Impact van lage productie-efficiëntie op snijkracht in CNC-freesmachines

Bij het snijden van metaal met een CNC-freesmachine, snijdt het snijgereedschap in het werkstuk en vervormt het werkstukmateriaal tot spannen, wat snijkracht genoemd wordt. Snijkracht is een belangrijke basis voor het berekenen van snijvermogen, het ontwerpen van snijgereedschappen, werktuigmachines en werktuigmachine-spanningen, en het formuleren van snijparameters. In geautomatiseerde productie kan het snijproces en de werktoestand van snijgereedschappen ook worden gemonitord door snijkracht.

Snijkracht en snijvermogen van CNC-freesmachine

1. De bron van snijkracht van CNC-freesmachine

Aan de ene kant is de bron van snijkracht de weerstand veroorzaakt door elastische vervorming en plastische vervorming in het proces van spanvorming. Aan de andere kant is het de wrijvingsweerstand tussen span en gereedschap-voorhoofd en tussen werkstuk en gereedschap-achterhoofd.

2. Snijkracht en ontbinding

De totale snijkracht F tijdens het snijden is een ruimtekracht. Om meting en berekening te vergemakkelijken en te voldoen aan de behoeften van werktuigmachine, spanning en gereedschapsontwerp en procesanalyse, wordt F vaak ontbonden in drie wederzijds loodrechte snijcomponenten FC, FP en FF.

(1) De hoofdsnijkracht FC is de projectie van de totale snijkracht F in de hoofdbewegingsrichting, en de richting is loodrecht op het basisvlak. FC is een belangrijke basis voor computerbedvermogen, gereedschapssterkte, spanningsontwerp en selectie van snijparameters. FC kan worden berekend door empirische formule of eenheidsnijkracht KC (eenheid: N/mm): FC = kc × ad = kc × hd × bd = kc × ap × f.

(2) De rugkracht FP is de component van de totale snijkracht F loodrecht op de voedingsrichting. Het is de hoofdfactor die werkstukvervorming beïnvloedt en systeemtrillingen veroorzaakt.

(3) De voedingskracht FF is de snijcomponent van de totale snijkracht F in de voedingsrichting. Het is de hoofdbasis voor het ontwerpen en controleren van het voedingsmechanisme van de werktuigmachine en het voedingsvermogen van de computerbed.

Snijkracht is de totale snijkracht, F wordt ontbonden in FC en FD, FD wordt ontbonden in FP en FF, en hun relatie is FF = fd × sin(kr), FP = fd × cos(kr).

3. Snijvermogen van CNC-freesmachine

Snijvermogen verwijst naar het vermogen dat wordt verbruikt door de snijkracht in het snijproces, uitgedrukt in PM en in kW. Bij uittrekken van een buitencirkel, is het de som van het vermogen dat wordt verbruikt door de hoofdsnijkracht FC en de voedingskracht FF. Aangezien de voedingskracht FF een klein deel van het vermogen verbruikt (slechts 1%~5%), kan het verbruikte vermogen door FF over het algemeen worden genegeerd, en FP voert geen werk uit, dus PM = FC × υc. Waarbij FC de hoofdsnijkracht is (N), υc de snijsnelheid (m/s).

Rekening houdend met de transmissie-efficiëntie van de werktuigmachine, kan het motortarief PE van de werktuigmachine worden berekend vanuit het snijvermogen PM, namelijk PE ≥ PM / η, waar η de transmissie-efficiëntie van de werktuigmachine is, over het algemeen genomen als 0,75 ~ 0,85.

Hoofdfactoren die snijkracht van CNC-freesmachine beïnvloeden

1. Invloed van werkstukmateriaal van CNC-freesmachine

Hoewel de snijvervorming iets afneemt bij hogere sterkte en hardheid van het werkstukmateriaal, neemt de totale snijkracht nog steeds toe. Voor materialen met vergelijkbare bewerkingssterkte en hardheid, als de plasticiteit groot is, is de wrijvingscoëfficiënt met het gereedschap ook groot, dus de snijkracht neemt toe; Bij bewerking van bros materialen is de snijkracht klein vanwege kleine plastische vervorming en kleine wrijving tussen span en gereedschap-voorhoofd.

