Welche Auswirkungen hat eine geringe Produktionseffizienz auf die Schneidkraft einer CNC-Fräsmaschine?

Beim Schneiden von Metall mit einer CNC-Fräsmaschine schneidet das Schneidwerkzeug in das Werkstück und verformt das Werkstückmaterial in Späne, was als Schnittkraft bezeichnet wird. Die Schnittkraft ist eine wichtige Grundlage für die Berechnung der Schnittleistung, die Auslegung von Schneidwerkzeugen, Werkzeugmaschinen und Werkzeugmaschinenvorrichtungen sowie die Formulierung von Schnittparametern. In der automatischen Fertigung können der Schneidprozess und der Arbeitszustand von Schneidwerkzeugen auch über die Schneidkraft überwacht werden.

Schneidkraft und Schneidleistung von CNC-Fräsen Maschine

1. Die Quelle der Schneidkraft von CNC-Fräsen Maschine.

Die Quelle der Schnittkraft ist einerseits der Widerstand, der durch elastische Verformung und plastische Verformung bei der Spanbildung entsteht. Andererseits ist es der Reibungswiderstand zwischen Span und Spanfläche sowie zwischen Werkstück und Spanfläche.

2. Schneidkraft und Zersetzung.

Die Gesamtschneidkraft F beim Schneiden ist eine räumliche Kraft. Um die Messung und Berechnung zu erleichtern und die Anforderungen der Werkzeugmaschinen-, Vorrichtungs- und Werkzeugkonstruktion sowie der Prozessanalyse zu erfüllen, wird f häufig in drei zueinander senkrechte Schnittkomponenten FC, FP und FF zerlegt.

(1) Die Hauptschneidkraft FC ist die Projektion der Gesamtschneidkraft F in die Hauptbewegungsrichtung, und ihre Richtung ist senkrecht zur Basisebene. FC ist eine wichtige Grundlage für Computerbettleistung, Werkzeugfestigkeit, Vorrichtungsdesign und Auswahl der Schnittparameter. FC kann durch Summenformel oder Einheit Schnittkraft KC (Einheit:n / mm) berechnet werden:FC =kcad =kchdbd =kcapf.

(2) Die Gegenkraft FP ist die Komponente der Gesamtschnittkraft F senkrecht zur Vorschubrichtung. Dies ist der Hauptfaktor, der die Werkstückverformung beeinflusst und Systemvibrationen verursacht.

(3) Die Vorschubkraft FF ist die Schneidkomponente der Gesamtschneidkraft zu f in Vorschubrichtung. Es ist die Hauptgrundlage für die Konstruktion und Überprüfung des Vorschubmechanismus der Werkzeugmaschine und der Vorschubleistung des Computerbetts.

Die Schnittkraft ist die Gesamtschnittkraft, f wird in FC und FD zerlegt, FD wird in FP und FF zerlegt, und ihre Beziehung ist FF =fdsinkr, FP =fdcoskr.

3. Schneidleistung von CNC-Fräsen Maschine.

Schneidleistung bezeichnet die durch die Schneidkraft beim Schneidvorgang verbrauchte Leistung, ausgedrückt in PM und in kW. Beim Drehen eines Exkreises ist es die Summe der aufgenommenen Leistung aus der Hauptschnittkraft FC und der Vorschubkraft FF. Da die Vorschubkraft FF einen kleinen Teil der Energie verbraucht (nur 1 % 5 %), kann die von FF verbrauchte Energie im Allgemeinen ignoriert werden und FP arbeitet nicht, so dass pm =fc erhalten wird υ c × wobei FC ist Hauptschnittkraft (n), υ C ist die Schnittgeschwindigkeit (M/s).

Unter Berücksichtigung der Übertragungseffizienz der Werkzeugmaschine kann die Motorrate PE der Werkzeugmaschine aus der Schneidleistung PM berechnet werden, d. h. PE ≥ PM / wobei die Übertragungseffizienz der Werkzeugmaschine allgemein mit 0,75 ~ 0,85 angenommen wird.

