Мастерство работы на станках с ЧПУ: понимание принципиальной разницы между скоростью подачи и скоростью вращения шпинделя

1. Что такое скорость резания при обработке на станках с ЧПУ?

Скорость резания — это фундаментальное понятие в обработке на станках с ЧПУ, представляющее собой скорость поверхности, с которой режущий инструмент движется мимо заготовки. Обычно она измеряется в футах поверхности в минуту (SFM) или метрах в минуту. По сути, скорость резания — это скорость, с которой режущая кромка инструмента проходит по разрезаемому материалу.

Этот параметр имеет решающее значение, поскольку он напрямую влияет на эффективность процесса резки и качество готовой поверхности. Одним из примеров компонента, который играет роль в скорости резки, является Omron PLC.

Эти ПЛК могут управлять скоростью различных компонентов в станке с ЧПУ, обеспечивая постоянную и точную резку. Вы можете узнать больше об этом и других продуктах на ПЛК Омрон страница.

Представьте себе токарный станок, где обтачивается цилиндрическая заготовка. Скорость резания — это скорость, с которой режущий инструмент перемещается по окружности заготовки за один оборот шпинделя.

Расчет включает диаметр заготовки и скорость вращения шпинделя (RPM). Высокие скорости резания могут привести к более быстрому удалению материала, но также могут вызвать повышенный износ инструмента.

Поэтому выбор оптимальной скорости резания — это баланс между производительностью и долговечностью инструмента. Возможности станка, материал инструмента и материал заготовки играют решающую роль в определении подходящей скорости резания.

2. Чем скорость шпинделя отличается от скорости резания?

Хотя часто используются взаимозаменяемо, скорость шпинделя и скорость резания являются различными, но взаимосвязанными понятиями. Скорость шпинделя относится к скорости вращения шпинделя станка, измеряемой в оборотах в минуту (об/мин).

Это скорость, с которой вращается шпиндель, который удерживает либо заготовку (в токарном станке), либо режущий инструмент (в фрезерном станке). С другой стороны, скорость резания, как было определено ранее, является поверхностной скоростью режущего инструмента относительно заготовки.

Зависимость между скоростью резания и скоростью шпинделя можно представить в виде простой формулы: скорость шпинделя (об/мин) = (скорость резания (фут/мин) * 3,82) / диаметр инструмента.

Эта формула подчеркивает, что для заданной скорости резания скорость шпинделя должна быть скорректирована на основе диаметра режущего инструмента или заготовки. Например, меньший диаметр инструмента требует более высокой скорости шпинделя для достижения той же скорости резания, что и более крупный инструмент.

Глубокое понимание разницы имеет решающее значение для программистов и операторов станков с ЧПУ, чтобы обеспечить точную обработку. Если вам интересно узнать о различных инструментах с ЧПУ и о том, как они связаны со скоростью шпинделя, изучите такие ресурсы, как Мицубиси ПЛС может предоставить ценную информацию.

3. Что такое скорость подачи при обработке на станках с ЧПУ?

Скорость подачи в обработке с ЧПУ — это скорость, с которой режущий инструмент или заготовка перемещаются относительно друг друга вдоль заданной оси в процессе резки. Проще говоря, это то, насколько быстро инструмент перемещается через разрезаемый материал. 

Скорость подачи обычно измеряется в единицах расстояния за оборот (например, дюймов за оборот) или расстояния за минуту (например, дюймов в минуту). Это критический параметр, который влияет на нагрузку стружки на инструмент.

Например, при фрезеровании скорость подачи определяет, насколько быстро фреза продвигается в заготовку за каждый оборот шпинделя. При токарной обработке она определяет, насколько инструмент перемещается по длине заготовки за каждый оборот шпинделя.

Скорость подачи должна быть тщательно выбрана на основе материала инструмента, материала заготовки, глубины резания и желаемой отделки поверхности. Неправильно выбранная скорость подачи может привести к таким проблемам, как плохое качество поверхности, поломка инструмента или чрезмерный износ инструмента. Узнайте о HMI, компоненте, который играет важную роль в управлении скоростью подачи, на ЧМИ страница.

4. Как скорость подачи влияет на процесс обработки?

