Belangrijke factoren die snijkkrachtefficiëntie beïnvloeden in CNC-freesmachines

Bij het snijden van metaal op een CNC-freesmachine, heet de kracht die nodig is voor het gereedschap om in het werkstuk te snijden om het werkstukmateriaal te vervormen tot span, de snijkkracht. Snijkkracht is een belangrijke basis voor het berekenen van snijvermogen, het ontwerpen van gereedschappen, werktuigmachines en werktuigmachinespannen, en het formuleren van snijparameters. In geautomatiseerde productie kan de snijkkracht ook worden gebruikt om het snijproces en de werkstatus van het gereedschap te monitoren.

Snijkkracht en snijvermogen van CNC-freesmachine

1. De bron van snijkkracht van CNC-freesmachine.

De bron van snijkkracht, enerzijds, is de weerstand gegenereerd door elastische vervorming en plastische vervorming tijdens het spanvormingsproces; anderzijds is het de wrijvingsweerstand tussen het span en het haakvlak van het gereedschap en de wrijvingsweerstand tussen het werkstuk en het flankvlak van het gereedschap.

2. Snijkkracht en ontbinding.

De totale snijkkracht F tijdens het snijden is een ruimtekracht. Om meting en berekening te vergemakkelijken om aan de behoeften van werktuigmachine, spanning, gereedschapsontwerp en procesanalyse te voldoen, wordt F vaak ontbonden in drie onderling loodrechte snijcomponentkrachten Fc, Fp en Ff.

(1) De hoofd snijkkracht Fc is de projectie van de totale snijkkracht F in de hoofdbewegingsrichting, en zijn richting is loodrecht op het basisvlak. Fc is een belangrijke basis voor computerbedvermogen, gereedschapsterkte, spanningsontwerp en selectie van snijparameters. Fc kan worden berekend door empirische formule of eenheidsnijkkracht kc, (eenheid is N/mm): Fc=kcAD=kchDbD=kcapf.

(2) De rugkracht Fp is de componentkracht van de totale snijkkracht F loodrecht op de voedingsrichting. Het is de hoofdfactor die de vervorming van het werkstuk beïnvloedt en de trilling van het systeem veroorzaakt.

(3) De voedingskracht Ff is de snijcomponentkracht van de totale snijkkracht naar F in de voedingsbewegingsrichting. Het is de hoofdbasis voor het ontwerpen en controleren van het werktuigmachine voedingsmechanisme en computerbed voedingsvermogen.

Snijkkracht is de totale snijkkracht F ontbonden in Fc en FD, FD is ontbonden in Fp en Ff, hun relatie is Ff=FDsinkr; Fp=FDcoskr.

3. Snijvermogen van CNC-freesmachine.

Snijvermogen verwijst naar het vermogen verbruikt door de snijkkracht tijdens het snijproces, uitgedrukt in pm, en de eenheid is kW. Bij het draaien van de buitencirkel, is het de som van de hoofdsnijkkracht Fc en het vermogensverbruik van de voedingskracht Ff. Aangezien het vermogensverbruik van de voedingskracht Ff erg klein is (alleen 1%~5%), kan het vermogensverbruik van de algemene Ff worden genegeerd, en Fp doet geen werk, dus we krijgen de formule Pm=Fcυc×10, waar Fc de hoofdsnijkkracht is (N); υc is de snijsnelheid (m/s).

Reikening houdend met de transmissie-efficiëntie van de werktuigmachine, kan de motornorm PE van de werktuigmachine worden verkregen uit het snijvermogen Pm, dat wil zeggen, PE≥Pm/η, waar η de transmissie-efficiëntie van de werktuigmachine is, doorgaans 0,75 tot 0,85.

De belangrijkste factoren die snijkkracht van CNC-freesmachine beïnvloeden

1. De invloed van werkstukmateriaal op CNC-freesmachine.

Hoewel de snijvervorming iets wordt verminderd hoe hoger de sterkte en hardheid van het werkstukmateriaal, is de totale snijkkracht nog steeds verhoogd. Voor materialen met vergelijkbare bewerkingssterkte en hardheid, is de plasticiteit groot, en de wrijvingsfactor met het gereedschap is ook groot, dus de snijkkracht is verhoogd; voor bros materialen, vanwege de kleine plastische vervorming, is de wrijving tussen het span en het gereedschaps-haakvlak klein, dus de snijkkracht is klein.

