“Nguyên tắc lựa chọn ba yếu tố trong gia công máy công cụ CNC”.
Trong gia công cắt gọt kim loại, việc lựa chọn chính xác ba yếu tố của quá trình cắt gọt trên máy công cụ CNC – tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt – là vô cùng quan trọng. Đây là một trong những nội dung chính của khóa học nguyên lý cắt gọt kim loại. Sau đây là phần trình bày chi tiết về các nguyên tắc lựa chọn ba yếu tố này.
I. Tốc độ cắt
Tốc độ cắt, tức là tốc độ tuyến tính hoặc tốc độ chu vi (V, mét/phút), là một trong những thông số quan trọng trong quá trình gia công trên máy công cụ CNC. Để lựa chọn tốc độ cắt phù hợp, trước tiên cần xem xét nhiều yếu tố.
Tốc độ cắt, tức là tốc độ tuyến tính hoặc tốc độ chu vi (V, mét/phút), là một trong những thông số quan trọng trong quá trình gia công trên máy công cụ CNC. Để lựa chọn tốc độ cắt phù hợp, trước tiên cần xem xét nhiều yếu tố.
Vật liệu dụng cụ
Carbide: Nhờ độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt tốt, tốc độ cắt có thể đạt được tương đối cao. Thông thường, tốc độ cắt có thể đạt trên 100 mét/phút. Khi mua chèn, các thông số kỹ thuật thường được cung cấp để làm rõ phạm vi tốc độ tuyến tính có thể lựa chọn khi gia công các vật liệu khác nhau.
Thép tốc độ cao: So với cacbua, hiệu suất của thép tốc độ cao kém hơn một chút, tốc độ cắt chỉ tương đối thấp. Trong hầu hết các trường hợp, tốc độ cắt của thép tốc độ cao không vượt quá 70 mét/phút, thường dưới 20-30 mét/phút.
Carbide: Nhờ độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt tốt, tốc độ cắt có thể đạt được tương đối cao. Thông thường, tốc độ cắt có thể đạt trên 100 mét/phút. Khi mua chèn, các thông số kỹ thuật thường được cung cấp để làm rõ phạm vi tốc độ tuyến tính có thể lựa chọn khi gia công các vật liệu khác nhau.
Thép tốc độ cao: So với cacbua, hiệu suất của thép tốc độ cao kém hơn một chút, tốc độ cắt chỉ tương đối thấp. Trong hầu hết các trường hợp, tốc độ cắt của thép tốc độ cao không vượt quá 70 mét/phút, thường dưới 20-30 mét/phút.
Vật liệu phôi
Đối với vật liệu phôi có độ cứng cao, tốc độ cắt nên thấp. Ví dụ, đối với thép tôi, thép không gỉ, v.v., để đảm bảo tuổi thọ dụng cụ và chất lượng gia công, V nên được đặt thấp hơn.
Đối với vật liệu gang, khi sử dụng dao cắt carbide, tốc độ cắt có thể đạt 70 – 80 mét/phút.
Thép ít cacbon có khả năng gia công tốt hơn và tốc độ cắt có thể đạt trên 100 mét/phút.
Quá trình cắt kim loại màu tương đối dễ dàng và có thể lựa chọn tốc độ cắt cao hơn, thường là từ 100 – 200 mét/phút.
Đối với vật liệu phôi có độ cứng cao, tốc độ cắt nên thấp. Ví dụ, đối với thép tôi, thép không gỉ, v.v., để đảm bảo tuổi thọ dụng cụ và chất lượng gia công, V nên được đặt thấp hơn.
Đối với vật liệu gang, khi sử dụng dao cắt carbide, tốc độ cắt có thể đạt 70 – 80 mét/phút.
Thép ít cacbon có khả năng gia công tốt hơn và tốc độ cắt có thể đạt trên 100 mét/phút.
Quá trình cắt kim loại màu tương đối dễ dàng và có thể lựa chọn tốc độ cắt cao hơn, thường là từ 100 – 200 mét/phút.
Điều kiện xử lý
Trong quá trình gia công thô, mục đích chính là nhanh chóng loại bỏ vật liệu, yêu cầu về chất lượng bề mặt tương đối thấp. Do đó, tốc độ cắt được đặt thấp hơn. Trong quá trình gia công tinh, để đạt được chất lượng bề mặt tốt, tốc độ cắt nên được đặt cao hơn.
