Základní řezné parametry na frézkách

Řezná rychlost je dráha hrotu řezného kotouče nástroje vzhledem k obrobku ve směru hlavního pohybu za jednotku času. Řezná rychlost se měří v m/min pro všechny druhy řezného obrábění, s výjimkou broušení, leštění a některých dalších, kde se měří v m/s.

Řezná rychlost na soustruhu — je rychlost ve směru hlavního řezného pohybu uvažovaného bodu obrobku nebo břitu. Řeznou rychlost lze vypočítat pomocí empirických vzorců, které existují pro každý typ zpracování. Hodnota řezné rychlosti se zjistí z podmínky zachování životnosti řezného nástroje. Článek představuje algoritmus počítačového programu pro určení přípustné řezné rychlosti při dané hloubce řezu a posuvu na automatizovaných obráběcích strojích na základě metodiky pro stanovení přípustných vlastností řezné rychlosti řezného nástroje. Algoritmus umožňuje automatizovanou korekci řezné rychlosti a posuvu pro dávku obráběných dílů vyrobených z konstrukčních chromnikl-molybdenových ocelí při výměně opotřebovaného karbidového řezného nástroje za nový, přičemž se zachovává původně zadaná rozměrová životnost řezného nástroje. Algoritmus zahrnuje řezné podmínky, za kterých se zpracování provádí mimo návarkovou zónu rychlostmi nad 60 m/min, přičemž u režimů polodokončování a hrubování zůstává drsnost povrchové vrstvy obrobků po výměně řezného nástroje v rámci stanovené kvality.

Zpravidla ve výrobě, během zpracování čepele karbidovým řezným nástrojem s vyměnitelnými vícestrannými deskami dílů na CNC stroje Algoritmický problém intenzifikaci řezných režimů zůstává nevyřešen. Pro řešení tohoto problému článek navrhuje aktuální algoritmus pro určení a korekci přípustných řezné rychlosti na soustruhu na základě modelu. Algoritmus umožňuje intenzifikaci zvoleného režimu řezání na začátku obrábění, aby se zajistil větší počet obráběných dílů při daných rychlostech opotřebení zadní hrany nástroje. Během obrábění algoritmus umožňuje provádět automatickou korekci řezné rychlosti a posuvu při výměně opotřebovaného řezného nástroje za nový, přičemž je zachována původně zadaná trvanlivost řezného nástroje a drsnost povrchové vrstvy obráběných dílů po výměně nástroje zůstává v rámci původně zadaných parametrů.

Popis vývojového diagramu algoritmu pro určení přípustné řezné rychlosti při dané hloubce řezu a posuvu na automatizovaných obráběcích strojích:

1. Na obr. 1 Je prezentována první část algoritmu, během jejíhož provádění dochází k následujícímu:

• zadání počátečních dat operátorem: hloubka řezu t; posuv S, pevnost v tahu σв a mez kluzu σt obráběného materiálu; průměr d součásti a délka L povrchu obráběné součásti; geometrie nástroje; hodnota rozměrového opotřebení h nástroje; počet součástek Nd ve zpracovávané dávce (blok 1);
• výpočet hlavních řezných parametrů: řezných sil a doby rozměrové stability nástroje v modelu (bloky 2-16).