Скорость подачи оказывает глубокое влияние на различные аспекты процесса обработки, включая срок службы инструмента, качество поверхности, образование стружки и общую эффективность обработки. Более высокая скорость подачи обычно означает более быстрое удаление материала, что приводит к повышению производительности.

Однако это также приводит к более высокой нагрузке на стружку, которая представляет собой толщину материала, удаляемого каждой режущей кромкой инструмента за один оборот. Это может привести к увеличению сил резания и выделению тепла, что может привести к ускоренному износу инструмента или даже к его поломке, если не управлять этим должным образом.

И наоборот, более низкая скорость подачи снижает нагрузку на стружку, что приводит к лучшей отделке поверхности и потенциально более длительному сроку службы инструмента. Однако это также снижает скорость удаления материала, что приводит к более длительному циклу и снижению производительности.

Поиск оптимальной скорости подачи — это деликатный процесс балансировки, требующий тщательного рассмотрения конкретной операции обработки, материала инструмента, материала заготовки и желаемого результата. Механики и программисты ЧПУ часто обращаются к таблицам подач и скоростей и используют свой опыт для определения подходящей скорости подачи для данной задачи.

Schneider PLC — один из примеров системы, которую можно запрограммировать на динамическую регулировку скорости подачи, оптимизируя процесс обработки. Полный ассортимент продукции можно посмотреть здесь Шнайдер ПЛК. 

5. Какова взаимосвязь между скоростью резания и скоростью подачи?

Скорость резания и скорость подачи являются взаимосвязанными параметрами, которые необходимо учитывать вместе для оптимизации процесса обработки на станках с ЧПУ. Они оказывают непосредственное влияние друг на друга и совместно определяют нагрузку на стружку, скорость съема материала, срок службы инструмента и качество поверхности. Понимание этой взаимосвязи имеет решающее значение для любого оператора станков или программиста станков с ЧПУ.

По сути, увеличение скорости резания при сохранении постоянной скорости подачи приводит к уменьшению нагрузки стружки, но большему удалению материала. И наоборот, увеличение скорости подачи при сохранении скорости резания приводит к увеличению нагрузки стружки, а также большему удалению материала.

Оператор должен найти правильный баланс между этими двумя параметрами, чтобы достичь желаемых результатов без ущерба для срока службы инструмента или качества поверхности. Например, использование Proface HMI может позволить операторам контролировать и регулировать эти параметры в режиме реального времени, обеспечивая оптимальную производительность. Узнайте больше об этих HMI здесь Профейс HMI.

6. Как рассчитать оптимальную скорость резания и скорость подачи?

Расчет оптимальной скорости резания и подачи требует сочетания теоретических расчетов, эмпирических данных и практического опыта.

Производители режущих инструментов часто предоставляют рекомендуемые параметры резания (скорость резания и подача на зуб) для своих инструментов в зависимости от материала заготовки и материала инструмента. Эти рекомендации служат хорошей отправной точкой для определения начальных настроек.

Основная формула для расчета скорости вращения шпинделя (об/мин) на основе скорости резания (SFM) и диаметра инструмента:

ОБ/МИН = (Скорость резания (SFM) * 3,82) / Диаметр инструмента

После определения скорости шпинделя можно рассчитать скорость подачи, используя подачу на зуб и количество зубьев на фрезе:

Скорость подачи (IPM) = об/мин * количество зубьев * подача на зуб

Однако эти расчеты дают только отправную точку. Фактическая оптимальная скорость резания и скорость подачи могут варьироваться в зависимости от таких факторов, как жесткость станка, глубина резания (осевая и радиальная глубина), износ инструмента и желаемая чистота поверхности.

Опытные станочники часто настраивают эти параметры на основе своих наблюдений за процессом резки, таких как образование стружки, силы резания и состояние инструмента. Если вам нужен более продвинутый контроль, изучите такие опции, как Сервопривод системы могут обеспечить точность, необходимую для тонкой настройки этих параметров.

7. Почему скорость вращения шпинделя и скорость подачи имеют решающее значение для срока службы инструмента?

Скорость вращения шпинделя и скорость подачи имеют первостепенное значение для определения срока службы инструмента. Неправильно заданные параметры могут привести к преждевременному износу инструмента, его поломке или даже повреждению самого станка. Понимание того, как эти параметры влияют на срок службы инструмента, имеет важное значение для экономически эффективной и производительной обработки.

