Gia công CNC là tất cả về kiểm soát. Đây là một loại hình sản xuất trong đó máy tính điều khiển máy công cụ để sản xuất các bộ phận. Đảm bảo máy cắt vật liệu đúng cách bao gồm việc cho máy biết cách di chuyển và nơi cần cắt. Các lệnh này là các thông số máy CNC. Nói một cách đơn giản, các thông số là các biến chính xác định quy trình cắt. Chúng làm cho khái niệm thiết kế trở thành hiện thực bằng cách giúp chỉ đạo máy. Các dung sai trên là tốt nhất cho thiết kế và yêu cầu kỹ thuật của bộ phận trên bản vẽ gia công CNC hoặc bản vẽ kỹ thuật.
Tại sao các thiết lập lại quan trọng đến vậy? Chắc chắn, một tham số sai có thể làm hỏng các thành phần hoặc máy cắt. Có một số lý do để tối ưu hóa các tham số quy trình gia công CNC. Nó có thể cung cấp độ chính xác và độ chính xác. Các bộ phận khớp với bản thiết kế. Ảnh hưởng đến chất lượng hoàn thiện bề mặt. Các tham số âm thanh làm tăng tuổi thọ của một công cụ.
Các điều kiện được tối ưu hóa sẽ cung cấp khả năng sản xuất của quy trình. Chúng cho phép Tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR) cao. Điều đó có nghĩa là tạo ra các bộ phận nhanh hơn. Các kỹ sư biết điều này: việc tìm kiếm các thông số tối ưu là chìa khóa để sản xuất hiệu quả về mặt chi phí trong bất kỳ xưởng gia công CNC nào. Điều này hữu ích để tuân thủ thông số kỹ thuật và dung sai bắt buộc.
Bạn sẽ tìm thấy một số thông số quan trọng ở đây. Các tính năng chính là Tốc độ trục chính, Tốc độ nạp liệu, Độ sâu cắt và Tốc độ cắt. Đây là những công cụ cơ bản và thiết yếu để thực hiện cắt. Tốc độ đâm, bước qua và tải phoi là các thông số phụ của bạn. Chúng tôi cũng biết về Chất làm mát và Bôi trơn.
Điểm này rất quan trọng: tất cả các thông số đều được kết hợp lẫn nhau. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chúng, chẳng hạn như vật liệu phôi, vật liệu và hình dạng dụng cụ, và thông số kỹ thuật của bộ phận. Việc nắm bắt những điều này rất quan trọng đối với người thợ kỹ sư, thợ làm dụng cụ và thợ máy.
Đây là những thông số thường gặp nhất. Việc nắm vững chúng là chìa khóa để Quy trình CNC.
Là gì Tốc độ trục chính? Đó là tốc độ quay của trục chính máy, được đo bằng RPM. Công cụ quay trong trục chính. Bộ điều khiển máy đặt RPM dựa trên nhu cầu Tốc độ cắt và đường kính dụng cụ. Bạn tính RPM bằng Tốc độ cắt (SFM hoặc m/phút) và đường kính. Đối với SFM: RPM = (Tốc độ cắt * 12) / (π * Đường kính dụng cụ tính bằng inch). Điểm này đáng chú ý: tính toán chính xác là rất quan trọng để cắt hiệu quả và đạt được ý định thiết kế.
Tốc độ trục chính liên quan trực tiếp đến Tốc độ cắt, là tốc độ mà cạnh của dụng cụ di chuyển qua vật liệu. RPM càng cao, máy cưa sẽ cắt càng nhanh. Nếu tốc độ quá thấp, sẽ xảy ra hiện tượng cọ xát, nóng và mòn. Tốc độ quá cao cũng tạo ra nhiệt, dẫn đến gãy dụng cụ hoặc cháy vật liệu. Tốc độ nạp thích hợp ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ, độ hoàn thiện bề mặt và MRR trong khi tốc độ phù hợp cũng ảnh hưởng đến những yếu tố này.
Tốc độ trục chính bị ảnh hưởng bởi vật liệu phôi (phôi cứng hơn cần tốc độ thấp hơn). Vật liệu cũng quan trọng -- carbide có thể chịu tốc độ cao hơn HSS. Đường kính dụng cụ là một yếu tố vì bạn phải chạy các dụng cụ lớn hơn chậm hơn để có cùng tốc độ cắt. Độ giữ phôi và độ cứng của máy cũng quan trọng; Độ cứng của máy là chìa khóa để có vòng tua cao mà không bị rung.
