Stăpânirea mașinii CNC: înțelegerea diferenței esențiale dintre viteza de avans și viteza axului

1. Ce este viteza de tăiere în prelucrarea CNC?

Viteza de tăiere este un concept fundamental în prelucrarea CNC, reprezentând viteza de suprafață cu care unealta de tăiere trece pe lângă piesa de prelucrat. De obicei, se măsoară în picioare de suprafață pe minut (SFM) sau în metri pe minut. În esență, viteza de tăiere este viteza cu care muchia de tăiere a sculei traversează materialul tăiat.

Acest parametru este vital deoarece influențează direct eficiența procesului de tăiere și calitatea suprafeței finisate. Un exemplu de componentă care joacă un rol în viteza de tăiere este Omron PLC.

Aceste PLC-uri pot controla viteza diferitelor componente dintr-o mașină CNC, asigurând o tăiere consistentă și precisă. Puteți găsi mai multe despre acest produs și despre alte produse pe site-ul Omron PLC pagină.

Imaginați-vă o operație de strung în care o piesă de prelucrat cilindrică este rotită. Viteza de tăiere ar fi viteza cu care unealta de tăiere se mișcă de-a lungul circumferinței piesei de prelucrat în timpul unei rotații a axului.

Calculul implică diametrul piesei de prelucrat și viteza de rotație a axului (RPM). Vitezele mari de tăiere pot duce la îndepărtarea mai rapidă a materialului, dar pot provoca, de asemenea, o uzură crescută a sculei.

Prin urmare, alegerea vitezei optime de tăiere reprezintă un echilibru între productivitate și longevitatea sculei. Capacitățile mașinii, materialul sculei și materialul piesei de prelucrat joacă toate un rol crucial în determinarea vitezei de tăiere adecvate.

2. Cum este viteza axului diferită de viteza de tăiere?

Deși sunt adesea folosite interschimbabil, viteza axului și viteza de tăiere sunt concepte distincte, dar interconectate. Viteza axului se referă la viteza de rotație a axului mașinii, măsurată în rotații pe minut (RPM).

Este viteza cu care se rotește axul – care ține fie piesa de prelucrat (într-un strung), fie unealta de tăiere (într-o moară). Pe de altă parte, viteza de tăiere, așa cum a fost definită anterior, este viteza de suprafață a sculei de tăiere în raport cu piesa de prelucrat.

Relația dintre viteza de tăiere și viteza axului poate fi vizualizată ca o formulă simplă: Viteza axului (RPM) = (Viteza de tăiere (SFM) * 3,82) / Diametrul sculei.

Această formulă evidențiază faptul că pentru o anumită viteză de tăiere, viteza axului trebuie ajustată în funcție de diametrul sculei de tăiere sau piesei de prelucrat. De exemplu, un diametru mai mic de sculă necesită o viteză mai mare a axului pentru a obține aceeași viteză de tăiere ca o unealtă mai mare.

O înțelegere profundă a diferenței este crucială pentru programatorii și mașiniștii CNC pentru a asigura o prelucrare precisă. Dacă sunteți curios despre diferite instrumente CNC și despre modul în care acestea se leagă de viteza axului, explorați resurse precum PLC Mitsubishi poate oferi informații valoroase.

3. Ce este exact viteza de avans în prelucrarea CNC?

Viteza de avans în prelucrarea CNC este viteza cu care unealta de tăiere sau piesa de prelucrat se mișcă una față de cealaltă de-a lungul unei axe specificate în timpul procesului de tăiere. În termeni mai simpli, este cât de repede se mișcă unealta prin materialul tăiat. 

Viteza de avans este de obicei măsurată în unități de distanță pe rotație (de exemplu, inci pe rotație) sau distanță pe minut (de exemplu, inci pe minut). Este un parametru critic care afectează sarcina de așchii pe unealta.

De exemplu, într-o operație de frezare, viteza de avans determină cât de repede avansează freza în piesa de prelucrat pentru fiecare rotație a arborelui. Într-o operație de strung, dictează cât de mult se mișcă unealta de-a lungul lungimii piesei de prelucrat în timpul fiecărei rotații a arborelui.

Viteza de avans trebuie selectată cu atenție în funcție de materialul sculei, materialul piesei de prelucrat, adâncimea de tăiere și finisajul dorit al suprafeței. O viteză de avans aleasă incorect poate duce la probleme precum calitatea slabă a suprafeței, ruperea sculei sau uzura excesivă a sculei. Aflați despre HMI, o componentă care joacă un rol esențial în controlul ratelor de avans, pe HMI pagină.

4. Cum influențează viteza de avans procesul de prelucrare?

Viteza de avans are un impact profund asupra diferitelor aspecte ale procesului de prelucrare, inclusiv durata de viață a sculei, finisarea suprafeței, formarea așchiilor și eficiența generală a prelucrarii. O rată de avans mai mare înseamnă în general o îndepărtare mai rapidă a materialului, ceea ce duce la o productivitate crescută.

