"Kolmen elementin valintaperiaatteet CNC-työstökoneiden leikkauksessa".
Metallintyöstössä CNC-työstökoneen leikkauksen kolmen elementin – leikkausnopeuden, syöttönopeuden ja leikkaussyvyyden – oikea valinta on ratkaisevan tärkeää. Tämä on yksi metallintyöstön periaatekurssin pääsisällöistä. Seuraavassa on yksityiskohtainen selvitys näiden kolmen elementin valintaperiaatteista.
I. Leikkausnopeus
Leikkausnopeus eli lineaarinopeus tai kehänopeus (V, metriä/minuutti) on yksi tärkeimmistä parametreista CNC-työstökoneiden leikkauksessa. Sopivan leikkausnopeuden valitsemiseksi on ensin otettava huomioon useita tekijöitä.
Leikkausnopeus eli lineaarinopeus tai kehänopeus (V, metriä/minuutti) on yksi tärkeimmistä parametreista CNC-työstökoneiden leikkauksessa. Sopivan leikkausnopeuden valitsemiseksi on ensin otettava huomioon useita tekijöitä.
Työkalumateriaalit
Kovametalli: Korkean kovuuden ja hyvän lämmönkestävyyden ansiosta sillä voidaan saavuttaa suhteellisen korkea leikkausnopeus. Yleensä se voi olla yli 100 metriä minuutissa. Teriä ostettaessa annetaan yleensä tekniset parametrit, jotka selventävät lineaarinopeusaluetta, joka voidaan valita eri materiaalien työstössä.
Pikateräs: Pikateräksen suorituskyky on hieman heikompi kuin kovametallin, ja leikkausnopeus voi olla suhteellisen alhainen. Useimmissa tapauksissa pikateräksen leikkausnopeus ei ylitä 70 metriä minuutissa ja on yleensä alle 20–30 metriä minuutissa.
Kovametalli: Korkean kovuuden ja hyvän lämmönkestävyyden ansiosta sillä voidaan saavuttaa suhteellisen korkea leikkausnopeus. Yleensä se voi olla yli 100 metriä minuutissa. Teriä ostettaessa annetaan yleensä tekniset parametrit, jotka selventävät lineaarinopeusaluetta, joka voidaan valita eri materiaalien työstössä.
Pikateräs: Pikateräksen suorituskyky on hieman heikompi kuin kovametallin, ja leikkausnopeus voi olla suhteellisen alhainen. Useimmissa tapauksissa pikateräksen leikkausnopeus ei ylitä 70 metriä minuutissa ja on yleensä alle 20–30 metriä minuutissa.
Työkappaleen materiaalit
Kovien materiaalien työstössä leikkausnopeuden tulisi olla alhainen. Esimerkiksi sammutetun teräksen, ruostumattoman teräksen jne. työstössä V-arvoa tulisi pienentää työkalun käyttöiän ja työstölaadun varmistamiseksi.
Valurautamateriaalien kohdalla kovametallityökaluja käytettäessä leikkausnopeus voi olla 70–80 metriä minuutissa.
Vähähiilisellä teräksellä on parempi lastuttavuus ja leikkausnopeus voi olla yli 100 metriä minuutissa.
Ei-rautametallien leikkausprosessi on suhteellisen helppoa, ja voidaan valita suurempi leikkausnopeus, yleensä 100–200 metriä minuutissa.
Kovien materiaalien työstössä leikkausnopeuden tulisi olla alhainen. Esimerkiksi sammutetun teräksen, ruostumattoman teräksen jne. työstössä V-arvoa tulisi pienentää työkalun käyttöiän ja työstölaadun varmistamiseksi.
Valurautamateriaalien kohdalla kovametallityökaluja käytettäessä leikkausnopeus voi olla 70–80 metriä minuutissa.
Vähähiilisellä teräksellä on parempi lastuttavuus ja leikkausnopeus voi olla yli 100 metriä minuutissa.
Ei-rautametallien leikkausprosessi on suhteellisen helppoa, ja voidaan valita suurempi leikkausnopeus, yleensä 100–200 metriä minuutissa.