Tốc độ nạp liệu là tốc độ mà dụng cụ đâm vào vật liệu. Tốc độ này được sử dụng để tính tốc độ loại bỏ vật liệu dựa trên số vòng quay hoặc khoảng cách. Đơn vị là khoảng cách trên mỗi chuyển động tuyến tính (inch/phút) hoặc trên mỗi chuyển động tròn (inch/vòng). Đối với phay, tốc độ này liên quan đến tải phoi.
Kết nối với Chip Load
Tốc độ nạp liệu theo một cách nào đó có liên quan đến Tải phoi, là độ dày của vật liệu được loại bỏ trên mỗi cạnh của dụng cụ mỗi vòng quay. Tải phoi = (Tốc độ nạp liệu trên mỗi vòng quay) / (Số lượng cạnh cắt). Tải phoi tối ưu sẽ lấy đi nhiệt và làm sạch phoi để việc cắt trong xưởng của bạn an toàn hơn và dễ dàng hơn.
Nếu tốc độ nạp quá thấp, sẽ có hiện tượng cọ xát, nóng và mòn. Khi tốc độ nạp quá cao, dụng cụ sẽ bị quá tải và gãy. Các kỹ sư biết điều này: việc cân bằng đúng cách là một phần quan trọng của quá trình cắt hiệu quả, cũng như độ chính xác và độ chính xác.
Tác động đến độ hoàn thiện bề mặt, tuổi thọ dụng cụ và MRR
Tốc độ nạp liệu ảnh hưởng đến một số biến phản hồi. Tốc độ nạp liệu thấp hơn (trong phạm vi) cung cấp Bề mặt hoàn thiện nhẵn. Tuổi thọ dụng cụ Tải phoi có thể ảnh hưởng đến Tuổi thọ dụng cụ; Tải phoi thích hợp tạo ra phoi tốt hơn, giúp loại bỏ nhiệt và bảo vệ lưỡi cắt. Trong quá trình gia công thô, vì tốc độ nạp liệu cao, MRR (Tốc độ loại bỏ vật liệu) dẫn đến tốc độ gia công thô cao hơn.
Điều khoản lựa chọn cho Tốc độ nạp liệu
Bạn chọn Tốc độ nạp liệu dựa trên Vật liệu phôi của bạn (độ cứng ảnh hưởng đến tốc độ an toàn). Dụng cụ (vật liệu, rãnh, đường kính, lớp phủ, Hình dạng dụng cụ cắt) có tác động đến tải phoi được khuyến nghị. Tải dụng cụ bị ảnh hưởng bởi Độ sâu cắt và Bước tiến.
Độ cứng của máy cũng quan trọng; các thiết lập ít cứng hơn có thể cộng hưởng ở mức cấp liệu cao hơn, dẫn đến rung lắc hoặc hoàn thiện kém. Giữ phôi và cố định đóng vai trò lớn ở đây.
Định nghĩa và các loại
Độ sâu cắt là lượng vật liệu được loại bỏ trong một lần cắt. Trong phay, chúng là Độ sâu cắt theo trục (bên dưới) hoặc Độ sâu cắt theo bán kính (bên cạnh). Stepover là độ sâu cắt theo bán kính trong các lần cắt toàn chiều rộng trong quá trình sản xuất các bộ phận tại hầu hết các xưởng CNC.
Tác động đến Tải công cụ, Độ lệch và Thời gian gia công
Tải trọng trên Công cụ phụ thuộc vào Độ sâu cắt; cắt càng cao, càng nhiều vật liệu được loại bỏ tại một thời điểm, do đó tải trọng được áp dụng cho Công cụ và trục chính (Công suất trục chính). Tải trọng cao hơn có thể dẫn đến độ lệch của công cụ và do đó, ảnh hưởng đến Độ chính xác kích thước và dung sai. Công cụ dài hơn sẽ bị lệch nhiều hơn. Tuy nhiên, Độ sâu lớn hơn dẫn đến số lần cắt ít hơn trong quá trình hoàn thiện tinh xảo, do đó làm giảm Thời gian gia công và tăng Tốc độ loại bỏ vật liệu.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quyết định độ sâu cắt
Việc lựa chọn Độ sâu cắt phụ thuộc vào Độ cứng và công suất của máy; máy phải có khả năng chịu lực và trục chính phải có công suất (Giới hạn mô-men xoắn).
