Snijdiepte in CNC-bewerking onder de knie krijgen: Precieze berekening & controle

Als u besluit dat CNC-bewerkingsoperatie de methode is die u nodig hebt om uw stuk klaar te krijgen, dan moet u weten dat Snijdiepte (Depth of Cut - DOC) een van de top 3 belangrijkste parameters is die de kwaliteit van het bewerkingsproduct beïnvloedt.

Dit artikel helpt u begrijpen wat bedoeld wordt met Snijdiepte in bewerking, waarom u het moet controleren, wat het verschil is tussen spandikte en snijdiepte, en hoe u het berekent.

In het bewerkingsproces is snijdiepte simpelweg hoe diep het snijgereedschap in een werkstuk gaat en er doorheen snijdt om een span te creëren. In een ideaal snijproces, wanneer het CNC-snijgereedschap naar links beweegt met een bepaalde diepte binnen het werkstukoppervlak, creëert het een span. Deze diepte heet Snijdiepte of DOC. Als u een vergelijkbare en eenvoudige toepassing nodig hebt, kunt u kijken hoe chocoladecurls of chocoladeschilfers gesneden worden.

De snijdiepte waarden worden gemeten in inches of millimeters en variëren meestal tussen 0,1 tot 1 mm.

Waarom moet u snijdiepte in bewerking controleren?

Snijdiepte heeft een direct effect op het bewerkingsproces, zoals:

• De warmte stijgt aan de gereedschappunt;
• Gereedhijsslijtage-snelheid;
• Sterkte van het bewerkte product;
• De kwaliteit van de bewerkte oppervlakte.

Bijvoorbeeld, er is een neiging voor Built-up Edge (BUE) vorming met verglazen metalen dan koudbewerkte in het snijproces. BUE-span type bestaat uit lagen van spannen die zich aan de gereedschappunt accumuleren. Daarom, als de snijdiepte te diep is, onbeheerste BUE beïnvloedt de oppervlakteafwerking ook nadelig.

Hoe communiceert snijdiepte met andere bewerkingsfactoren?

Snijdiepte is een van de onafhankelijke factoren die het bewerkingsproces beïnvloeden, wat betekent dat het gecontroleerd wordt door de operator. Echter, de snijdiepte communiceert met andere factoren en beïnvloedt het resulterende oppervlak van het werkstuk en zijn eigenschappen.

Snijdiepte en koelvloeistof

Met het verminderen van de snijdiepte neemt de spankromming af en wordt de span kruller. In dit geval en wanneer warmte aan de gereedschappunt opstijgt, zou u kunnen denken dat het toevoegen van koelvloeistof het proces afkoelt.

Echter, het toevoegen van CNC-koelvloeistof maakt de span nog kruller, vermindert het contact tussen het gereedschap en de span, en concentreert de warmte aan het gereedschap wat de gereedhijsslijtage significant verhoogt. In dit geval kan een spanbreker handig zijn.

Snijdiepte, haakhoek en snijsnelheid

Een ander voorbeeld is te vinden in het bewerken van thermoplasten. Thermoplasten hebben doorgaans lage thermische geleiding en lage elastische modulus. Dit betekent dat ze sterk beïnvloed worden door warmtefluctuaties aan de gereedschappunt in bewerking. Snijdiepte, haakhoek en snijsnelheid moeten allemaal relatief tot elkaar aangepast worden om temperatuurstijging en de vorming van plakkerige en klebrige spannen aan de gereedschappunt te voorkomen.

Het is ook de moeite waard te weten dat snijdiepte een van de top drie parameters is die gereedschapsleven beïnvloeden naast snijsnelheid en voeding.

Hoe berekent u de snijdiepte?

Het belang van het hebben van kwantitatieve relaties tussen verschillende variabelen is duidelijk wanneer u snijdiepteberekening nodig hebt, waarom de temperatuur van het gereedschap hoog wordt? waarom is de oppervlakteafwerking slecht? Waarom slijt het snijgereedschap snel? En nog veel meer.

Om de snijdiepte te berekenen, moet u de volgende parameters specificeren:

• Wat is het bewerkingsproces (Frezend, Draaiend, etc.)
• Werkstukmateriaal
• Gereedschappunt eigenschappen
• Machine capaciteiten
• Vereiste oppervlakteafwerking en tolerantie

Snijdiepte in draaiproces

Bij CNC-draaien roteert het werkstuk terwijl het gereedschap een laag materiaal verwijdert terwijl het langs de lengte van het werkstuk beweegt. De snijdiepte kan hetzelfde zijn als de voeding of voedsnelheid, wat simpelweg de afstand is die het gereedschap langs het werkstuk aflegt bij elke omwenteling over tijd, en heeft de eenheid mm/min.