2. Invloed van snijparameters van CNC-freesmachine

(1) Achteruitvoeding ap en voeding f.

Wanneer f en ap toenemen, neemt het snijoppervlak toe en de hoofdsnijkracht ook, maar de invloedsgraad is verschillend. Bij draaien, wanneer ap verdubbelt, verdubbelt de hoofdsnijkracht; Wanneer f verdubbelt, neemt de hoofdsnijkracht slechts met 68% ~ 86% toe. Daarom, in het snijproces, als rekening gehouden wordt met de hoofdsnijkracht en snijvermogen, is het verhogen van de voedsnelheid beter dan het verhogen van de achteruitvoeding.

• Snijsnelheid υc.

Invloedcurve van snijsnelheid op snijkracht bij bewerking van 45 staal (ap = 4mm, f = 0,3mm/r) met YT15 hardmetaal draaimees. Bij snijden van plastisch metaal, in het gebied van opgebouwd span, kan de groei van opgebouwd span de werkelijke voorhoek van het gereedschap vergroten, de spanvervorming verminderen en de snijkracht verlagen; Integendeel, de reductie van opgebouwd span verhoogt de snijkracht. Wanneer er geen opgebouwd span is, met de toename van snijsnelheid υc, neemt de snijtemperatuur toe, de voorhoofdwrijving af, de vervorming af en de snijkracht af. Daarom wordt hogesnelheidssnijden vaak in productie gebruikt om de productiviteit te verbeteren. Bij snijden van bros metalen, neemt υc toe en de snijkracht iets af.

3. Invloed van gereedschapsgeometrische parameters op CNC-freesmachine

(1) Voorhoek. De voorhoek heeft de grootste invloed op de snijkracht. Bij snijden van plastisch metaal, kan de toename van de voorhoek de uitdrukvervorming en wrijving van het te snijden materiaal verminderen, soepel spanverloop en de totale snijkracht verlagen; Bij snijden van bros metalen is het effect van voorhoek op snijkracht niet duidelijk.

(2) Negatieve affasering. Het slijpen van negatieve affasering op de scherpe snijrand kan de randsterkte verbeteren en de levensduur van het gereedschap verbeteren, maar op dat moment neemt de vervorming van het te snijden metaal toe en de snijkracht toe.

(3) Hoofdafwijkingshoek. De invloed van de hoofdafwijkingshoek op de snijkracht is voornamelijk door de verandering van de snijdikte en de lengte van de gereedschapspuntboogcurve om de vervorming te beïnvloeden, waardoor de snijkracht beïnvloed wordt. De hoofdafwijkingshoek heeft weinig effect op de hoofdsnijkracht FC, maar heeft een duidelijk effect op de verhouding van de rugkracht FP en de voedingskracht FF. F'd is de terugdruk van het werkstuk op het gereedschap. Omdat f'p = f'd × cos(kr), f'f = f'd × sin(kr), zal het verhogen van de hoofdafwijkingshoek Kr de voedingskracht F'f verhogen en de rugkracht f'p verlagen. Bij het draaien van een slank werkstuk, kan een grotere hoofdafwijkingshoek worden geselecteerd om de buigvervorming van het werkstuk te verminderen of te voorkomen.

4. Andere factoren. Wrijving tussen snijgereedschappen en werkstukmaterialen

Onder dezelfde snijvoorwaarden is de snijkracht van hoge-snelheidsstaal gereedschap het grootst, gevolgd door hardmetaal gereedschap en keramisch gereedschap. Het gebruik van koelvloeistof in het snijproces kan de snijkracht verminderen, en hoe hoger de smeringseigenschap van de koelvloeistof, hoe signifikanter de reductie van snijkracht. Hoe groter de wrijving, hoe ernster de gereedschapslijstaging.