Глубина резки при обработке: формулы, ограничения и оптимизация

Вглубина разреза (DOC)является критическим параметром в любой обрабатывающей операции, непосредственно влияющей на скорость удаления материала, срок службы инструмента, поверхностную отделку и общую эффективность обработки.Он представляет собой толщину материала, удаленного режущим инструментом в одном прохожденииПонимание и эффективное управление DOC имеет основополагающее значение для достижения успешных результатов обработки, балансирования производительности с качеством деталей и рентабельностью.

Понимание глубины резки формулы

В основном глубина резки является линейным измерением. в обрабатывающих операциях, это обычно половина разницы между диаметром изначальной заготовки и диаметром окончательной обработки.это относится либо к осевой глубине резки (вдоль оси инструмента, часто обозначается кака)p - Что?) или радиальная глубина резки (перпендикулярно оси инструмента, часто обозначаемая кака)e - Что?В то время как прямое вычисление DOC основано на геометрии, его влияние ощущается через более сложные формулы, связанные со скоростью удаления материала (MRR) и силами резки.

ВУровень удаления материала (MRR)является основным показателем производительности обработки.MRR=π⋅Dа)Vg - Что?⋅DОК⋅f⋅NГде?Dа)Vg - Что?средний диаметр,fявляется коэффициентом кормления, иNэто скорость шпинделя.

При фрезе MRR обычно выражается как:MRR=w⋅DОК⋅vf - Что?Где?wширина резки (радиальная глубина резки)а)e - Что?),DОК- осевая глубина резки (а)p - Что?), а такжеvf - Что?это скорость подачи.

Увеличение глубины резки значительно увеличивает объем материала, удаляемого за единицу времени.что делает его мощным рычагом для повышения производительностиОднако это увеличение не без последствий, поскольку напрямую влияет на мощность резания и расход энергии.

Всила резки (Fc - Что?)В то время как точные формулы варьируются в зависимости от свойств материала и геометрии инструмента,Общая связь показывает, что более высокий DOC приводит к большему сокращению силЭти силы диктуют мощность, необходимую для обработки, и могут напрягать как режущий инструмент, так и саму машину.П) можно оценить по:П=Fc - Что?⋅vc - Что?/ηГде?vc - Что?скорость резки иηПревышение мощности машины или прочности инструмента может привести к нежелательным результатам.

Границы глубины резки

Несмотря на его привлекательность для повышения MRR, глубина резки не может быть произвольно увеличена.плохая отделка поверхности, повреждение машины или часть, не соответствующая требованиям.

1. Машинный инструмент:Строгость и мощность станка являются основными ограничениями.Недостаточная жесткость может привести к болтовнеКаждая машина имеет максимальный рекомендуемый DOC на основе ее структурной целостности и мощности шпинделя.

2. Режущий инструмент прочность и геометрия:Режущие инструменты предназначены для определенных мощностей. Превышение этих пределов может привести к немедленному повреждению инструмента, особенно для инструментов с небольшим диаметром или сложной геометрией.Материал инструмента, покрытие и геометрия (например, угол спирали, угол гребня, радиус угла) также диктуют его прочность против более высоких сил резки, вызванных большей глубиной резки.Большие радиусы углов или более прочные инструменты обычно выдерживают более глубокие разрезы.

3Свойства материала заготовки:Работоспособность материала изделия играет решающую роль: более жесткие, жесткие или более абразивные материалы создают более высокие режущие силы и больше тепла для данного DOC,требующие более низких значений DOC по сравнению с более мягкими материаламиМатериалы, подверженные закаливанию, также ограничивают DOC, поскольку последующие прохождения становятся все более трудными.

4- Части геометрии и жесткости:Тонкостенные или тонкие заготовки имеют врожденные ограничения жесткости.плохая отделка поверхностиУстановка также играет свою роль; хорошо спроектированная и жесткая установка может помочь смягчить некоторые проблемы с жесткостью заготовки, позволяя слегка глубже разрезать.

5Требования к поверхностному отделению:В то время как более крупный DOC может быть эффективным для грубости, он часто оказывает негативное влияние на конечную поверхность.Для отделочных проходов, для достижения желаемого качества поверхности обычно используется гораздо более мелкий DOC.

