Основы обработки: maîtrise скоростей и подач в Fusion 360

Мы создали серию «Основы обработки» (Machining Fundamentals), чтобы помочь вам освежить ваши знания CAM, работаете ли вы в мастерской или только начинаете. Внутренние токары нашего Технологического центра в Бирмингеме ведут каждый выпуск и дают подробный обзор инструмента/процесса. В прошлом выпуске мы охватили Систему рабочих координат (WCS). Здесь мы представляем скорости и подачи — что они такое и как установить свои собственные значения в Fusion 360.

Фраза «скорости и подачи» (speeds and feeds) относится к двум отдельным скоростям в практике станочного инструмента: скорости резания (cutting speed) и скорости подачи (feed rate). Они часто рассматриваются как пара из-за их совокупного влияния на процесс резания. Каждая, однако, также может рассматриваться и анализироваться по отдельности.

Для начала мы определим скорости и подачи. Затем мы исследуем, почему важно получить эти значения правильными и что происходит, если мы ошибаемся. Наконец, мы посмотрим, как вы можете установить свои собственные значения скоростей и подач и где найти эту информацию.

Что такое скорости?

«Скорость» относится к поверхностной скорости, измеряемой в метрах в минуту. Поверхностная скорость затем конвертируется в обороты в минуту (об/мин), что дает нам S-код для запуска на нашем станке. Это дает нам об/мин, с которыми будет вращаться наш режущий инструмент. Если фрезерный инструмент делает один оборот в секунду, наш инструмент работает на 60 об/мин. «Токарная» обработка — это противоположность, но это та же концепция — заготовка вращается, а режущий инструмент остается неподвижным.

Программное обеспечение Autodesk Fusion 360 содержит наши основные скорости для нашего режущего шпинделя и шпинделя для входа (ramp spindle). Часто есть две разные скорости для обоих. Разная сторона реза означает, что оптимальные скорости шпинделя будут отличаться как для операций входа, так и для нормального резания. Например, мы можем захотеть более высокую скорость шпинделя для входа. Но эта скорость не лучший вариант для нашего режущего шпинделя, так как это может слишком быстро сжечь инструмент или дать нежелательную чистоту поверхности.

Что такое подачи?

Сначала давайте посмотрим на скорость подачи при резании (cutting feed rate). Наша скорость подачи при резании вступает в силу, когда инструмент движется по синей траектории инструмента. Это наши режущие ходы. Наши скорости подачи на входе (lead-in) и выходе (lead-out) — это зеленые траектории инструмента. Эти скорости подачи могут отличаться от вашей скорости подачи при резании. Например, мы можем обрабатывать жесткий материал, заставляя нас беспокоиться о сколах или поломке инструмента при входе. Мы должны замедлить инструмент с помощью ходов входа, чтобы компенсировать эту проблему.

У нас также есть скорость подачи при входе по наклонной (ramping feed rate), которая является красной траекторией инструмента. Как и скорости подачи на входе и выходе, мы можем замедлить инструмент для этого хода, потому что он более агрессивен и может вызвать повреждение. Опции для разных скоростей подачи есть для того, чтобы вы могли сделать вашу траекторию инструмента максимально эффективной. Скорость подачи, которую мы устанавливаем для входа по наклонной, может быть медленнее нашей скорости подачи при резании. Если мы запрограммируем их с одинаковым значением, мы можем потерять ценное циклическое время.

Теперь давайте посмотрим на нашу скорость подачи при погружении (plunge feed rate). Эта скорость подачи определяет, как быстро наш инструмент движется вертикально через воздух. Однако в случае сверления это значение определяет скорость подачи, с которой мы сверлим.

Наконец, у нас есть наша скорость удаления материала (material removal rate). Люди часто недооценивают потенциал своих режущих инструментов, потому что не исследуют их с руководствами производителя в руках. Загляните в ваше руководство; вы можете работать с режущим инструментом на 30% ниже его потенциала. Вы не хотите терять ценное циклическое время и деньги — всегда важно посмотреть, как далеко вы можете задеть режущие инструменты.

Почему скорости и подачи важны?

Есть несколько причин, почему эти значения важны. Во-первых, они сильно влияют на срок службы инструмента. Эффекты плохих скоростей и подач не так очевидны на более мягких материалах (таких как алюминий или смола), как на более твердых, потому что есть более широкий запас для ошибки. С материалами вроде титана или Инконеля есть меньше места для ошибки. Если значения подач и скоростей немного неверны, наш инструмент может ломаться быстрее.

Другая причина, почему эти значения важны — они влияют на чистоту поверхности. Если мы не выравниваем наши скорости и подачи правильно, мы не получим желаемые результаты. Если мы запустим нашу скорость подачи слишком быстро или скорость шпинделя слишком быстро, мы получим следы вибрации (chatter marks) на поверхности.

Установка значений скоростей и подач

Установите параметры скоростей и подач через операцию. Вы можете вводить индивидуальные значения в каждую траекторию инструмента. Более эффективный способ — использовать вкладку Cutting Data (Резающие данные) внутри Tool Library (Библиотека инструментов). Вы можете сохранять пресеты для автоматизации ввода ваших подач и скоростей.

Например, если я использую этот инструмент на нескольких разных материалах и использую его для других операций — таких как черновая и чистовая обработка — я могу создать пресет для хранения значений подач и скоростей для каждого сценария в Fusion 360. Когда приходит время выбрать параметры, я выбираю желаемый пресет из выпадающего списка.

Для фрезерования вам нужно сначала идентифицировать ваш инструмент. С маркой и моделью инструмента вы можете найти рекомендованную производителем поверхностную скорость. Поверхностная скорость зависит от материала инструмента, материала, который нужно резать, и операции, которую вы выполняете с этим инструментом. Когда вы находите рекомендованную производителем поверхностную скорость, вы можете ввести эту скорость в Autodesk Fusion 360, который даст вам об/мин.

Важно помнить искусство вовлеченных переменных. Используете ли вы СОЖ? Насколько далеко высунут ваш инструмент? Жестко ли ваша зажимная система? Учитывайте все эти факторы при установке ваших подач и скоростей. Ваша скорость подачи будет определена вашей рекомендованной подачей на зуб, количеством режущих кромок на вашем инструменте и об/мин. Опять же, производитель инструмента должен предоставить эту информацию.

После того как вы ввели данные вашего инструмента и соответствующие об/мин в Autodesk Fusion 360, вы затем вводите свою подачу на зуб. Это даст вам значение скорости подачи при резании, которое является F-кодом, используемым на вашем станке.

Начните с Autodesk Fusion 360 для по-настоящему интегрированного CAD/CAM опыта.