Faktor Utama yang Mempengaruhi Efisiensi Gaya Potong pada Mesin Frais CNC
Saat memotong logam pada mesin frais CNC, gaya yang diperlukan untuk alat memotong masuk ke dalam bahan logam untuk melelehkan material bahan logam menjadi kawan disebut gaya potong. Gaya potong adalah dasar penting untuk menghitung daya pemotongan, merancang alat, mesin alat, dan klem mesin alat, dan merumuskan parameter pemotongan. Dalam produksi otomatis, gaya potong juga dapat digunakan untuk memantau proses pemotongan dan status kerja alat.
Gaya Potong dan Daya Pemotongan Mesin Frais CNC
1. Sumber gaya potong mesin frais CNC.
Sumber gaya potong, satu sisi, adalah rintingan yang dihasilkan oleh deformasi elastis dan plastis selama proses pembentukan kawan; sisi lain, adalah rintingan gesekan antara kawan dan permukaan rake alat dan rintingan gesekan antara bahan logam dan flank alat.
2. Gaya potong dan dekomposisi.
Total gaya potong F selama pemotongan adalah gaya spasial. Untuk memudahkan pengukuran dan perhitungan untuk memenuhi kebutuhan desain mesin, klem, alat, dan analisis proses, F sering diuraikan menjadi tiga gaya komponen pemotongan yang saling tegak lurus Fc, Fp dan Ff.
(1) Gaya pemotong utama Fc adalah proyeksi total gaya potong F dalam arah gerak utama, dan arahnya tegak lurus terhadap permukaan dasar. Fc adalah dasar penting untuk daya komputer beday, kekuatan alat, desain klem, dan pemilihan parameter pemotongan. Fc dapat dihitung dengan rumus empiris atau gaya potong satuan kc, (satuan N/mm): Fc=kcAD=kchDbD=kcapf.
(2) Gaya belakang Fp adalah gaya komponen dari total gaya potong F yang tegak lurus terhadap arah feed. Ini adalah faktor utama yang mempengaruhi deformasi bahan logam dan menyebabkan getaran sistem.
(3) Gaya feed Ff adalah gaya komponen pemotongan dari total gaya potong ke F dalam arah gerak feed. Ini adalah dasar utama untuk merancang dan memeriksa mekanisme feed mesin dan daya feed komputer beday.
Gaya potong adalah total gaya potong F diuraikan menjadi Fc dan FD, FD diuraikan menjadi Fp dan Ff, hubungan mereka adalah Ff=FDsinkr; Fp=FDcoskr.
3. Daya pemotongan mesin frais CNC.
Daya pemotongan merujuk pada daya yang disipasi oleh gaya potong selama proses pemotongan, dinyatakan dalam pm, dan satuan adalah kW. Saat memutaran lingkaran luar, itu adalah jumlah gaya pemotong utama Fc dan daya konsumsi gaya feed Ff. Karena konsumsi daya gaya feed Ff sangat kecil (hanya 1%5%), konsumsi daya Ff umumnya dapat diabaikan, dan Fp tidak melakukan kerja, jadi kita mendapatkan rumus Pm=Fcυc×10, di mana Fc adalah gaya pemotong utama (N); υc adalah kecepatan pemotongan (m/s).
Mempertimbangkan efisiensi transmisi mesin, daya motor PE mesin dapat didapatkan dari daya pemotongan Pm, yaitu PE≥Pm/, di mana adalah efisiensi transmisi mesin, umumnya 0,75 hingga 0,85.
Faktor utama yang mempengaruhi gaya potong mesin frais CNC
1. Pengaruh material bahan logam terhadap mesin frais CNC.
Semakin tinggi kekuatan dan kekerasan material bahan logam, meskipun deformasi pemotongan sedikit berkurang, total gaya potong tetap meningkat. Untuk material dengan kekuatan pemrosesan dan kekerasan yang serupa, plasticitas besar, dan koefisien gesekan dengan alat juga besar, sehingga gaya potong meningkat; untuk material rapuh, karena deformasi plastis kecil, gesekan antara kawan dan permukaan rake alat kecil, sehingga gaya potong kecil
2. Pengaruh jumlah pemotongan mesin frais CNC
(1) Jumlah ap dan jumlah feed f dari pemotongan belakang.