Daarom kan snijdiepte simpelweg gedefinieerd worden door de dikte van het verwijderde materiaal en kan berekend worden uit:

Snijdiepte in freesproces

In het CNC-freesproces roteert het gereedschap terwijl het werkstuk stilstaat. De snijdiepte is simpelweg hoe diep het gereedschap in het werkstuk snijdt in één omwenteling. Gewoonlijk is de snijdiepte 4 keer de diameter van het snijgereedschap voor grote diameters boven 20mm en 10 keer de diameter grootte voor kleinere gereedschapsdiameters.

Vergelijk spandikte waarde vs. snijdiepte waarde

Het is belangrijk om te differentiëren tussen spandikte en de snijdiepte omdat ze NIET hetzelfde zijn en NIET dezelfde waarde hebben.

Om het uit te leggen, moeten we dieper kijken naar Figuur 1 van het ideale snijproces. De waarde van de snijdiepte (laten we het aanduiden met to) is verschillend dan de spandikte (tc).

Figuur 1: ideaal snijproces

Het spanverwijderingsproces wordt gedaan via afschuiving op een goed gedefinieerd afschuifvlak en met een gedefinieerde afschuighoek ϕ geïllustreerd in de volgende Figuur 2. Dit maakt de waarde van de spandikte altijd groter dan de waarde van de snijdiepte.

Figuur 2: basis mechanisme van spanvorming

Snijverhouding vs. spancompressieverhouding

De verhouding tussen de snijdiepte tot de spandikte to/tc heet de snijverhouding of spandikteverhouding en wordt aangeduid met (r) en kan als volgt berekend worden:

Het kan ook berekend worden uit de afschuighoek ϕ en de haakhoek α zoals getoond in Figuur 1 als volgt:

Waar:

ϕ: afschuighoek
α: haakhoek

Het omgekeerde van deze waarde heet spancompressieverhouding of spancompressiefactor wat aangeeft hoeveel de spandikte is vergeleken met de snijdiepte.

Bonus: Snijdiepte versus snijkrachten en vermogen

Het kennen van de snijkracht en vermogen is cruciaal in het berekenen van de DOC. Ze kunnen belangrijke parameters leveren zoals:

• Gereedschappen met vereiste sterktes om snelle slijtage te voorkomen en de beste efficiëntie en oppervlakteafwerking te bieden.
• Werkstukhouders en spannelementen die deze krachten kunnen weerstaan met minimale vervorming.

Het benodigde vermogen is simpelweg het product van de snijkracht vermenigvuldigd met de snelheid en kan als volgt berekend worden:

Waar Fc de "snijkracht" is en gedefinieerd als de kracht die het gereedschap uitoefent om door het werkstuk te snijden, en werkt in dezelfde richting als gereedschapssnelheid V.

De totale specifieke energie is de totale energie vereist om de afschuifkracht uit te voeren die vereist is om door het oppervlak te snijden (us), in aanvulling op de wrijvingsspecifieke energie welke de energie is vereist om de wrijving tussen het gereedschap en het oppervlak te overwinnen (uf).

Afschuif-specifieke energie en wrijving-specifieke energie zijn gerelateerd aan de snijdiepte en kunnen als volgt berekend worden:

De spansnelheid is gerelateerd aan de snijsnelheid als volgt:

Daarom is het de moeite waard te vermelden dat deze formules vice versa gebruikt kunnen worden om de snijdiepte te berekenen in het geval u specifieke machineparameters heeft.

WayKen is een betrouwbare partner voor uw bewerkingsprojecten

Bewerking is een complexe operatie en het is geen eenvoudig proces om kwantitatieve waarden voor alle parameters vast te stellen en de bewerkbaarheid van een bepaald materiaal te bepalen.

WayKen is uw CNC-bewerkingsexpert die efficiënte en betaalbare bewerkingsoplossingen biedt. Onze ingenieurs zullen een uitgebreide bewerkingsstrategie ontwikkelen om te garanderen dat elke bewerkingsparameter in het proces aan de bewerkingsvereisten voldoet. Daarnaast voeren we 100% inspectie uit voor elk project om aan uw productspecificaties te voldoen.

Conclusie

Snijdiepte is een zeer belangrijke parameter die overwogen moet worden voordat het bewerkingsproces begint. Zoals eerder uitgelegd, beïnvloedt de snijdiepte waarde direct afhankelijke bewerkingsparameters zoals bewerkingskrachten en specifieke energieën. Het berekenen van deze waarden beïnvloedt niet alleen de sterkte en oppervlakteafwerking van het werkstuk, maar ook het gereedschapsmateriaal, type fixaties en de mogelijkheid van het gebruik van een koelmiddel.