Pro první kontaktní dvojici (i) „ocel – tvrdá slitina“ se provádí krátkodobé (4-5 s) zpracování podle metody A.L. Plotnikova v pevném režimu zkušebního průchodu (Vф = 100 m/min, Sф = 0.1 mm/ot, tф = 1 mm), přičemž se měří hodnota termoEMF Эпр(i), mV. Automatický výpočet řezných sil, hodnoty κ (kappa) a doby rozměrové stability nástroje v modelu se provádí s ohledem na naměřenou hodnotu termoEMF pro kontaktní dvojici (i) při dané hloubce řezu t, posuvu S, lineárním opotřebení na zadní straně nástroje hizn=h/tgα, kde řezná rychlost V je proměnná hodnota. Je určena řezná rychlost na soustruhu V pro kontaktní dvojici (i), která odpovídá rozměrové trvanlivosti řezného nástroje zajišťující zpracování maximálního počtu dílů v dávce. Stanoví se otáčky vřetena. Stanoví se hlavní technologický čas t0, který se rovná době trvání zpracování jednoho obrobku. Stanoví se zdroj řezného nástroje, vyjádřený jako počet KzT obrobků zpracovaných jedním nástrojem během stanovené doby jeho trvanlivosti T. Stanoví se požadovaný počet NRI řezného nástroje pro zpracování celé dávky dílů. Výstup informací (t, S, V, T, t0, NRI, KzT) do dialogového režimu pro rozhodnutí operátora, zda bude pokračovat ve zpracování s vybranými parametry. Schválení vypočítaných parametrů operátorem. Zpracování první dvojice „dílec-nástroj“ prvním nástrojem (blok 14) s jednorázovým měřením termoEMF pracovního průchodu pro tuto dvojici a uložení informace do systémové paměti při zpracování první kontaktní dvojice (i) prvním nástrojem (j) ve vybraných řezných režimech (t, S, V).

Obr. 1. Blokové schéma algoritmu pro určení a korekci řezné rychlosti při dané rychlosti posuvu a hloubce řezu na CNC strojích. Část I

2. Na obr. 2 Je prezentována druhá část. V blocích 17 až 30 (kromě bloků 25-29) je implementována část algoritmu zodpovědná za kontrolu provozuschopnosti a výměnu nástroje při opotřebení předchozího. V blocích 31 až 39 je implementována část algoritmu zodpovědná za automatickou korekci. řezné rychlosti na soustruhu a posuv při výměně řezného nástroje za nový, přičemž se určí hodnota termoEMF Erab(in) pracovního průchodu pro kontaktní dvojici (in) po výměně nástroje pomocí korekční metody (bloky 31-32) a automaticky se přepočítají řezné síly (blok 33) a upraví se řezná rychlost, frekvence otáčení a posuv (bloky 34-38) s ohledem na vypočítanou hodnotu termoEMF Erab(in) kontaktní dvojice (in) po dobu rozměrové stability nástroje schválené operátorem. V blocích 34-38 algoritmus také automaticky porovná vypočítané síly s přípustnými silami pro hlavní pohon, pohon posuvu a tuhost systému po automatickém přepočtu modelu; v případě negativního porovnání dle odstavce 35 se díl (in) opracuje nástrojem (jn) v řezných režimech (t, S, V), které byly zvoleny pro první kontaktní dvojici (i). Pokud je porovnání kladné, pokračuje se v obrábění dílu (in) s dalším nástrojem (jn) za nastavených řezných podmínek (t, S(in), V(in)) (blok 39, obr. 2).

Obr. 2. Blokové schéma algoritmu pro určení a korekci řezné rychlosti při dané rychlosti posuvu a hloubce řezu na CNC strojích. Část II

3. Na obr. 3 Je uvedena třetí část, která je nezbytná pro kontrolu zbytkového zdroje ∆,% během zpracování posledním řezným nástrojem s uložením informace o hodnotě zbytkového zdroje tohoto nástroje (bloky 25-29) do paměti. Pokud je nástroj opotřebován o více než 80 %, provede se přechod ke kroku 30 algoritmu a má se za to, že nástroj je opotřebovaný po zpracování zbývajících dílů v dávce Nd. Pokud je nástroj opotřebován o méně než 80 %, provede se přechod ke kroku 29 algoritmu a má se za to, že nástroj lze znovu použít. Zdůvodnění možnosti použití techniky automatizované korekce řezné rychlosti na soustruhu je uvedeno v práci A.L. Plotnikova „Řízení řezných režimů na CNC soustruzích“, která představuje metodu korekce zkušebního průchodu.

Řezná rychlost a posuv ovlivňují drsnost obráběného povrchu. Proto při úpravě rychlosti, zejména směrem ke snížení, a řezného posuvu směrem ke zvýšení, je možný negativní dopad na kvalitu výrobku.