Cu toate acestea, rezultă, de asemenea, o încărcare mai mare a așchiilor, care este grosimea materialului îndepărtat de fiecare muchie de tăiere a sculei într-o singură rotație. Acest lucru poate duce la creșterea forțelor de așchiere și la generarea de căldură, ceea ce poate cauza uzura accelerată a sculei sau chiar ruperea sculei, dacă nu este gestionat corespunzător.

Dimpotrivă, o viteză de avans mai mică reduce încărcarea așchiilor, ceea ce duce la o finisare mai bună a suprafeței și, potențial, o durată de viață mai mare a sculei. Cu toate acestea, scade și rata de îndepărtare a materialului, rezultând timpi de ciclu mai lungi și productivitate redusă.

Găsirea vitezei optime de avans este un act de echilibrare delicat care necesită o analiză atentă a operațiunii specifice de prelucrare, a materialului sculei, a materialului piesei de prelucrat și a rezultatului dorit. Mașiniștii și programatorii CNC se referă adesea la diagramele de avans și viteze și își folosesc experiența pentru a determina rata de avans adecvată pentru o anumită sarcină.

Un PLC Schneider este un exemplu de sistem care poate fi programat pentru a regla viteza de avans în mod dinamic, optimizând procesul de prelucrare. Puteți vedea întreaga gamă de produse aici PLC Schneider. 

5. Care este relația dintre viteza de tăiere și viteza de avans?

Viteza de tăiere și viteza de avans sunt parametri împletite care trebuie luați în considerare împreună pentru a optimiza procesul de prelucrare CNC. Acestea au un impact direct unul asupra celuilalt și determină în mod colectiv încărcarea așchiilor, rata de îndepărtare a materialului, durata de viață a sculei și finisarea suprafeței. Înțelegerea acestei relații este crucială pentru orice mașinist sau programator CNC.

În esență, creșterea vitezei de tăiere menținând constantă viteza de avans are ca rezultat o încărcare mai mică a așchiilor, dar o îndepărtare mai mare a materialului. În schimb, creșterea vitezei de avans, menținând în același timp viteza de tăiere, are ca rezultat o încărcare mai mare a așchiilor și, de asemenea, o îndepărtare mai mare a materialului.

Mașinicul trebuie să găsească echilibrul potrivit între acești doi parametri pentru a obține rezultatele dorite fără a compromite durata de viață a sculei sau calitatea suprafeței. De exemplu, utilizarea unui HMI Proface poate permite operatorilor să monitorizeze și să ajusteze acești parametri în timp real, asigurând performanțe optime. Explorați mai multe despre aceste HMI-uri aici Proface HMI.

6. Cum se calculează viteza optimă de tăiere și viteza de avans?

Calcularea vitezei optime de tăiere și a vitezei de avans implică o combinație de calcule teoretice, date empirice și experiență practică.

Producătorii de scule de tăiere furnizează adesea parametrii de tăiere recomandați (viteza de tăiere și avansul pe dinte) pentru uneltele lor pe baza materialului piesei de prelucrat și a materialului sculei. Aceste recomandări servesc ca un bun punct de plecare pentru determinarea setărilor inițiale.

Formula de bază pentru calcularea vitezei axului (RPM) pe baza vitezei de tăiere (SFM) și a diametrului sculei este:

RPM = (Viteza de tăiere (SFM) * 3,82) / Diametrul sculei

Odată ce viteza axului este determinată, viteza de avans poate fi calculată utilizând avansul pe dinte și numărul de dinți de pe freză:

Viteza de avans (IPM) = RPM * Numărul de dinți * Alimentarea pe dinte

Cu toate acestea, aceste calcule oferă doar un punct de plecare. Viteza optimă de tăiere reală și viteza de avans pot varia în funcție de factori precum rigiditatea mașinii, adâncimea de tăiere (adâncimea axială și radială), uzura sculei și finisarea dorită a suprafeței.

Mașiniștii cu experiență reglează adesea acești parametri pe baza observațiilor lor asupra procesului de tăiere, cum ar fi formarea așchiilor, forțele de tăiere și starea sculei. Dacă aveți nevoie de un control mai avansat, explorați opțiuni precum Servo sistemele pot oferi precizia necesară pentru reglarea fină a acestor parametri.

7. De ce sunt esențiale viteza axului și viteza de avans pentru durata de viață a sculei?

Viteza axului și viteza de avans sunt esențiale în determinarea duratei de viață a sculei. Parametrii setați incorect pot duce la uzura prematură a sculei, ruperea sculei sau chiar deteriorarea mașinii unealte în sine. Înțelegerea modului în care acești parametri afectează durata de viață a sculei este esențială pentru o prelucrare eficientă și rentabilă.

