„Auswahlprinzipien für drei Elemente beim CNC-Werkzeugmaschinenschneiden“.
Bei der Metallzerspanung ist die richtige Auswahl der drei Elemente des CNC-Werkzeugschneidens – Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe – von entscheidender Bedeutung. Dies ist einer der wichtigsten Inhalte des Kurses zu den Grundlagen der Metallzerspanung. Im Folgenden werden die Auswahlprinzipien dieser drei Elemente detailliert erläutert.
I. Schnittgeschwindigkeit
Die Schnittgeschwindigkeit, d. h. die lineare Geschwindigkeit oder Umfangsgeschwindigkeit (V, Meter/Minute), ist einer der wichtigsten Parameter beim Schneiden mit CNC-Werkzeugmaschinen. Um eine geeignete Schnittgeschwindigkeit auszuwählen, sollten zunächst mehrere Faktoren berücksichtigt werden.
Die Schnittgeschwindigkeit, d. h. die lineare Geschwindigkeit oder Umfangsgeschwindigkeit (V, Meter/Minute), ist einer der wichtigsten Parameter beim Schneiden mit CNC-Werkzeugmaschinen. Um eine geeignete Schnittgeschwindigkeit auszuwählen, sollten zunächst mehrere Faktoren berücksichtigt werden.
Werkzeugmaterialien
Hartmetall: Aufgrund seiner hohen Härte und guten Hitzebeständigkeit kann eine relativ hohe Schnittgeschwindigkeit erreicht werden. Im Allgemeinen kann sie über 100 Meter/Minute liegen. Beim Kauf von Wendeschneidplatten werden in der Regel technische Parameter angegeben, um den Bereich der linearen Geschwindigkeiten zu verdeutlichen, die bei der Bearbeitung verschiedener Materialien ausgewählt werden können.
Schnellarbeitsstahl: Im Vergleich zu Hartmetall ist die Leistung von Schnellarbeitsstahl etwas geringer und die Schnittgeschwindigkeit kann nur relativ niedrig sein. In den meisten Fällen überschreitet die Schnittgeschwindigkeit von Schnellarbeitsstahl nicht 70 Meter/Minute und liegt im Allgemeinen unter 20 – 30 Metern/Minute.
Hartmetall: Aufgrund seiner hohen Härte und guten Hitzebeständigkeit kann eine relativ hohe Schnittgeschwindigkeit erreicht werden. Im Allgemeinen kann sie über 100 Meter/Minute liegen. Beim Kauf von Wendeschneidplatten werden in der Regel technische Parameter angegeben, um den Bereich der linearen Geschwindigkeiten zu verdeutlichen, die bei der Bearbeitung verschiedener Materialien ausgewählt werden können.
Schnellarbeitsstahl: Im Vergleich zu Hartmetall ist die Leistung von Schnellarbeitsstahl etwas geringer und die Schnittgeschwindigkeit kann nur relativ niedrig sein. In den meisten Fällen überschreitet die Schnittgeschwindigkeit von Schnellarbeitsstahl nicht 70 Meter/Minute und liegt im Allgemeinen unter 20 – 30 Metern/Minute.
Werkstückstoffe
Bei Werkstückmaterialien mit hoher Härte sollte die Schnittgeschwindigkeit niedrig sein. Beispielsweise sollte bei gehärtetem Stahl, Edelstahl usw. V niedriger eingestellt werden, um die Werkzeuglebensdauer und die Verarbeitungsqualität sicherzustellen.
Bei Gusseisenwerkstoffen kann die Schnittgeschwindigkeit bei Verwendung von Hartmetallwerkzeugen 70 – 80 Meter/Minute betragen.
Kohlenstoffarmer Stahl lässt sich besser bearbeiten und die Schnittgeschwindigkeit kann über 100 Meter/Minute liegen.
Die Schneidbearbeitung von Nichteisenmetallen ist relativ einfach und es kann eine höhere Schnittgeschwindigkeit gewählt werden, im Allgemeinen zwischen 100 und 200 Metern/Minute.
Bei Werkstückmaterialien mit hoher Härte sollte die Schnittgeschwindigkeit niedrig sein. Beispielsweise sollte bei gehärtetem Stahl, Edelstahl usw. V niedriger eingestellt werden, um die Werkzeuglebensdauer und die Verarbeitungsqualität sicherzustellen.
Bei Gusseisenwerkstoffen kann die Schnittgeschwindigkeit bei Verwendung von Hartmetallwerkzeugen 70 – 80 Meter/Minute betragen.
Kohlenstoffarmer Stahl lässt sich besser bearbeiten und die Schnittgeschwindigkeit kann über 100 Meter/Minute liegen.