Obr. 3. Blokové schéma algoritmu pro určení zbývající životnosti nástroje. Část III

Výška mikrodrsnosti dosahuje své největší hodnoty při rychlosti 20-25 m/min a řezném posuvu rovném nebo větším než poloměr zaoblení špičky nástroje. S dalším zvyšováním řezné rychlosti, za jinak stejných podmínek, se drsnost povrchu postupně snižuje (obr. 4). Zóna zvýšené drsnosti je spojena s tvorbou nárůstků na břitu nástroje a také s výslednými vibracemi technologického systému.

S nárůstem řezné rychlosti na soustruhu Narůstání třísek se zastaví a drsnost se zmenší. Drsnost povrchu je ovlivněna zachycením a oddělením vrstev nacházejících se pod břitem nástroje (při zpracování ocelových obrobků). Při řezných rychlostech nad 50-60 m/min se třísky od řezného nástroje oddělují plynule, aniž by docházelo k vytrhávání kovových částic.

Při použití algoritmu se předpokládá, že obrábění probíhá mimo náběhovou zónu. V režimech polodokončování a hrubování mimo náběhovou zónu při řezné rychlosti nad 60 m/min má tedy změna řezné rychlosti a posuvu nevýznamný vliv na drsnost povrchu a nemůže ji posunout nad stanovenou úroveň.

Obr. 4. Vliv řezné rychlosti na drsnost obrobeného povrchu

Použití tohoto algoritmu umožňuje plně automatický výpočet povolených řezná rychlost na soustruhu při daných parametrech (hloubka řezu a posuv) pro dávku obrobků vyrobených z konstrukčních chromnikl-molybdenových ocelí a nejen z těchto ocelí, ale i z jiných ocelí, a při výměně opotřebovaného karbidového řezného nástroje za nový umožňuje algoritmus automatickou korekci řezné rychlosti a posuvu, přičemž je zachována původně zadaná rozměrová únosnost řezného nástroje, přičemž drsnost povrchové vrstvy obrobků po výměně řezného nástroje zůstává v rámci stanovené jakosti.

V tomto článku budeme hovořit o takových základních pojmech řezání na frézkách, jako je šířka a hloubka frézování, řezná rychlost a posuv, a také dáme doporučení pro výběr těchto parametrů při práci s určitými materiály.

Základní koncepce frézování

– Šířka frézování – obvykle je šířka obrobené plochy určena velikostí obrobku a je uvedena na výkrese. Při obrábění několika obrobků spojených dohromady se šířka frézování mnohonásobně zvětší.

– Hloubka frézování – tento parametr určuje tloušťku vrstvy, kterou řezačka odstraní při jednom průchodu zpracovávaným materiálem. Pokud se práce provádí s tlustým materiálem, může fréza provádět několik průchodů, zatímco poslední z nich, nazývané dokončovací frézování, se obvykle provádí s malou hloubkou řezu, aby se získal čistší povrch zpracování. Průchody provedené s větší hloubkou řezu se nazývají předběžné nebo hrubé frézování. Pokud je přídavek na obrábění dostatečně malý, lze frézování provést v jednom průchodu.

– Rychlost řezání – dráha v metrech, kterou urazí řezné hrany zubů frézy za jednu minutu. Řezná rychlost se vypočítá podle tohoto vzorce: obvod frézy * počet zubů frézy * počet otáček za minutu / 1000. Řezná rychlost se obvykle určuje z referenčních tabulek řezných podmínek. Tento parametr závisí na odolnosti konkrétní frézy, proto doporučená řezná rychlost v tabulkách je maximální řezná rychlost bez zlomení frézy.

– Posuv za minutu – hodnota udávaná v milimetrech, která se rovná pohybu vřetena frézky podél os XYZ za jednu minutu. Vypočítá se pomocí následujícího vzorce: posuv na zub frézy * počet zubů frézy * počet otáček frézy za minutu.

Průměr frézy pro konkrétní úkol by měl být zvolen na základě šířky a hloubky frézování.

Doporučené řezné parametry

Pro měkké dřevo (borovice):

Pro tvrdé dřevo (buk, dub, překližka):

Pro dvouvrstvý plast:

Pro akryl a polystyren:

Pro hliníkové slitiny: