Under CNC-programmering måste programmeraren bestämma skärparametrarna för varje operation och införliva dem i programmet i form av instruktioner. Dessa skärparametrar inkluderar bland annat skärhastighet, skärdjup och matningshastighet. Olika bearbetningsmetoder kräver val av specifika skärparametrar som är skräddarsydda för varje process.
1. Principer för val av skärparametrar
Under grovbearbetning är det primära målet i allmänhet att maximera produktiviteten; men ekonomisk effektivitet och bearbetningskostnader måste också beaktas. För halv-bearbetning och efterbearbetning skiftar fokus till att balansera skäreffektivitet, ekonomisk lönsamhet och bearbetningskostnader samtidigt som man säkerställer den bearbetningskvalitet som krävs. De specifika numeriska värdena för dessa parametrar bör bestämmas baserat på verktygsmaskinens tekniska specifikationer och skärparameterhandböcker, kompletterade med praktisk erfarenhet.
Ur perspektivet av verktygslivslängd och hållbarhet är den rekommenderade sekvensen för val av skärparametrar följande: bestäm först skärdjupet, följt av matningshastigheten och slutligen skärhastigheten.
2. Bestämma skärdjupet
Skärdjupet bestäms av styvheten hos verktygsmaskinen, arbetsstycket och skärverktyget. Förutsatt att systemets styvhet tillåter det, bör skärdjupet idealiskt sättas lika med arbetsstyckets totala bearbetningsmån (spånavverkning); detta tillvägagångssätt minimerar antalet passeringar som krävs, vilket förbättrar produktionseffektiviteten.
Principer för att bestämma skärdjupet:
(1) När den erforderliga ytjämnheten för arbetsstycket faller inom området Ra 12,5 μm till 25 μm, och bearbetningstillåten är mindre än 5 mm till 6 mm, kan grovbearbetningsprocessen vanligtvis slutföras i ett enda steg för att uppfylla specifikationerna. Men om bearbetningstillåten är betydande, styvheten i processsystemet är otillräcklig eller verktygsmaskinen saknar tillräcklig kraft, kan operationen delas upp i flera omgångar.
(2) När den erforderliga ytråheten faller inom området Ra 3,2 μm till 12,5 μm, bör processen delas in i två steg: grovbearbetning och halv{3}}bearbetning. Valet av skärdjup för grovbearbetningssteget följer principerna som beskrivs ovan. Efter grovbearbetning bör en restmängd på 0,5 mm till 1,0 mm lämnas på arbetsstyckets yta, för att sedan avlägsnas under halv{8}}bearbetningssteget.
(3) När den erforderliga ytråheten faller inom området Ra 0,8 μm till 3,2 μm, bör processen delas in i tre steg: grovbearbetning, halv-finbearbetning och slutbearbetning. För halv-bearbetningssteget bör skärdjupet ställas in mellan 1,5 mm och 2 mm. Vid finbearbetning bör skärdjupet ställas in mellan 0,3 mm och 0,5 mm.
3. Bestämma matningshastigheten
Matningshastigheten väljs i första hand utifrån den nödvändiga bearbetningsprecisionen och ytjämnheten hos detaljen, såväl som materialen i skärverktyget och arbetsstycket. Den maximala matningshastigheten begränsas av verktygsmaskinens styvhet och dess matningssystems prestanda.
Principer för att bestämma matningshastigheten:
1) När kvalitetskraven för arbetsstycket kan garanteras kan en högre matningshastighet väljas för att förbättra produktionseffektiviteten. I allmänhet väljs ett värde inom området 100 till 200 m/min.
2) När du utför avskärningsoperationer, bearbetar djupa hål eller använder höghastighetsstålverktyg, är det lämpligt att välja en lägre matningshastighet; typiskt väljs ett värde inom området 20 till 50 m/min.
3) När höga krav ställs på bearbetningsprecision och ytjämnhet bör en lägre matningshastighet väljas; i allmänhet väljs ett värde inom området 20 till 50 m/min.
4) Under icke-skärande verktygsrörelser-särskilt när man återgår till "nollpunkten" över en lång sträcka-kan den maximala matningshastigheten som konfigurerats inom verktygsmaskinens CNC-system väljas.
4. Bestämma spindelhastigheten
Spindelhastigheten bör väljas baserat på den tillåtna skärhastigheten och diametern på arbetsstycket (eller skärverktyget). Beräkningsformeln är följande:
n = 1000v / πD
v - Skärhastighet (i m/min), bestäms av skärverktygets hållbarhet;
n - Spindelhastighet (i r/min);
D - Diameter på arbetsstycket eller skärverktyget (i mm).
