Раздел 2: Скорость и подача — эффективность ЧПУ-обработки

ЦЕЛИ

После изучения этого раздела вы сможете:

• Описать скорость, подачу и глубину реза
• Определять обороты в минуту (RPM) для разных материалов и диаметров
• Описать подачу при точении
• Описать установку скорости
• Описать установку подачи

Для эффективной работы на любом станке наладчик должен понимать важность скоростей резания и подач. Много времени теряется, если станок не настроен на правильные режимы для заготовки.

Чтобы избежать потерь, используют рекомендуемые скорости удаления металла, исследованные и протестированные производителями стали и режущего инструмента. Эти данные можно найти в справочниках или в «Справочнике машиностроителя» (Machinery's Handbook).

На токарном винтовом станке подачу регулируют сменными шестернями в коробке быстрых смен подач. Рекомендуется, когда возможно, делать всего два реза для приведения диаметра к размеру: черновик и чистовик.

Мой опыт — делать минимум три реза. Один для быстрого снятия лишнего металла (черновик), второй для формирования чистоты и компенсации давления резеца, третий — финишный.

Если нарезаете резьбу весь день, можно настроить станок на два реза: первый — оставить 0,002–0,003″ на чистовик, второй — держать размер и чистоту. Так делают в многих цехах.

Замечали ли вы: при очень малом резе (0,001–0,002″) чистота обычно плохая, а на предыдущем черновике — хорошая? Причина: при чистовой обработке желательно некоторое давление резеца.

Основные обозначения

• IPM = дюймы в минуту (Inches Per Minute)
• RPM = обороты в минуту (Revolutions Per Minute)
• Feed = IPM
• #T = число зубьев фрезы
• Feed/Tooth = нагрузка на зубёк (Chip load per tooth)
• Chip/Tooth = подача на зубёк (допускаемая для материала)
• Feed Rate = Chip/Tooth × #T × RPM

Пример: Материал — алюминий, фреза 3″, 5 зубьев, нагрузка на зубёк 0,018, RPM = 3000.
IPS = 0,018 × 5 × 3000 = 270 дюймов в минуту.

Скорость, подача и глубина реза

1. Скорость резания — скорость (обычно в футах в минуту), с которой режущий край режет заготовку.
2. Подача — путь инструмента за один оборот шпинделя.
3. Подача и скорость резания определяют интенсивность удаления материала, потребляемую мощность и чистоту поверхности.
4. В основном они зависят от материала заготовки. Также учитывают глубину реза, размер и состояние станка, жёсткость системы.
5. Черновые резы (глубина 0,01–0,03 дюйма) для большинства алюминиевых сплавов: подача 0,005–0,020 дюйма/об. Чистовые (глубина 0,002–0,012 дюйма): подача 0,002–0,004 дюйма/об.
6. Чем мягче материал, тем выше скорость резания. Чем твёрже режущий материал — тем выше допустимая скорость.
7. Помните: на каждую тысячную глубины реза диаметр заготовки уменьшается на две тысячные.

Скорости резания

Скорость резания на токарном станке — это линейная скорость точки на окружности заготовки относительно режущего инструмента. Выражается в м/мин или футах/мин. Промышленность требует максимальной производительности, поэтому используют актуальные скорости для конкретного материала. Слишком высокая — быстро изнашивается резец, теряется время на перезаточку. Слишком низкая — низкая производительность. На основе исследований производителей стали и режущего инструмента приведены рекомендуемые скорости для Р6М5 (HSS). Их можно незначительно корректировать под состояние станка, вид материала, наличие твёрдых/мягких включений.

Формула для определения RPM на токарном станке:

RPM = (CuttingSpeed × 4) / Diameter

Сначала найдите рекомендуемую скорость резания для вашего материала. Учитесь пользоваться «Справочником машиностроителя» и другими источниками.