Kích thước và chiều dài của dụng cụ: Dụng cụ lớn hơn/ngắn hơn tốt hơn cho các đường cắt sâu hơn. Vật liệu của phôi (cứng hơn cần cắt ít hơn). Độ bền của vật giữ và đồ gá để tránh rung/dịch chuyển. Kết quả gia công mong muốn được tính đến; gia công thô cần độ sâu lớn hơn để tăng tốc độ, gia công tinh cần độ sâu nhẹ hơn để tăng độ chính xác và độ hoàn thiện.
Định nghĩa và Tốc độ trục chính và Đường kính dụng cụ
Tốc độ cắt là tốc độ lưỡi cắt của dụng cụ di chuyển qua vật liệu. Được xây dựng trong SFM hoặc m/phút. Nó xuất phát từ Tốc độ trục chính và Đường kính dụng cụ. Ví dụ: SFM = (RPM π Đường kính dụng cụ inch) / 12. Các dụng cụ nhỏ hơn cũng cần RPM cao hơn ở cùng tốc độ cắt.
Tầm quan trọng của hiệu quả cắt vật liệu
Tốc độ cắt là tất cả khi nói đến cắt. Tốc độ thấp không tốt vì nó tạo ra ma sát và nhiệt, và mài mòn. Tốc độ quá cao sẽ tạo ra cạnh nhiệt, và các công cụ sẽ nhanh chóng bị hỏng. Tốc độ cắt phù hợp, thường được lấy từ khuyến nghị của nhà sản xuất công cụ, cung cấp tuổi thọ công cụ tốt và cắt hiệu quả dựa trên chất lượng tốt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn tốc độ cắt (Vật liệu, dụng cụ)
Vật liệu dụng cụ chịu nhiệt; Carbide có độ mài mòn tốt hơn HSS ở tốc độ cao hơn. Chất làm mát và bôi trơn cho phép tốc độ cao hơn bằng cách kiểm soát nhiệt. Độ cứng của máy cũng là một yếu tố: độ rung có thể đòi hỏi tốc độ cắt chậm hơn.
Định nghĩa và ý nghĩa
Tốc độ nhúng là bất kỳ thời điểm nào mà dụng cụ di chuyển theo trục – xuống – vào vật liệu, và đó là tốc độ di chuyển của dụng cụ. Điều này rất quan trọng khi bạn nhúng vào một vết cắt. Nó thường chậm hơn tốc độ nạp liệu bên.
Tác động lên công cụ và phôi
Nhiều dụng cụ không được thiết kế để nhúng mạnh trừ khi chúng có hình dạng dụng cụ cắt cụ thể để phù hợp với thao tác như vậy. Tốc độ nhúng sai sẽ làm mẻ/gãy đầu dụng cụ hoặc làm quá nhiệt, làm vật liệu cứng/nóng chảy. Hãy kiên nhẫn khi điều chỉnh tốc độ nhúng, đặc biệt là đối với vật liệu cứng.
Định nghĩa và ảnh hưởng của nó đến thời gian gia công và độ hoàn thiện bề mặt
Stepover được sử dụng trong phay. Đây là khoảng cách ngang mà dao cắt di chuyển từ lần cắt này sang lần cắt khác khi dọn sạch một khu vực. Đây là một dạng DoC xuyên tâm. Stepover lớn hơn lấy đi nhiều vật liệu nhanh hơn, do đó tăng Tỷ lệ loại bỏ vật liệu và do đó, giảm Thời gian gia công. Nhưng khi stepover tăng lên, các đỉnh nhọn trong Bề mặt hoàn thiện cũng tăng theo, có thể rất thô.
Tốc độ ăn dao (Mỗi răng)
Lượng vật liệu mà một mũi dao cắt bỏ sau mỗi vòng quay của trục chính. Tải phoi = (Tốc độ nạp liệu trên mỗi vòng quay) / (Số cạnh cắt). Điểm này rất quan trọng: đó là độ dày phoi thực tế.
