Formula opterećenja strugotine: primjene, kriteriji odabira i praktične upute

Pitajte deset strojara kako su odabrali brzinu posmaka i dobit ćete deset različitih odgovora, ali oni pošteni obično se vraćaju na isti mali komadić aritmetike. Formula opterećenja strugotine povezuje brzinu vretena, brzinu posmaka i broj žljebova zajedno u jednu liniju, i to je najbrži način da prijeđete s intuitivnog osjećaja na broj koji zapravo možete obraniti na stroju. Ono što slijedi je sama formula, pretvorbe jedinica koje ljude zbunjuju, korekcija stanjivanja strugotine koja uhvati gotovo sve i provjere koje provodimo prije nego što povjerimo novom rezaču na proizvodnom poslu.

Što zapravo mjeri opterećenje čipa

Opterećenje strugotine, napisano kao fz i često nazivano posmak po zubu, je debljina materijala koju jedna oštrica uklanja tijekom jednog okretaja alata. To je brojka po zubu, a ne brojka po okretaju, tu počinje velika zabuna. Rezač s četiri žljeba koji se okreće na 8000 o/min uklanja četiri strugotine po okretaju, tako da se brzina dodavanja mora podijeliti na četiri načina.

Ta je razlika važna jer je strugotina ono što odvodi toplinu iz zone rezanja. Gurnite prelagu strugotinu i rub će se trljati umjesto rezati, stvarajući toplinu u izratku i pritom otvrdnjavajući nehrđajući čelik ili titan. Gurnite pretešku strugotinu i rub jednostavno ostane bez snage, posebno na malim promjerima. Opterećenje čipa je brojčanik koji se nalazi između ta dva kvara, a formula je kako ćete je pronaći.

Formula za opterećenje strugotine u imperijalnim i metričkim jedinicama

Temeljni odnos je dovoljno kratak da ga zapamtite:

fz = F ÷ (n × z)

gdje je fz opterećenje strugotine po zubu, F je brzina posmaka, n je brzina vretena u o/min, a z je broj žljebova. Preuređen, daje vam brzinu dodavanja za programiranje: F = fz × n × z . Sama brzina vretena dolazi od brzine rezanja, s n = (1000 × Vc) ÷ (π × D) u metričkim jedinicama ili n = 3,82 × SFM ÷ D u imperijalnim, gdje je D promjer alata.

Jedna praktična napomena iz radionice: zapišite jedinice pored svakog broja prije nego što posegnete za kalkulatorom. Gotovo svaka pogrešna brzina dodavanja koju nam postavljaju pitanje prati metričku vrijednost unesenu u imperijalno polje ili obrnuto.

Djelotvoran primjer koji možete slijediti

Uzmite čelno glodalo od tvrdog metala od 10 mm s tri žljeba u aluminiju 6061, s brzinom rezanja od 300 m/min i ciljanim opterećenjem strugotine od 0,06 mm po zubu. Najprije brzina vretena: (1000 × 300) ÷ (3,1416 × 10) dolazi do otprilike 9550 okretaja u minuti. Zatim brzina napredovanja: 9550 × 3 × 0,06 ≈ 1719 mm/min, što većina ljudi zaokružuje na 1700 mm/min.

Identično se ponaša i carska verzija. Rezač s četiri žljeba od 1/2 inča pri 3000 okretaja u minuti s ciljem od 0,002 inča po zubu daje 3000 × 4 × 0,002 = 24 IPM. Ako stroj ili postrojenje ne mogu preživjeti taj pomak, nemojte tiho ispustiti pomak i zadržite broj okretaja u minuti — smanjite brzinu vretena s njim tako da opterećenje strugotine ostane tamo gdje ste namjeravali biti.

NNC univerzalna glodala s 4 žljeba s ravnom glavom NNC univerzalna ravna glodala s četiri žljeba od tvrdog metala pokrivaju 1–20 mm, čelik, nehrđajuće i lijevano željezo; korisno za usklađivanje posmaka i brzine vretena s opterećenjem strugotine. Pogledajte proizvod →

Stanjivanje strugotine mijenja odgovor

Sve gore navedeno pretpostavlja da je rezač zahvaćen barem polovicom svog promjera. Spustite se ispod toga, kao što radite u završnim prolazima, trohoidnim putanjama alata i dubokim džepovima, a strugotina fizički ne može postići svoju nominalnu debljinu jer je luk zahvaćanja prekratak. Formula je još uvijek točna, ali broj koji programirate treba ispraviti prema gore.

Faktor korekcije je CTF = 1 ÷ √(1 − (1 − 2 × ae ÷ D)²) , gdje je ae radijalna dubina rezanja, a D je promjer alata. Pri radijalnom zahvatu od 0,1 × D faktor funkcionira na otprilike 1,67, tako da nominalnih 0,06 mm po zubu postaje oko 0,10 mm po zubu u programu. Preskočite ovaj korak na laganom završnom prolazu i učinkovito trljate rub po zidu, što je čest uzrok loše završne obrade površine i kratkog vijeka trajanja alata.