Die Schneidbearbeitung von Nichteisenmetallen ist relativ einfach und es kann eine höhere Schnittgeschwindigkeit gewählt werden, im Allgemeinen zwischen 100 und 200 Metern/Minute.
Verarbeitungsbedingungen
Beim Schruppen geht es vor allem darum, Material schnell abzutragen. Die Anforderungen an die Oberflächenqualität sind relativ gering. Daher wird die Schnittgeschwindigkeit niedriger eingestellt. Beim Schlichten sollte die Schnittgeschwindigkeit höher eingestellt werden, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen.
Wenn das Steifigkeitssystem von Werkzeugmaschine, Werkstück und Werkzeug schlecht ist, sollte auch die Schnittgeschwindigkeit niedriger eingestellt werden, um Vibrationen und Verformungen zu reduzieren.
Wenn das im CNC-Programm verwendete S die Spindeldrehzahl pro Minute ist, sollte S entsprechend dem Werkstückdurchmesser und der linearen Schnittgeschwindigkeit V berechnet werden: S (Spindeldrehzahl pro Minute) = V (lineare Schnittgeschwindigkeit) × 1000 / (3,1416 × Werkstückdurchmesser). Wenn das CNC-Programm eine konstante lineare Geschwindigkeit verwendet, kann S direkt die lineare Schnittgeschwindigkeit V (Meter/Minute) verwenden.
Beim Schruppen geht es vor allem darum, Material schnell abzutragen. Die Anforderungen an die Oberflächenqualität sind relativ gering. Daher wird die Schnittgeschwindigkeit niedriger eingestellt. Beim Schlichten sollte die Schnittgeschwindigkeit höher eingestellt werden, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen.
Wenn das Steifigkeitssystem von Werkzeugmaschine, Werkstück und Werkzeug schlecht ist, sollte auch die Schnittgeschwindigkeit niedriger eingestellt werden, um Vibrationen und Verformungen zu reduzieren.
Wenn das im CNC-Programm verwendete S die Spindeldrehzahl pro Minute ist, sollte S entsprechend dem Werkstückdurchmesser und der linearen Schnittgeschwindigkeit V berechnet werden: S (Spindeldrehzahl pro Minute) = V (lineare Schnittgeschwindigkeit) × 1000 / (3,1416 × Werkstückdurchmesser). Wenn das CNC-Programm eine konstante lineare Geschwindigkeit verwendet, kann S direkt die lineare Schnittgeschwindigkeit V (Meter/Minute) verwenden.
II. Vorschubgeschwindigkeit
Die Vorschubgeschwindigkeit, auch Werkzeugvorschubgeschwindigkeit (F) genannt, hängt hauptsächlich von der Oberflächenrauheitsanforderung der Werkstückbearbeitung ab.
Die Vorschubgeschwindigkeit, auch Werkzeugvorschubgeschwindigkeit (F) genannt, hängt hauptsächlich von der Oberflächenrauheitsanforderung der Werkstückbearbeitung ab.
Fertigbearbeitung
Aufgrund der hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität sollte bei der Endbearbeitung der Vorschub gering sein, in der Regel 0,06 – 0,12 mm/Spindelumdrehung. Dies gewährleistet eine glatte Oberfläche und reduziert die Oberflächenrauheit.
Aufgrund der hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität sollte bei der Endbearbeitung der Vorschub gering sein, in der Regel 0,06 – 0,12 mm/Spindelumdrehung. Dies gewährleistet eine glatte Oberfläche und reduziert die Oberflächenrauheit.
Schruppbearbeitung
Bei der Grobbearbeitung besteht die Hauptaufgabe darin, schnell eine große Menge Material zu entfernen. Der Vorschub kann höher eingestellt werden. Die Größe des Vorschubs hängt hauptsächlich von der Werkzeugstärke ab und kann im Allgemeinen über 0,3 liegen.
Wenn der Hauptfreiwinkel des Werkzeugs groß ist, verschlechtert sich die Werkzeugfestigkeit und zu diesem Zeitpunkt darf die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu groß sein.
Darüber hinaus sollten auch die Leistung der Werkzeugmaschine und die Steifigkeit von Werkstück und Werkzeug berücksichtigt werden. Wenn die Leistung der Werkzeugmaschine nicht ausreicht oder die Steifigkeit von Werkstück und Werkzeug gering ist, sollte auch die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend reduziert werden.
Das CNC-Programm verwendet zwei Vorschubeinheiten: mm/Minute und mm/Spindelumdrehung. Bei Verwendung der Einheit mm/Minute kann die Umrechnung mit der Formel erfolgen: Vorschub pro Minute = Vorschub pro Umdrehung × Spindeldrehzahl pro Minute.