Чрезмерно высокие скорости резания могут генерировать избыточное тепло, что приводит к быстрому износу инструмента, особенно на режущей кромке инструмента. Это происходит из-за высокой относительной скорости между режущим инструментом и заготовкой, что приводит к повышенному трению.

С другой стороны, слишком высокая скорость подачи может привести к чрезмерной нагрузке на стружку, что приведет к скалыванию или поломке режущей кромки. И наоборот, слишком низкая скорость подачи может вызвать трение вместо резки, что приведет к накоплению тепла и износу инструмента.

8. Как различные материалы влияют на скорость резания и скорость подачи?

Обрабатываемый материал существенно влияет на выбор скорости резания и подачи. Различные материалы обладают различной степенью твердости, прочности и абразивности, что напрямую влияет на процесс резания.

Например, более мягкие материалы, такие как алюминий, обычно можно обрабатывать на более высоких скоростях резания и подачи по сравнению с более твердыми материалами, такими как нержавеющая сталь.

Это связано с тем, что более мягкие материалы генерируют меньше тепла и режущих усилий во время обработки. Более твердые материалы, с другой стороны, требуют более низких скоростей резания, чтобы предотвратить чрезмерное накопление тепла и износ инструмента.

Ниже представлена упрощенная таблица, иллюстрирующая рекомендуемые скорости резания (SFM) для различных материалов с использованием инструментов из быстрорежущей стали:

Скорость подачи также зависит от материала. Более жесткие материалы могут потребовать более низкой подачи на зуб, чтобы предотвратить поломку инструмента, в то время как более мягкие материалы могут выдерживать более высокую подачу на зуб.

9. Каковы типичные ошибки при настройке параметров подачи и скорости?

При настройке параметров подачи и скорости в обработке с ЧПУ может возникнуть несколько распространенных ошибок. Одна из распространенных ошибок — полагаться исключительно на теоретические расчеты без учета конкретных характеристик станка, инструмента и заготовки. Это может привести к неоптимальным условиям резания и снижению эффективности.

Другая распространенная ошибка — пренебрежение ограничениями максимальной скорости и мощности станка. Попытка запустить станок на скоростях и подачах, превышающих его возможности, может привести к снижению производительности, повреждению инструмента или даже станка.

Кроме того, игнорирование рекомендаций производителя инструмента по параметрам резания может привести к преждевременному выходу инструмента из строя.

Еще одна распространенная ошибка — не регулировать подачу и скорость в зависимости от глубины резания. Более глубокий рез обычно требует снижения как скорости резания, так и скорости подачи, чтобы продлить срок службы инструмента и предотвратить его поломку.

Наконец, отсутствие контроля процесса резки и внесения необходимых корректировок может привести к неэффективности. Опытные операторы постоянно наблюдают за такими факторами, как образование стружки, силы резания и качество поверхности, чтобы точно настроить параметры во время работы.

10. Какие передовые технологии могут оптимизировать эффективность обработки на станках с ЧПУ?

Несколько передовых методов могут дополнительно оптимизировать эффективность обработки с ЧПУ за пределами основных принципов скорости резания и скорости подачи. Одним из таких методов является управление постоянной скоростью поверхности (CSS), особенно полезное в токарных операциях.

CSS автоматически регулирует скорость вращения шпинделя (RPM) по мере перемещения инструмента по различным диаметрам заготовки, поддерживая постоянную скорость резания. Это обеспечивает равномерный износ инструмента и качество поверхности по всей заготовке.

Высокоскоростная обработка (HSM) — еще одна передовая технология, которая использует высокие скорости вращения шпинделя, высокие скорости подачи и малую глубину резания для достижения высокой скорости съема материала при сохранении превосходной чистоты поверхности и точности. Для HSM требуются жесткие станки, специализированные режущие инструменты и передовые методы программирования ЧПУ.

Адаптивное управление — это передовая технология, которая использует датчики для мониторинга процесса резки в реальном времени и автоматической регулировки параметров подачи и скорости для оптимизации производительности. Это может компенсировать изменения твердости материала, износ инструмента и другие факторы, которые могут повлиять на процесс обработки.