének elmulasztása és a szükséges módosítások elvégzése a hatékonyság hiányához vezethet. A tapasztalt gépészek folyamatosan figyelik az olyan tényezőket, mint a forgácsképződés, a forgácsolási erők és a felületkezelés, hogy működés közben finomhangolják a paramétereket.

10. Milyen fejlett technikákkal optimalizálható a CNC megmunkálási hatékonyság?

Számos fejlett technika tovább optimalizálhatja a CNC megmunkálási hatékonyságot a vágási sebesség és az előtolás alapelvein túl. Az egyik ilyen technika az állandó felületi sebesség (CSS) szabályozása, amely különösen hasznos az esztergaműveletek során.

A CSS automatikusan beállítja az orsó fordulatszámát (RPM), amikor a szerszám a munkadarab különböző átmérőjein mozog, így állandó vágási sebességet tart fenn. Ez biztosítja az egyenletes szerszámkopást és felületi minőséget a teljes munkadarabon.

A nagy sebességű megmunkálás (HSM) egy másik fejlett technika, amely nagy orsófordulatszámot, nagy előtolási sebességet és kis fogásmélységet használ a magas anyagleválasztási sebesség elérése érdekében, miközben megőrzi a kiváló felületi minőséget és pontosságot. A HSM merev gépeket, speciális vágószerszámokat és fejlett CNC programozási technikákat igényel.

Az adaptív vezérlés egy élvonalbeli technológia, amely érzékelők segítségével valós időben figyeli a vágási folyamatot, és automatikusan beállítja az előtolás és a sebesség paramétereit a teljesítmény optimalizálása érdekében. Ez kompenzálhatja az anyagkeménység, a szerszámkopás és más olyan tényezők változásait, amelyek befolyásolhatják a megmunkálási folyamatot.