Bei der Grobbearbeitung besteht die Hauptaufgabe darin, schnell eine große Menge Material zu entfernen. Der Vorschub kann höher eingestellt werden. Die Größe des Vorschubs hängt hauptsächlich von der Werkzeugstärke ab und kann im Allgemeinen über 0,3 liegen.
Wenn der Hauptfreiwinkel des Werkzeugs groß ist, verschlechtert sich die Werkzeugfestigkeit und zu diesem Zeitpunkt darf die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu groß sein.
Darüber hinaus sollten auch die Leistung der Werkzeugmaschine und die Steifigkeit von Werkstück und Werkzeug berücksichtigt werden. Wenn die Leistung der Werkzeugmaschine nicht ausreicht oder die Steifigkeit von Werkstück und Werkzeug gering ist, sollte auch die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend reduziert werden.
Das CNC-Programm verwendet zwei Vorschubeinheiten: mm/Minute und mm/Spindelumdrehung. Bei Verwendung der Einheit mm/Minute kann die Umrechnung mit der Formel erfolgen: Vorschub pro Minute = Vorschub pro Umdrehung × Spindeldrehzahl pro Minute.
Schnitttiefe
Die Schnitttiefe, also die Schnitttiefe, kann bei der Schlicht- und der Schruppbearbeitung unterschiedlich gewählt werden.
Die Schnitttiefe, also die Schnitttiefe, kann bei der Schlicht- und der Schruppbearbeitung unterschiedlich gewählt werden.
Fertigbearbeitung
Bei der Endbearbeitung kann der Radiuswert im Allgemeinen unter 0,5 liegen. Eine geringere Schnitttiefe kann die Qualität der bearbeiteten Oberfläche sicherstellen und die Oberflächenrauheit und Eigenspannung verringern.
Bei der Endbearbeitung kann der Radiuswert im Allgemeinen unter 0,5 liegen. Eine geringere Schnitttiefe kann die Qualität der bearbeiteten Oberfläche sicherstellen und die Oberflächenrauheit und Eigenspannung verringern.
Schruppbearbeitung
Bei der Grobbearbeitung sollte die Schnitttiefe entsprechend den Bedingungen des Werkstücks, des Werkzeugs und der Werkzeugmaschine bestimmt werden. Bei einer kleinen Drehmaschine (mit einem maximalen Bearbeitungsdurchmesser von weniger als 400 mm), die Stahl Nr. 45 im Normalisierungszustand dreht, überschreitet die Schnitttiefe in radialer Richtung im Allgemeinen nicht 5 mm.
Es ist zu beachten, dass bei einer Spindeldrehzahländerung der Drehmaschine mit einer normalen Frequenzumwandlungs-Drehzahlregelung die Motorleistung bei sehr niedriger Spindeldrehzahl (unter 100 – 200 Umdrehungen/Minute) deutlich reduziert wird. Zu diesem Zeitpunkt können nur eine sehr geringe Schnitttiefe und Vorschubgeschwindigkeit erreicht werden.
Bei der Grobbearbeitung sollte die Schnitttiefe entsprechend den Bedingungen des Werkstücks, des Werkzeugs und der Werkzeugmaschine bestimmt werden. Bei einer kleinen Drehmaschine (mit einem maximalen Bearbeitungsdurchmesser von weniger als 400 mm), die Stahl Nr. 45 im Normalisierungszustand dreht, überschreitet die Schnitttiefe in radialer Richtung im Allgemeinen nicht 5 mm.
Es ist zu beachten, dass bei einer Spindeldrehzahländerung der Drehmaschine mit einer normalen Frequenzumwandlungs-Drehzahlregelung die Motorleistung bei sehr niedriger Spindeldrehzahl (unter 100 – 200 Umdrehungen/Minute) deutlich reduziert wird. Zu diesem Zeitpunkt können nur eine sehr geringe Schnitttiefe und Vorschubgeschwindigkeit erreicht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die richtige Auswahl der drei Elemente der CNC-Werkzeugbearbeitung eine umfassende Berücksichtigung mehrerer Faktoren wie Werkzeugmaterialien, Werkstückmaterialien und Verarbeitungsbedingungen erfordert. Bei der tatsächlichen Bearbeitung sollten situationsbedingte Anpassungen vorgenommen werden, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, die Bearbeitungsqualität sicherzustellen und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern. Gleichzeitig sollten Bediener kontinuierlich Erfahrungen sammeln und sich mit den Eigenschaften verschiedener Materialien und Verarbeitungstechnologien vertraut machen, um die Schnittparameter besser auswählen und die Bearbeitungsleistung von CNC-Werkzeugmaschinen verbessern zu können.