Referentne vrijednosti opterećenja čipa po materijalu

Grafikoni su početna točka, a ne presuda, ali štede vrijeme kada nemate povijest materijala. Rasponi u nastavku odnose se na rezač od tvrdog metala od 6 mm u relativno krutom postavu i treba ih skalirati s promjerom — alat od 1 mm radi mali dio ovih vrijednosti.

Aluminij je mjesto gdje formula zaista zaslužuje svoje zadržavanje, jer je prozor između trljanja i preopterećenja širok, a isplata od pokretanja ispravnog čipa velika. Rezač s tri žljeba i valovitog ruba dizajniran za materijal rado će primiti teške strugotine pri velikom posmaku, a naš aluminijski dodaci i grafikoni brzina pokazati kako se brojevi mijenjaju s legurom i promjerom.

Prilagođena glodala s valovitim rubovima s 3 žljeba za aluminij Karbidna glodala s tri žljeba i valovitog ruba za aluminij i legure silicij-aluminij s modelima od 6 do 20 mm, dizajnirana za visoko uklanjanje metala i evakuaciju strugotine. Pogledajte proizvod →

Teške materijale treba ponovno pogledati

Titan i druge legure otporne na toplinu kažnjavaju preoptimistično opterećenje strugotine brže od bilo kojeg drugog materijala s kojim radimo, jer toplina nema kamo otići. Formula je i dalje primjenjiva, ali žljebovi, geometrija nagiba i premaz na alatu odlučuju koliko izračunate brojke zapravo možete koristiti. Rezač napravljen za titan s ispravnom spiralom i pripremom ruba izdržat će manje opterećenje strugotinom dosljednije od alata opće namjene koji se gura na isti broj, i to će učiniti bez pucanja ruba nakon četrdeset minuta.

Prilagođena ravna glodala s 4 žljeba za leguru titana Glodala od tvrdog metala s četiri žljeba za titan s promjenjivom zavojnicom i nejednakom podjelom žljebova, u promjerima 6–20 mm, dizajnirana za antivibracionu grubu obradu i brzu obradu. Pogledajte proizvod →

Greške koje najčešće vidimo

• Koristeći jednu vrijednost opterećenja strugotine za svaki promjer, kada je alatu od 1 mm potreban djelić onoga što je potrebno alatu od 12 mm.
• Zaboravljamo na brojanje žljebova — kuglasti vrh i noževi za grubu obradu nemaju uvijek onoliki broj rubova koji pretpostavljate.
• Programiranje tako malog opterećenja strugotinom da rub trlja, a zatim okrivljivanje alata za tragove opekotina.
• Ignoriranje istrčavanja. Nekoliko mikrona ekscentričnosti pretvara jednu opterećenu žljeb u jednu preopterećenu žljeb.
• Preskakanje korekcije stanjivanja strugotine na lakim radijalnim zahvatima, što tiho udvostručuje stvarnu debljinu strugotine.
• Mijenjanje brzine posmaka bez dodirivanja brzine vretena, tako da se opterećenje strugotine udaljava od predviđene vrijednosti.

Dokažite to probnim rezom

Izračunati brojevi su hipoteza; testni rez je dokaz. Počnite s otprilike 80 posto izračunatog posmaka i krenite prema gore u koracima od 10 do 15 posto, osluškujući brbljanje i promatrajući strugotine, a ne samo opterećenje vretena. Tanki, srebrnasti komadići koji se uvijaju i čisto lome sugeriraju da ste blizu slatke točke. Plavi ili praškasti čipovi, zvuk zvona ili brunirani zid znače da je čip preslag ili da se postava savija.

1. Zabilježite izračunati fz, programirani pomak i broj okretaja u minuti na radni list.
2. Odrežite kratku ispitnu duljinu i provjerite boju i oblik strugotine.
3. Izmjerite završnu obradu zida i provjerite rub alata ispod lupe nakon prvog prolaza.
4. Prilagođavajte u malim koracima, imajući na umu opterećenje čipa, a ne jureći za jednim brojem.
5. Sačuvajte provjerenu kombinaciju za taj materijal i alat i tretirajte je kao svoju novu osnovu.

Formula za opterećenje strugotine duga je samo tri varijable, ali ipak objašnjava većinu onoga što ide dobro ili krivo na vretenu. Ispravite jedinice, primijenite korekciju stanjivanja strugotine kada je radijalni zahvat lagan i pustite da testni rez potvrdi aritmetiku. Ako birate između geometrija za određeni materijal, naš raspon čeonih glodala od tvrdog metala je organiziran prema materijalu obradaka tako da možete uskladiti alat s poslom prije nego što se brojevi uopće unesu.