Det beräknade spindelvarvtalet *n* måste i slutändan justeras för att matcha en av de tillgängliga hastigheterna som anges i verktygsmaskinens specifikationer, eller närmast tillgängliga hastighet. Sammanfattningsvis bör de specifika värdena för skärparametrar bestämmas baserat på verktygsmaskinens prestandaförmåga och relevanta tekniska manualer, kombinerat med praktisk erfarenhet, ofta med ett analogt tillvägagångssätt. Dessutom bör spindelhastigheten, skärdjupet och matningshastigheten harmoniseras för att säkerställa ömsesidig kompatibilitet, och därigenom etablera den optimala uppsättningen av skärparametrar.
Referensformel:
(I) Skärdjup (ap): Det vinkelräta avståndet mellan arbetsstyckets bearbetade yta och ytan som ska bearbetas definieras som skärdjupet. *Skärdjupet* ($a_p$) är mängden material som avlägsnats, mätt från en referenspunkt på skäreggen i en riktning vinkelrät mot bearbetningsplanet. Den representerar det djup till vilket svarvverktyget penetrerar arbetsstycket under varje matningspass; därför kallas det också för *skärdjupet*. Baserat på denna definition, när man utför längsgående svarvning på en extern cylindrisk yta, kan skärdjupet beräknas med hjälp av följande formel:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Där: $a_p$ - skärdjup (mm); $d_w$ - diameter på arbetsstyckets yta *före* bearbetning (mm);
$d_m$ - diameter på arbetsstyckets yta *efter* bearbetning (mm).
**Exempel 1:** Givet ett arbetsstycke med en initial ytdiameter på $\\Phi 95$ mm, om det vrids i ett enda pass till en diameter på $\\Phi 90$ mm, beräkna skärdjupet.
**Lösning:** $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
**(II) Matningshastighet ($f$)**
Detta hänvisar till den relativa förskjutningen mellan skärverktyget och arbetsstycket-mätt i matningsrörelsens riktning-för varje helt varv av arbetsstycket eller verktyget. Beroende på matningsriktningen klassificeras den i *längsmatning* och *tvärmatning*. Längsmatning avser matningsrörelsen riktad längs svarvbäddens styrskenor, medan tvärmatning avser matningsrörelsen riktad vinkelrätt mot svarvbäddens styrskenor. (Notera: *Matningshastighet* ($v_f$) hänvisar till den momentana hastigheten för en vald punkt på skäreggen i förhållande till arbetsstycket under matningsrörelsen.)
$v_f=f \\cdot n$
Där: $v_f$ - matningshastighet (mm/s);
$n$ - spindelhastighet (r/s);
$f$ - matningshastighet (mm/varv).
**(III) Skärhastighet ($v_c$)**
Detta hänvisar till den momentana hastigheten för en vald punkt på skäreggen i förhållande till arbetsstycket under den *primära rörelsen* (rotation). Beräkningsformeln är följande:
$v_c=(\\pi \\cdot d_w \\cdot n) / 1000$
Där: $v_c$ - skärhastighet (m/min);
$d_w$ - diameter på arbetsstyckets yta *före* bearbetning (mm);
$n$ - arbetsstyckets rotationshastighet (r/min). Vid beräkningar ska den maximala skärhastigheten användas som referenspunkt; t.ex. vid svarvning bör beräkningar baseras på diametern på ytan som bearbetas, eftersom det är där hastigheten är högst och verktygsslitage sker snabbast. Exempel 2: Svarvning av ytterdiametern på ett arbetsstycke med en diameter på Φ60 mm. Den valda svarvens spindelhastighet är 600 r/min. Beräkna *v*c. Lösning: *v*c=(π * d*w * n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min. I verklig produktion är arbetsstyckets diameter vanligtvis en känd kvantitet. Baserat på faktorer som arbetsstyckets material, verktygsmaterial och bearbetningskrav, väljs en specifik skärhastighet; denna skärhastighet omvandlas sedan till motsvarande svarvspindelhastighet för att underlätta korrekt justering av verktygsmaskinen. Denna omvandling ger följande formel: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w). Exempel 3: Vridning av ytterdiametern på en Φ260 mm remskiva på en CA6140 horisontell svarv. En skärhastighet (*v*c) på 90 m/min väljs. Beräkna *n*. Lösning: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 r/min. När svarvens spindelhastighet har beräknats bör man välja ett värde från maskinens märkskylt som ligger närmast det beräknade resultatet; i detta fall väljs n=100 r/min som den faktiska arbetshastigheten för svarven. III. Sammanfattning: Skärparametrar 1. Skärdjup (*a*p) (mm): *a*p=(*d*w - *d*m) / 2 (mm) 2. Matningshastighet (*f*) (mm/varv) 3. Skärhastighet (*v*c) (m/v*c) (m/n { *v *}): 1000 (m/min); n=1000 * *v*c / (π * d) (r/min)