ПРИМЕР: С какой скоростью вращать сверло 3/8″ при сверлении конструкционной стали?
Рекомендуемая скорость для конструкционной стали = 100 (фут/мин).
(100 × 4) / 0,375 = 1066 об/мин.

Какие RPM при точении заготовки диаметром 1,00″ из конструкционной стали?
RPM = 100 × 4 / 1,00 = 400 об/мин.

Подача на токарном станке

Подача — расстояние, на которое реzec продвигается вдоль заготовки за один оборот шпинделя. При подаче 0,020 дюйма реzec проходит 0,020 дюйма за оборот. Подача зависит от скорости ведущего винта или стержня подачи, которая задаётся сменными шестернями в коробке быстрых смен подач.

По возможности делают два реза. Черновик — для быстрого снятия металла, чистота неважна — используют грубую подачу. Чистовик — для размера и чистоты — мелкую подачу.

Рекомендуемые подачи для разных материалов при Р6М5 (HSS) приведены в таблице. Для общего назначения: черновик 0,005–0,020 дюйма/об, чистовик 0,002–0,004 дюйма/об.

Для выбора подачи при сверлении учитывают:

1. Глубину отверстия — удаление стружки
2. Тип материала — обрабатываемость
3. ОСЖ — заливная, мист, кисть
4. Размер сверла
5. Жёсткость установки
6. Чистоту и точность отверстия

Подачи для точения

Для общего назначения: черновик 0,005–0,020 дюйма/об, чистовик 0,002–0,004 дюйма/об.

Установка скоростей на токарном станке

Станки рассчитаны на разные скорости шпинделя для разных материалов. Скорости в об/мин меняются конусными шкивами или зубчатыми рычагами. На ремнях — перестановкой плоского ремня и задней передачи. На зубчатых головках — перестановкой рычагов скоростей по таблице RPM на станке (обычно на головке). При переключении держите одну руку на патроне/фланце и медленно вращайте фланец вручную — зубья вцепятся без ударов. На станках с бесступенчатым приводом скорость меняют вращением ручки/диала во время работы.

Установка подач

Подача (путь каретки за оборот шпинделя) зависит от скорости стержня подачи или ведущего винта. Управляется сменными шестернями в коробке быстрых смен подач. Коробка получает привод от шпинделя головки через концевую шестеренную передачу. На передней панели коробки таблица подач и шагов резьбы (метрических или дюймовых) с позициями рычагов.

Настройка подачи на станке Acura (пример)

Пример: нужна подача 0,007 — код LCS8W (см. рисунок таблицы).

1. Выберите нужную подачу в таблице (Рисунок 2).
2. Выберите подачу 0,007 — LCS8W (Рисунок 2).
3. L = рычаг High/Low (Рисунок 3)
4. C = рычаг диапазона подач → позиция C (Рисунок 3)
5. S = рычаг диапазона подач → позиция S (Рисунок 3)
6. 8 = рычаг коробки скоростей → позиция 8 (Рисунок 3)
7. W = рычаг диапазона подач → позиция W (Рисунок 3)

Перед включением прокрутите шпиндель вручную — стержень подачи должен вращаться (проверка полного вцепления рычагов).

ТЕСТ ПО РАЗДЕЛУ

1. Что такое IPM и RPM?
2. Формула подачи (Feed Rate)?
3. Какие RPM при точении заготовки 1,00″ из конструкционной стали резцом HSS?
4. Какие RPM при точении заготовки 1,00″ из конструкционной стали резцом из твёрдого сплава?
5. Скорость резания для углеродистой стали, диаметр обточки 6,00″. Найдите RPM.
6. Центровое сверло с точкой 1/8″. Найдите RPM для конструкционной стали.
7. Скорость резания алюминия 300 sfm, диаметр заготовки 4,00″. Чему равны RPM?
8. Какие черновая и чистовая подачи для алюминия?
9. Установите черновую подачу по Рисунку 5.
10. Установите чистовую подачу по Рисунку 5.