Käsittelyolosuhteet
Karkeakoneistuksessa päätarkoitus on poistaa materiaalia nopeasti, ja pinnanlaadun vaatimukset ovat suhteellisen alhaiset. Siksi leikkausnopeus asetetaan alhaisemmaksi. Viimeistelykoneistuksessa leikkausnopeus tulisi asettaa korkeammaksi hyvän pinnanlaadun saavuttamiseksi.
Kun työstökoneen, työkappaleen ja työkalun jäykkyysjärjestelmä on huono, myös leikkausnopeutta tulisi asettaa pienemmäksi tärinän ja muodonmuutoksen vähentämiseksi.
Jos CNC-ohjelmassa käytetty S on karan nopeus minuutissa, S tulee laskea työkappaleen halkaisijan ja leikkauslineaarinopeuden V mukaan: S (karan nopeus minuutissa) = V (leikkauslineaarinopeus) × 1000 / (3,1416 × työkappaleen halkaisija). Jos CNC-ohjelma käyttää vakiolineaarinopeutta, S voi käyttää suoraan leikkauslineaarinopeutta V (metriä/minuutti).
Karkeakoneistuksessa päätarkoitus on poistaa materiaalia nopeasti, ja pinnanlaadun vaatimukset ovat suhteellisen alhaiset. Siksi leikkausnopeus asetetaan alhaisemmaksi. Viimeistelykoneistuksessa leikkausnopeus tulisi asettaa korkeammaksi hyvän pinnanlaadun saavuttamiseksi.
Kun työstökoneen, työkappaleen ja työkalun jäykkyysjärjestelmä on huono, myös leikkausnopeutta tulisi asettaa pienemmäksi tärinän ja muodonmuutoksen vähentämiseksi.
Jos CNC-ohjelmassa käytetty S on karan nopeus minuutissa, S tulee laskea työkappaleen halkaisijan ja leikkauslineaarinopeuden V mukaan: S (karan nopeus minuutissa) = V (leikkauslineaarinopeus) × 1000 / (3,1416 × työkappaleen halkaisija). Jos CNC-ohjelma käyttää vakiolineaarinopeutta, S voi käyttää suoraan leikkauslineaarinopeutta V (metriä/minuutti).
II. Syöttönopeus
Syöttönopeus, joka tunnetaan myös työkalun syöttönopeudena (F), riippuu pääasiassa työkappaleen pinnankarheusvaatimuksesta.
Syöttönopeus, joka tunnetaan myös työkalun syöttönopeudena (F), riippuu pääasiassa työkappaleen pinnankarheusvaatimuksesta.
Viimeistelytyöstö
Viimeistelykoneistuksessa pinnanlaadulle asetetaan korkeita vaatimuksia, joten syöttönopeuden tulisi olla pieni, yleensä 0,06–0,12 mm/karan kierros. Tämä varmistaa sileän työstetyn pinnan ja vähentää pinnan karheutta.
Viimeistelykoneistuksessa pinnanlaadulle asetetaan korkeita vaatimuksia, joten syöttönopeuden tulisi olla pieni, yleensä 0,06–0,12 mm/karan kierros. Tämä varmistaa sileän työstetyn pinnan ja vähentää pinnan karheutta.
Karkea työstö
Karkeakoneistuksessa päätehtävänä on poistaa nopeasti suuri määrä materiaalia, ja syöttönopeutta voidaan säätää suuremmaksi. Syöttönopeuden suuruus riippuu pääasiassa työkalun lujuudesta ja voi yleensä olla yli 0,3.
Kun työkalun päähöyrykulma on suuri, työkalun lujuus heikkenee, eikä syöttönopeus voi olla liian suuri.
Lisäksi on otettava huomioon työstökoneen teho sekä työkappaleen ja työkalun jäykkyys. Jos työstökoneen teho on riittämätön tai työkappaleen ja työkalun jäykkyys on huono, syöttönopeutta on myös pienennettävä asianmukaisesti.
CNC-ohjelma käyttää kahta syöttönopeuden yksikköä: mm/minuutti ja mm/karan kierros. Jos käytetään yksikköä mm/minuutti, se voidaan muuntaa kaavalla: syöttö minuutissa = syöttö kierrosta kohden × karan nopeus minuutissa.