Vitezele de tăiere excesiv de mari pot genera căldură excesivă, ceea ce duce la uzura rapidă a sculei, în special la muchia de tăiere a sculei. Acest lucru se datorează faptului că viteza relativă dintre instrumentul de tăiere și piesa de prelucrat este mare, determinând frecare crescută.

Pe de altă parte, viteza de avans prea mare poate duce la încărcări excesive de așchii, ducând la așchiere sau ruperea muchiei de tăiere. În schimb, viteza de avans prea mică poate provoca frecare în loc de tăiere, ceea ce duce la acumularea de căldură și la uzura sculei.

8. Cum afectează diferitele materiale viteza de tăiere și viteza de avans?

Materialul prelucrat influențează semnificativ alegerea vitezei de tăiere și a vitezei de avans. Diferitele materiale prezintă grade diferite de duritate, tenacitate și abrazivitate, care au un impact direct asupra procesului de tăiere.

De exemplu, materialele mai moi, cum ar fi aluminiul, pot fi prelucrate în general la viteze de așchiere și viteză de avans mai mari în comparație cu materialele mai dure precum oțelul inoxidabil.

Acest lucru se datorează faptului că materialele mai moi generează mai puțină căldură și forțe de tăiere în timpul prelucrării. Materialele mai dure, pe de altă parte, necesită viteze de tăiere mai mici pentru a preveni acumularea excesivă de căldură și uzura sculei.

Iată o diagramă simplificată care ilustrează vitezele de așchiere recomandate (SFM) pentru diferite materiale care utilizează unelte din oțel de mare viteză:

Viteza de avans este, de asemenea, dependentă de material. Materialele mai dure pot necesita avans mai mic per dinte pentru a preveni ruperea sculei, în timp ce materialele mai moi pot tolera avans mai mare per dinte.

9. Care sunt greșelile frecvente în setarea parametrilor de avans și viteză?

Pot apărea mai multe greșeli comune la setarea parametrilor de avans și viteză în prelucrarea CNC. O eroare predominantă se bazează numai pe calcule teoretice fără a lua în considerare caracteristicile specifice ale mașinii, sculei și piesei de prelucrat. Acest lucru poate duce la condiții de tăiere suboptime și la o eficiență redusă.

O altă greșeală comună este neglijarea limitărilor maxime de viteză și putere ale mașinii. Încercarea de a rula o mașină la viteze și avansuri peste capabilitățile sale poate duce la performanțe slabe, deteriorarea sculei sau chiar deteriorarea mașinii.

În plus, ignorarea recomandărilor producătorului sculei pentru parametrii de tăiere poate duce la defectarea prematură a sculei.

Eșecul de a ajusta avansul și viteza în funcție de adâncimea de tăiere este o altă eroare frecventă. O tăiere mai adâncă necesită, în general, o reducere atât a vitezei de tăiere, cât și a vitezei de avans pentru a menține durata de viață a sculei și pentru a preveni ruperea sculei.

În cele din urmă, nemonitorizarea procesului de tăiere și efectuarea ajustărilor necesare poate duce la ineficiențe. Mașiniștii cu experiență observă în mod constant factori precum formarea așchiilor, forțele de tăiere și finisarea suprafeței pentru a regla fin parametrii în timpul funcționării.

10. Ce tehnici avansate pot optimiza eficiența prelucrării CNC?

Mai multe tehnici avansate pot optimiza și mai mult eficiența prelucrării CNC dincolo de principiile de bază ale vitezei de tăiere și vitezei de avans. O astfel de tehnică este controlul vitezei de suprafață constantă (CSS), deosebit de util în operațiunile de strung.

CSS ajustează automat viteza axului (RPM) pe măsură ce unealta se deplasează pe diferite diametre ale piesei de prelucrat, menținând o viteză de tăiere constantă. Acest lucru asigură uzura uniformă a sculei și finisarea suprafeței întregii piese de prelucrat.

Prelucrarea de mare viteză (HSM) este o altă tehnică avansată care utilizează viteze mari ale arborelui, viteze mari de avans și adâncimi mici de tăiere pentru a obține rate mari de îndepărtare a materialului, menținând în același timp finisarea și precizia suprafeței excelente. HSM necesită mașini rigide, unelte de tăiere specializate și tehnici avansate de programare CNC.

Controlul adaptiv este o tehnologie de ultimă oră care utilizează senzori pentru a monitoriza procesul de tăiere în timp real și pentru a ajusta automat parametrii de avans și viteză pentru a optimiza performanța. Acest lucru poate compensa variațiile de duritate a materialului, uzura sculei și alți factori care pot afecta procesul de prelucrare.