Quá trình hình thành chip tối ưu và tầm quan trọng của nó
Sự hình thành phoi tối ưu là điều cần thiết cho năng suất và tuổi thọ của dụng cụ. Sự thoát phoi tốt – Một phoi thích hợp sẽ thoát nhiệt, đi qua vùng cắt và gãy theo dự đoán. Tải phoi quá thấp sẽ dẫn đến cọ xát, nhiệt và mài mòn. Tải quá nhiều sẽ làm quá tải dụng cụ, rung hoặc gãy dụng cụ. Các kỹ sư hiểu điều này: quan sát phoi sẽ đưa bạn đến đúng cài đặt; dụng cụ giao tiếp thông qua các phoi.
Quy trình cắt - Chất làm mát và bôi trơn. Trong sản xuất, để kiểm soát môi trường cắt - tức là để kiểm soát phoi được tạo ra. Chất làm mát điều chỉnh nhiệt độ, trong khi cắt tạo ra nhiệt và bất kỳ biến động nhiệt độ nào cũng có thể làm hỏng tính toàn vẹn của dụng cụ và vật liệu đang gia công. Chất bôi trơn làm giảm ma sát.
Tác động đến độ hoàn thiện bề mặt và tuổi thọ của dụng cụ
Tác động của chất làm mát và bôi trơn thích hợp lên kết quả gia công dự kiến. Nó cải thiện độ hoàn thiện bề mặt bằng cách giảm nhiệt/ma sát (hàn phoi), gây ra hiện tượng nhòe/cạnh tích tụ. Nó làm tăng tuổi thọ của dụng cụ bằng cách không để cạnh bị nóng. Nó thúc đẩy độ chính xác về kích thước vì nó không giãn nở và cong vênh.
Các thông số bị giới hạn bởi máy trong tất cả các xưởng gia công CNC. Giới hạn công suất trục chính và mô-men xoắn rất quan trọng - trục chính phải được giữ ở Tốc độ trục chính/Tốc độ cắt khi chịu tải. Độ sâu cắt và Tốc độ nạp liệu bị ảnh hưởng do thiếu công suất.
Độ cứng của máy là quan trọng: bạn muốn một máy không bị cong vênh dưới áp lực. Từ độ cứng "ít" hơn sẽ dẫn đến độ rung "nhiều" hơn (lạch cạch) - và do đó ít giá trị tham số hơn cho độ hoàn thiện bề mặt, tuổi thọ dụng cụ và độ chính xác. Giữ chặt & Cố định cũng góp phần vào độ cứng tổng thể.
Và cách kẹp chặt chi tiết cũng quan trọng không kém đối với công việc CNC thành công. 3) Giữ chặt và cố định chi tiết phải khóa chặt chi tiết. Nếu phôi rung dưới lực cắt, tiếng kêu sẽ xảy ra, cũng như bề mặt hoàn thiện kém và kích thước không chính xác sẽ ngăn cản bất kỳ dung sai nào được duy trì.
Kẹp chặt là rất quan trọng. Kiểm tra xem kẹp có cản trở đường chạy dao không và giữ chặt chi tiết mà không làm cong vênh chi tiết; cong vênh sẽ tạo ra các đặc điểm sai lệch khi không được kẹp chặt. Và điều này rất quan trọng: Giữ chặt chi tiết kém sẽ làm hỏng chi tiết và lãng phí vật liệu, làm mất đi mục đích sản xuất.
Các tham số không hoạt động riêng lẻ. Thay đổi một tham số và bạn sẽ tác động đến các tham số khác, và kết quả. Nếu bạn đang đi nhanh hơn và nhanh hơn, bạn phải thay đổi Tốc độ ăn dao để duy trì Tải phoi chính xác. Độ sâu cắt lớn hơn có thể yêu cầu Tốc độ ăn dao thấp hơn để kiểm soát Q = tải. Hiểu biết sâu sắc về các tương tác là nền tảng của tối ưu hóa để cân bằng giữa tốc độ, tuổi thọ dụng cụ và chất lượng.