Karkeakoneistuksessa päätehtävänä on poistaa nopeasti suuri määrä materiaalia, ja syöttönopeutta voidaan säätää suuremmaksi. Syöttönopeuden suuruus riippuu pääasiassa työkalun lujuudesta ja voi yleensä olla yli 0,3.
Kun työkalun päähöyrykulma on suuri, työkalun lujuus heikkenee, eikä syöttönopeus voi olla liian suuri.
Lisäksi on otettava huomioon työstökoneen teho sekä työkappaleen ja työkalun jäykkyys. Jos työstökoneen teho on riittämätön tai työkappaleen ja työkalun jäykkyys on huono, syöttönopeutta on myös pienennettävä asianmukaisesti.
CNC-ohjelma käyttää kahta syöttönopeuden yksikköä: mm/minuutti ja mm/karan kierros. Jos käytetään yksikköä mm/minuutti, se voidaan muuntaa kaavalla: syöttö minuutissa = syöttö kierrosta kohden × karan nopeus minuutissa.
III. Leikkaussyvyys
Lastuamissyvyydellä eli leikkaussyvyydellä on eri valinnat viimeistely- ja karkeakoneistuksessa.
Lastuamissyvyydellä eli leikkaussyvyydellä on eri valinnat viimeistely- ja karkeakoneistuksessa.
Viimeistelytyöstö
Viimeistelykoneistuksessa se voi yleensä olla alle 0,5 (säde). Pienempi lastuamissyvyys voi varmistaa työstetyn pinnan laadun ja vähentää pinnan karheutta ja jäännösjännitystä.
Viimeistelykoneistuksessa se voi yleensä olla alle 0,5 (säde). Pienempi lastuamissyvyys voi varmistaa työstetyn pinnan laadun ja vähentää pinnan karheutta ja jäännösjännitystä.
Karkea työstö
Karkeakoneistuksessa leikkaussyvyys on määritettävä työkappaleen, työkalun ja työstökoneen olosuhteiden mukaan. Pienellä sorvilla (jonka suurin työstöhalkaisija on alle 400 mm), joka sorvaa nro 45 terästä normalisointitilassa, leikkaussyvyys säteittäisessä suunnassa ei yleensä ylitä 5 mm.
On huomattava, että jos sorvin karan nopeuden muutoksessa käytetään tavanomaista taajuusmuunnosnopeuden säätöä, moottorin lähtöteho pienenee merkittävästi, kun karan nopeus minuutissa on hyvin alhainen (alle 100–200 kierrosta minuutissa). Tällöin saavutetaan vain hyvin pieni lastuamissyvyys ja syöttönopeus.
Karkeakoneistuksessa leikkaussyvyys on määritettävä työkappaleen, työkalun ja työstökoneen olosuhteiden mukaan. Pienellä sorvilla (jonka suurin työstöhalkaisija on alle 400 mm), joka sorvaa nro 45 terästä normalisointitilassa, leikkaussyvyys säteittäisessä suunnassa ei yleensä ylitä 5 mm.
On huomattava, että jos sorvin karan nopeuden muutoksessa käytetään tavanomaista taajuusmuunnosnopeuden säätöä, moottorin lähtöteho pienenee merkittävästi, kun karan nopeus minuutissa on hyvin alhainen (alle 100–200 kierrosta minuutissa). Tällöin saavutetaan vain hyvin pieni lastuamissyvyys ja syöttönopeus.
Yhteenvetona voidaan todeta, että CNC-työstökoneiden leikkaamisen kolmen elementin oikea valinta edellyttää useiden tekijöiden, kuten työkalumateriaalien, työkappaleiden materiaalien ja prosessointiolosuhteiden, kokonaisvaltaista huomioon ottamista. Käytännön prosessoinnissa tulisi tehdä kohtuullisia säätöjä tilanteen mukaan, jotta saavutetaan prosessoinnin tehokkuuden parantaminen, prosessoinnin laadun varmistaminen ja työkalun käyttöiän pidentäminen. Samalla käyttäjien tulisi jatkuvasti kerätä kokemusta ja tuntea eri materiaalien ja prosessointitekniikoiden ominaisuudet voidakseen valita leikkausparametrit paremmin ja parantaa CNC-työstökoneiden prosessointisuorituskykyä.