Khi hệ thống độ cứng của máy công cụ, phôi và dụng cụ kém, tốc độ cắt cũng phải được đặt thấp hơn để giảm rung động và biến dạng.
Nếu S được sử dụng trong chương trình CNC là tốc độ trục chính mỗi phút, thì S cần được tính toán theo đường kính phôi và tốc độ cắt tuyến tính V: S (tốc độ trục chính mỗi phút) = V (tốc độ cắt tuyến tính) × 1000 / (3,1416 × đường kính phôi). Nếu chương trình CNC sử dụng tốc độ cắt tuyến tính không đổi, thì S có thể sử dụng trực tiếp tốc độ cắt tuyến tính V (mét/phút).
Trong quá trình gia công thô, mục đích chính là nhanh chóng loại bỏ vật liệu, yêu cầu về chất lượng bề mặt tương đối thấp. Do đó, tốc độ cắt được đặt thấp hơn. Trong quá trình gia công tinh, để đạt được chất lượng bề mặt tốt, tốc độ cắt nên được đặt cao hơn.
Khi hệ thống độ cứng của máy công cụ, phôi và dụng cụ kém, tốc độ cắt cũng phải được đặt thấp hơn để giảm rung động và biến dạng.
Nếu S được sử dụng trong chương trình CNC là tốc độ trục chính mỗi phút, thì S cần được tính toán theo đường kính phôi và tốc độ cắt tuyến tính V: S (tốc độ trục chính mỗi phút) = V (tốc độ cắt tuyến tính) × 1000 / (3,1416 × đường kính phôi). Nếu chương trình CNC sử dụng tốc độ cắt tuyến tính không đổi, thì S có thể sử dụng trực tiếp tốc độ cắt tuyến tính V (mét/phút).
II. Tốc độ nạp liệu
Tốc độ chạy dao, còn được gọi là tốc độ chạy dao (F), chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu về độ nhám bề mặt của quá trình gia công phôi.
Tốc độ chạy dao, còn được gọi là tốc độ chạy dao (F), chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu về độ nhám bề mặt của quá trình gia công phôi.
Gia công hoàn thiện
Trong quá trình gia công tinh, do yêu cầu cao về chất lượng bề mặt, tốc độ tiến dao nên nhỏ, thường là 0,06 – 0,12 mm/vòng quay của trục chính. Điều này có thể đảm bảo bề mặt gia công nhẵn mịn và giảm độ nhám bề mặt.
Trong quá trình gia công tinh, do yêu cầu cao về chất lượng bề mặt, tốc độ tiến dao nên nhỏ, thường là 0,06 – 0,12 mm/vòng quay của trục chính. Điều này có thể đảm bảo bề mặt gia công nhẵn mịn và giảm độ nhám bề mặt.
Gia công thô
Trong quá trình gia công thô, nhiệm vụ chính là nhanh chóng loại bỏ một lượng lớn vật liệu, và tốc độ tiến dao có thể được thiết lập lớn hơn. Kích thước của tốc độ tiến dao chủ yếu phụ thuộc vào độ bền của dụng cụ và thường có thể lớn hơn 0,3.
Khi góc thoát chính của dụng cụ lớn, độ bền của dụng cụ sẽ giảm và lúc này, tốc độ tiến dao không thể quá lớn.
Ngoài ra, cũng cần xem xét công suất của máy công cụ và độ cứng của phôi và dụng cụ. Nếu công suất máy công cụ không đủ hoặc độ cứng của phôi và dụng cụ kém, cần giảm tốc độ chạy dao cho phù hợp.
Chương trình CNC sử dụng hai đơn vị tốc độ tiến dao: mm/phút và mm/vòng quay trục chính. Nếu sử dụng đơn vị mm/phút, có thể chuyển đổi theo công thức: tốc độ tiến dao mỗi phút = tốc độ tiến dao mỗi vòng quay × tốc độ trục chính mỗi phút.