6Эвакуация чипов:В некоторых операциях, особенно в ограниченных помещениях или с определенной геометрией инструмента, эвакуация чипов может стать ограничивающим фактором.которые, если не удалить эффективно, может перерезать, вызывая износ инструмента, плохую отделку и даже разрыв инструмента.

Оптимизация глубины резки

Оптимизация DOC включает в себя стратегический баланс между производительностью, сроком службы инструмента, качеством деталей и стоимостью.зависит от конкретной цели обработки.

1. Приоритетизируйте жесткость: максимизируйте DOC в первую очередь (грубость):Для грубых работ, где скорость удаления материала имеет первостепенное значение, общая стратегия заключается в том, чтобы получить максимально возможный DOC, который машина, инструмент,и жесткость заготовки может обрабатывать без чрезмерных вибраций или слома инструментаЭто связано с тем, что увеличение DOC часто более эффективно для MRR, чем увеличение скорости подачи или скорости резки, поскольку это обычно уменьшает количество необходимых проходов.Более крупный DOC также распространяет износ на большую часть режущего края, потенциально продлевая срок службы инструмента по сравнению со многими мелкими проходами.

2Рассмотрим изнашивание инструментов и жизнь:В то время как больший DOC может уменьшить количество проходов, он также увеличивает режущие силы и тепло, которое может ускорить износ инструмента.Для увеличения срока службы инструмента может быть предпочтительнее слегка уменьшенный DOC.Мониторинг моделей износа инструмента имеет решающее значение для уточнения этого баланса.

3Учет материальных свойств:При обработке жестких или абразивных материалов следует соблюдать осторожность с DOC. Начните с консервативных значений и постепенно увеличивайте их, контролируя усилия резки, расход энергии,и вибрацииДля теплочувствительных материалов чрезмерное количество DOC может привести к термической деформации заготовки или образованию краев на инструменте.

4Используйте адаптивные системы управления:Усовершенствованные станки с ЧПУ часто имеют адаптивные системы управления, которые могут динамически регулировать такие параметры, как DOC и скорость подачи на основе обратной связи в режиме реального времени о силах резки и нагрузке шпинделя.Эти системы могут автоматически оптимизировать условия резки для поддержания постоянной нагрузки на инструмент, максимизируя MRR, предотвращая перегрузку и болтовню.

5Используйте многопроходные стратегии:Для деталей, требующих значительного удаления материала и тонкой отделки, общей стратегией является использование нескольких проходов: *Пропускные знаки:Для быстрого удаления большей части материала используйте большой DOC, приоритетно используя MRR. *Полузавершающий пропуск:Для улучшения геометрии и подготовки поверхности используйте умеренный DOC *.Завершающий пропуск:Используйте очень маленький DOC (часто всего несколько тысячных дюймов или миллиметров) с более высокой скоростью резки и соответствующей скоростью подачи, чтобы достичь требуемой поверхности и точности измерений.Это обеспечивает минимальные усилия резки и точное удаление материала на финальной стадии.

6. Оптимизировать радиальную и осевую DOC:В фрезере выбор между максимальной осевой глубиной резки (а)p - Что?) или радиальной глубины разреза (а)e - Что?Для сокращения или полной загрузки,а)e - Что?Для периферийной фрезерной обработки меньший диаметра)e - Что?(радиальное истончение чипа) может позволить более высокие скорости подачи и продлить срок службы инструмента, в то время как более высокийа)p - Что?Современные стратегии резки часто используют более мелкие радиальные DOC с более крупными осевыми DOC (высокоэффективная фрезерная обработка) для максимизации MRR и оптимизации использования инструмента.

Подводя итог, глубина резки является многогранным параметром обработки, который напрямую влияет на производительность, долговечность инструмента и качество деталей.Его оптимизация требует целостного понимания возможностей машиныСтратегический выбор и регулирование глубины резки позволяют машинистам и инженерам повысить эффективность,улучшить качество деталей, и в конечном счете снизить затраты на производство.