Tốc độ ăn dao và hình dạng đầu dao có tác động đáng kể đến độ nhám bề mặt (Ra). Tốc độ ăn dao thấp hơn trên mỗi vòng quay tạo ra ít đỉnh nhọn hơn, dẫn đến bề mặt hoàn thiện mịn hơn (Ra thấp hơn). Tốc độ cắt và chất làm mát giúp giảm nhiệt/ma sát trên bề mặt bị bôi bẩn.
Mọi thông số đều ảnh hưởng đến Độ mòn dụng cụ và Tuổi thọ dụng cụ. Tốc độ cắt cao Độ mòn do nhiệt. Tải phoi (tốc độ nạp phôi) không đúng, dẫn đến mài mòn do ma sát hoặc thậm chí bị thổi bay. Giá trị độ sâu cắt và nạp phôi quá lớn dẫn đến quá tải dụng cụ. Việc sử dụng Chất làm mát/Chất bôi trơn phù hợp có thể làm giảm thêm nhiệt/ma sát để tăng tuổi thọ dụng cụ. Các kỹ sư hiểu điều này - bạn sẽ có được sự cân bằng phù hợp giữa Tuổi thọ dụng cụ và MRR không bị hút, và bạn tiết kiệm được tiền.
Độ chính xác về kích thước và lỗi hình dạng. Độ chính xác về kích thước và lỗi hình dạng có liên quan đến độ lệch và độ rung của dụng cụ. Lực từ độ sâu cắt/tốc độ ăn dao cao gây ra độ lệch, khiến kích thước/hình dạng không đúng với thông số kỹ thuật. Tiếng ồn từ các thông số/độ cứng ảnh hưởng đến độ hoàn thiện bề mặt và hình dạng. Lựa chọn thông số và cắt ổn định là chìa khóa cho các thông số kỹ thuật chặt chẽ. Tiếp tục tập trung vào lực/độ rung nhỏ nhất có thể khi bạn hoàn thiện loại cắt cầu kỳ đó.
Lực cắt tăng lên với DOC và FR. Rung (Chatteris) Quan trọng khi lực lớn. Tốc độ cắt cũng quan trọng; Rung xảy ra khi cắt ván ép ở một tốc độ nhất định. Các lực này bị chống lại bởi độ cứng của máy và giữ chặt và cố định. Các thông số chính xác có thể làm giảm lực và rung được kích hoạt để cắt ổn định.
Thời gian gia công là hàm tuyến tính của Tốc độ nạp liệu và Độ sâu cắt. (Tốc độ/độ sâu càng cao, vật liệu được loại bỏ (MRR) càng nhanh và thời gian cắt càng ngắn.) Điều này phải thỏa hiệp với Tuổi thọ dụng cụ và các yêu cầu về độ hoàn thiện. Dụng cụ bị gãy, các bộ phận bạn phải loại bỏ (độ chính xác không thể đọc được/độ hoàn thiện bề mặt kém) và MRR (tốc độ loại bỏ vật liệu) thấp đều tiêu tốn chi phí. Các thông số cân bằng giúp giảm thiểu chi phí/bộ phận trong xưởng gia công CNC.
Bắt đầu với một số số liệu của nhà sản xuất dụng cụ, ở đâu đó. Tốc độ cắt và tốc độ cấp liệu của các kết hợp vật liệu dụng cụ được đề xuất. Các hướng dẫn cũng đến từ các nhà chế tạo máy. Những hướng dẫn đó tạo nên điểm khởi đầu tuyệt vời. Cơ sở dữ liệu trực tuyến cũng hữu ích. Sử dụng chúng như một hướng dẫn.
Ta trừ hai phương trình đầu tiên và cộng 2 lần phương trình thứ ba để thu được 0 = 0, chứng tỏ hệ này không có nghiệm (chưa nói đến nghiệm duy nhất).
Áp dụng Tốc độ trục chính từ Tốc độ cắt/đường kính và Tải phoi từ Tốc độ nạp/rãnh. Tất cả những điều này đưa bạn vào đúng vùng lân cận. Những mối quan hệ toán học này rất quan trọng để hiểu. Các kỹ sư đã hiểu được: Toán học có thể cung cấp thông tin cho việc thiết lập các thông số trong gia công CNC.