Trong quá trình gia công thô, nhiệm vụ chính là nhanh chóng loại bỏ một lượng lớn vật liệu, và tốc độ tiến dao có thể được thiết lập lớn hơn. Kích thước của tốc độ tiến dao chủ yếu phụ thuộc vào độ bền của dụng cụ và thường có thể lớn hơn 0,3.
Khi góc thoát chính của dụng cụ lớn, độ bền của dụng cụ sẽ giảm và lúc này, tốc độ tiến dao không thể quá lớn.
Ngoài ra, cũng cần xem xét công suất của máy công cụ và độ cứng của phôi và dụng cụ. Nếu công suất máy công cụ không đủ hoặc độ cứng của phôi và dụng cụ kém, cần giảm tốc độ chạy dao cho phù hợp.
Chương trình CNC sử dụng hai đơn vị tốc độ tiến dao: mm/phút và mm/vòng quay trục chính. Nếu sử dụng đơn vị mm/phút, có thể chuyển đổi theo công thức: tốc độ tiến dao mỗi phút = tốc độ tiến dao mỗi vòng quay × tốc độ trục chính mỗi phút.
III. Độ sâu cắt
Độ sâu cắt, tức là độ sâu cắt, có nhiều lựa chọn khác nhau trong quá trình gia công tinh và gia công thô.
Độ sâu cắt, tức là độ sâu cắt, có nhiều lựa chọn khác nhau trong quá trình gia công tinh và gia công thô.
Gia công hoàn thiện
Trong quá trình gia công hoàn thiện, thông thường, giá trị này có thể thấp hơn 0,5 (giá trị bán kính). Độ sâu cắt nhỏ hơn có thể đảm bảo chất lượng bề mặt gia công và giảm độ nhám bề mặt cũng như ứng suất dư.
Trong quá trình gia công hoàn thiện, thông thường, giá trị này có thể thấp hơn 0,5 (giá trị bán kính). Độ sâu cắt nhỏ hơn có thể đảm bảo chất lượng bề mặt gia công và giảm độ nhám bề mặt cũng như ứng suất dư.
Gia công thô
Trong quá trình gia công thô, độ sâu cắt phải được xác định theo điều kiện của phôi, dụng cụ và máy công cụ. Đối với máy tiện nhỏ (có đường kính gia công tối đa dưới 400mm) tiện thép số 45 ở trạng thái thường hóa, độ sâu cắt theo hướng kính thường không vượt quá 5mm.
Cần lưu ý rằng nếu thay đổi tốc độ trục chính của máy tiện sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ biến tần thông thường, thì khi tốc độ trục chính/phút rất thấp (dưới 100-200 vòng/phút), công suất đầu ra của động cơ sẽ giảm đáng kể, lúc này chỉ có thể đạt được độ sâu cắt và tốc độ tiến dao rất nhỏ.
Trong quá trình gia công thô, độ sâu cắt phải được xác định theo điều kiện của phôi, dụng cụ và máy công cụ. Đối với máy tiện nhỏ (có đường kính gia công tối đa dưới 400mm) tiện thép số 45 ở trạng thái thường hóa, độ sâu cắt theo hướng kính thường không vượt quá 5mm.
Cần lưu ý rằng nếu thay đổi tốc độ trục chính của máy tiện sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ biến tần thông thường, thì khi tốc độ trục chính/phút rất thấp (dưới 100-200 vòng/phút), công suất đầu ra của động cơ sẽ giảm đáng kể, lúc này chỉ có thể đạt được độ sâu cắt và tốc độ tiến dao rất nhỏ.
Tóm lại, việc lựa chọn đúng ba yếu tố cắt gọt của máy công cụ CNC đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố như vật liệu dụng cụ, vật liệu phôi và điều kiện gia công. Trong quá trình gia công thực tế, cần điều chỉnh hợp lý theo tình huống cụ thể để đạt được mục tiêu nâng cao hiệu quả gia công, đảm bảo chất lượng gia công và kéo dài tuổi thọ dụng cụ. Đồng thời, người vận hành cũng cần liên tục tích lũy kinh nghiệm và làm quen với các đặc tính của vật liệu và công nghệ gia công khác nhau để lựa chọn thông số cắt gọt tốt hơn và cải thiện hiệu suất gia công của máy công cụ CNC.