2. De invloed van snijhoeveelheid van CNC-freesmachine

(1) De achtermeshoeveelheid ap en voedingshoeveelheid f.

Wanneer f en ap toenemen, neemt het snijoppervlak toe en de hoofdsnijkkracht neemt ook toe, maar de graad van invloed van de twee is verschillend. Bij draaien, wanneer ap verdubbeld wordt, is de hoofdsnijkkracht ongeveer verdubbeld; wanneer f verdubbeld wordt, neemt de hoofdsnijkkracht alleen toe met 68% tot 86%. Daarom, in het snijproces, als u rekening houdt met de hoofdsnijkkracht en snijvermogen, is het meer voordelig om de voedingssnelheid te verhogen dan de achtermeshoeveelheid te verhogen.

(2) Snijsnelheid υc.

De invloedcurve van snijsnelheid op snijkkracht bij bewerking van 45 staal (ap=4mm, f=0,3mm/r) met YT15 hardmetaal draaimes. Bij het snijden van plastische metalen, in het opgebouwde rand gebied, kan de groei van de opgebouwde rand de werkelijke haakhoek van het gereedschap verhogen, de spanvervorming verminderen, en de snijkkracht verminderen; omgekeerd, de vermindering van de opgebouwde rand verhoogt de snijkkracht. Wanneer er geen opgebouwde rand is, naarmate de snijsnelheid υc toeneemt, neemt de snijtemperatuur toe, de wrijving van het haakvlak af, de vervorming af, en de snijkkracht af. Daarom wordt hoge-snelheid snijden vaak in productie gebruikt om de productiviteit te verbeteren. Bij het snijden van bros metalen, neemt υc toe en de snijkkracht iets af.

3. De invloed van geometrische parameters van CNC-freesmachine gereedschappen

(1) Haakhoek.

De haakhoek heeft de grootste invloed op de snijkkracht. Bij het snijden van plastische metalen, neemt de haakhoek toe, wat de uitdrukvervorming en wrijving van het te snijden materiaal kan verminderen, gladde spanverwijdering, en de totale snijkkracht verminderen; bij het snijden van bros metalen, heeft de haakhoek geen duidelijke invloed op de snijkkracht.

(2) Negatieve fasering.

Een negatieve fasering op een scherpe snijrand slijpen kan de sterkte van de rand verhogen, waardoor de levensduur van het gereedschap toeneemt, maar op dit moment neemt de vervorming van het te snijden metaal toe, wat de snijkkracht verhoogt.

(3) Invalshoek.

De invloed van de invalshoek op de snijkkracht is voornamelijk door de verandering van de snijddikte en de lengte van de puntboogcurve om de vervorming te beïnvloeden, waardoor de snijkkracht beïnvloed wordt. De invalshoek heeft een klein effect op de hoofdsnijkkracht Fc, maar het heeft een significante invloed op de verhouding van de rugkracht Fp en de voedingskracht Ff. F'D is de terugstoot van het werkstuk tegen het gereedschap. Aangezien F'p=F'Dcoskr, F'f=F'dsinkr, zal het verhogen van de invalshoek kr de voedingskracht F'f verhogen en de rugkracht F'p verlagen. Bij het draaien van slanke werkstukken, kan een grotere invalshoek worden geselecteerd om de buigvervorming van het werkstuk te verminderen of te voorkomen.

4. De invloed van andere factoren.

De wrijving tussen het gereedschap en het werkstukmateriaal.

Onder dezelfde snijcondities, hebben hoge-snelheid staal gereedschappen de grootste snijkkracht, gevolgd door hardmetaal gereedschappen, en keramische gereedschappen de kleinste. Het gebruik van koelvloeistof in het snijproces kan de snijkkracht verminderen, en hoe hoger de smeringseigenschap van de koelvloeistof, hoe significanter de vermindering van de snijkkracht. Hoe erger de flanklijtage van het gereedschap, hoe groter de wrijving en hoe groter de snijkkracht.