Thử nghiệm có hiệu quả không. Thực hiện các lần cắt thử trên phế liệu. Bắt đầu ở phía bảo thủ (tốc độ/cắt thấp hơn, độ sâu vừa phải). Tăng dần các yếu tố trong các đối số. Âm thanh mức cắt (cắt phải mịn). Quan sát các phoi. Kiểm tra độ hoàn thiện bề mặt. Bạn sẽ muốn thực hiện các thử nghiệm thực nghiệm để điều chỉnh cài đặt cho môi trường của mình. Hãy kiên nhẫn. Thực hiện những thay đổi nhỏ, bốc đồng.
Phần mềm CAN rất mạnh mẽ. Nó lấy một số thông số từ dữ liệu tích hợp. Công cụ, vật liệu được xác định và nó cho biết tốc độ/cung cấp được đề xuất. Những người khác sao chép các vết cắt để phát hiện vấn đề trước khi cắt. Đây là điểm chính: CAM làm cho các phép tính và hiển thị đơn giản hóa, và gia công trở thành điểm tham chiếu thiết kế tốt hơn.”
Đối với khối lượng công việc lớn, có những phương pháp tiên tiến. Thiết kế Thí nghiệm (DOE) kiểm tra các tương tác mô hình tham số được sắp xếp. AI/ML phân tích để dự đoán tham số nào hoạt động tốt nhất. Những phương pháp này dành cho người dùng nâng cao, nhưng chúng chứng minh tiềm năng vô hạn về hiệu suất. Tìm kiếm thông tin chi tiết trong dữ liệu của bạn.
Làm thế nào để áp dụng kiến thức này vào hoạt động của một xưởng gia công CNC? Sau đây là các phương pháp hay nhất.
Đồ mới, dụng cụ hay hoạt động mới? Bắt đầu ở mức thấp. Sử dụng tốc độ cắt/tốc độ chạy dao chậm hơn dự đoán." Độ sâu cắt vừa phải. Dụng cụ—Chi tiết—Máy—tất cả đều an toàn hơn có thể tăng sau. Khó sửa hơn x dụng cụ bị hỏng/chi tiết bị phá hủy. Bắt đầu ở nơi an toàn.
Sử dụng các giác quan. Âm thanh cho biết nhiều điều. Âm thanh mượt mà là tốt. Tiếng rít là tiếng cọ xát/nhiệt. Tiếng đập là tiếng kêu lách cách. Xem các mảnh vụn. Chúng có bị cong, gãy thực sự đẹp không? Hay bụi, tổ dài, mảnh vỡ? Hình dạng của mảnh vụn cho biết tốc độ nạp/tải vụn. Và lưu ý những điều về âm thanh và vụn.
Kiểm tra trực quan dụng cụ thường xuyên, đặc biệt là trong quá trình lắp ráp hoặc sản xuất. Nhìn vào các cạnh cắt. Có mòn đều không? Có sứt mẻ không? Có cạnh tích tụ không? Có mòn nhanh không cho biết việc điều chỉnh thông số là khá cần thiết để kéo dài Tuổi thọ dụng cụ. Việc quan sát hoạt động đang diễn ra có thể cho thấy tác động lâu dài. Lưu ý những thứ trên dụng cụ.
Lưu giữ hồ sơ! Đối với mỗi lần chạy thành công, hãy ghi lại các giá trị cho: vật liệu, dụng cụ, hoạt động, cài đặt và kết quả. Thiết lập cơ sở dữ liệu về các cài đặt đã được chứng minh cho máy/xưởng của bạn. Tiết kiệm thời gian, tránh sai sót. Thật tuyệt vời. Mọi thứ nhỏ nhặt đều quan trọng khi nói đến cải tiến quy trình.
Thông số kỹ thuật gia công CNC là nền tảng cho độ chính xác của bộ phận. Nó còn hơn cả một con số; nó là yếu tố quyết định chất lượng, tuổi thọ của dụng cụ, hiệu quả và cuối cùng là chi phí. Hoàn thiện chúng bao gồm việc biết: vật liệu phôi, dụng cụ đang sử dụng, khả năng của máy, công việc giữ mọi thứ lại với nhau và những gì chúng ta mong đợi ở kết quả sản phẩm.