Ketika f dan ap meningkat, area pemotongan meningkat dan gaya pemotong utama juga meningkat, namun tingkat pengaruh keduanya berbeda. Dalam pemutaran, ketika ap digandakan, gaya pemotong utama sekitar digandakan; ketika f digandakan, gaya pemotong utama hanya meningkat 68% hingga 86%. Oleh karena itu, dalam proses pemotongan, jika mempertimbangkan gaya pemotong utama dan daya pemotongan, lebih menguntungkan untuk meningkatkan kecepatan feed daripada meningkatkan jumlah pemotongan belakang.
(2) Kecepatan pemotongan υc.
Kurva pengaruh kecepatan pemotongan terhadap gaya potong saat memroses baja 45 (ap=4mm, f=0,3mm/r) dengan alat pemutaran karbida sementera YT15. Saat memotong logam plastis, di area built-up edge, pertumbuhan built-up edge dapat meningkatkan sudut rake aktual alat, mengurangi deformasi kawan, dan mengurangi gaya potong; sebaliknya, pengurangan built-up edge meningkatkan gaya potong. Ketika tidak ada built-up edge, seiring meningkatnya kecepatan pemotongan υc, suhu pemotongan meningkat, gesekan permukaan rake berkurang, deformasi berkurang, dan gaya potong berkurang. Oleh karena itu, pemotongan kecepatan tinggi sering digunakan dalam produksi untuk meningkatkan produktivitas. Saat memotong logam rapuh, υc meningkat dan gaya potong sedikit berkurang.
3. Pengaruh parameter geometris alat mesin frais CNC
(1) Sudut rake.
Sudut rake memiliki pengaruh terbesar terhadap gaya potong. Saat memotong logam plastis, sudut rake meningkat, yang dapat mengurangi deformasi ekstrusi dan gesekan material yang akan dipotong, pengangkutan kawan yang lancar, dan mengurangi total gaya potong; saat memotong logam rapuh, sudut rake tidak berpengaruh pada gaya potong. obvious.
(2) Negative chamfering.
Menggiling chamfer negatif pada tepi pemotong yang tajam dapat meningkatkan kekuatan tepi, sehingga meningkatkan umur alat, namun pada saat ini, deformasi logam yang dipotong meningkat, yang meningkatkan gaya potong.
(3) Entering angle.
Pengaruh entering angle terhadap gaya potong terutama melalui perubahan ketebalan pemotongan dan panjang kurva arc ujung untuk mempengaruhi deformasi, sehingga mempengaruhi gaya potong. Entering angle memiliki efek kecil terhadap gaya pemotong utama Fc, namun memiliki pengaruh signifikan terhadap rasio gaya belakang Fp dan gaya feed Ff. F’D adalah dorongan balik bahan logam terhadap alat. Karena F’p=F’Dcoskr, F’f=F’dsinkr, meningkatkan entering angle kr akan meningkatkan gaya feed F’f dan gaya belakang F’ p berkurang. Saat memutaran bahan logam langsing, dapat dipilih entering angle yang lebih besar untuk mengurangi atau mencegah deformasi regangan bahan logam.
4. Pengaruh faktor lain.
Gesekan antara alat dan material bahan logam
Dalam kondisi pemotongan yang sama, alat baja kecepatan tinggi memiliki gaya potong terbesar, diikuti oleh alat karbida, dan alat keramik yang terkecil. Penggunaan pelumas pendingin dalam proses pemotongan dapat mengurangi gaya potong, dan semakin tinggi performa pelumas pendingin, semakin signifikan pengurangan gaya potong. Semakin parah keausan flank alat, semakin besar gesekan dan semakin besar gaya potong.