Hauptfaktoren, die die Schneidkraft von beeinflussen CNC-Fräsen Maschine

1. Einfluss des Werkstückmaterials von CNC-Fräsen Maschine.

Je höher die Festigkeit und Härte des Werkstückmaterials ist, desto geringer nimmt zwar die Schnittverformung ab, die Gesamtschnittkraft nimmt aber dennoch zu. Bei Materialien mit ähnlicher Verarbeitungsfestigkeit und Härte ist bei großer Plastizität auch der Reibungskoeffizient mit dem Werkzeug groß, sodass die Schneidkraft zunimmt; Bei der Bearbeitung spröder Materialien ist die Schnittkraft aufgrund der geringen plastischen Verformung und der geringen Reibung zwischen Span und Spanfläche des Werkzeugs gering.

2. Einfluss der Schnittparameter von CNC-Fräsen Maschine

(1) Backfeed AP und Feed F.

Wenn f und AP zunehmen, nimmt die Schnittfläche zu und die Hauptschnittkraft nimmt ebenfalls zu, aber ihr Einflussgrad ist unterschiedlich. Beim Drehen wird bei Verdoppelung von AP die Hauptschnittkraft verdoppelt; Bei Verdoppelung von f erhöht sich die Hauptschnittkraft nur um 68 % ~ 86 %. Daher ist im Schneidprozess unter Berücksichtigung der Hauptschneidkraft und Schneidleistung eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit besser als eine Erhöhung des Rückzugs.

• Schnittgeschwindigkeit υ c.

Einflusskurve der Schnittgeschwindigkeit auf die Schnittkraft bei der Bearbeitung von 45er Stahl (AP =4 mm, f =0,3 mm / R) mit dem Hartmetall-Drehmeißel YT15. Beim Schneiden von Kunststoffmetall im Bereich des Spanansatzes kann das Wachstum des Spanansatzes den tatsächlichen Spanwinkel des Werkzeugs erhöhen, die Spanverformung verringern und die Schnittkraft verringern; Im Gegenteil, die Reduzierung des Spanaufbaus erhöht die Schnittkraft. Wenn kein Spanaufbau stattfindet, steigt mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit υ C die Schnitttemperatur, die Spanflächenreibung nimmt ab, die Verformung nimmt ab und die Schnittkraft nimmt ab. Daher wird Hochgeschwindigkeitsschneiden häufig in der Produktion eingesetzt, um die Produktivität zu verbessern. Beim Schneiden von spröden Metallen steigt υ C und die Schnittkraft nimmt leicht ab.

3. Einfluss der geometrischen Parameter des Werkzeugs auf CNC-Fräsen Maschine

(1) Vordere Ecke. Der Spanwinkel hat den größten Einfluss auf die Schnittkraft. Beim Schneiden von Kunststoffmetall nimmt der Spanwinkel zu, was die Extrusionsverformung und Reibung des zu schneidenden Materials verringern, die Spanabfuhr glätten und die Gesamtschneidkraft verringern kann; Beim Schneiden von spröden Metallen ist die Auswirkung des Spanwinkels auf die Schnittkraft nicht offensichtlich.

(2) Negatives Anfasen. Das Schleifen einer negativen Anfasung an der scharfen Schneidkante kann die Festigkeit der Schneide verbessern und die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern, aber zu diesem Zeitpunkt erhöht sich die Verformung des zu schneidenden Metalls und die Schneidkraft nimmt zu.

(3) Hauptablenkungswinkel. Der Einfluss des Hauptablenkungswinkels auf die Schnittkraft wird hauptsächlich durch die Änderung der Schnittstärke und der Länge der Bogenkurve der Werkzeugspitze beeinflusst, um die Verformung zu beeinflussen, um so die Schnittkraft zu beeinflussen. Der Hauptumlenkungswinkel hat wenig Einfluss auf die Hauptschnittkraft FC, hat aber einen deutlichen Einfluss auf den Anteil der Gegenkraft FP und der Vorschubkraft FF. F’d ist der Rückwärtsschub des Werkstücks zum Werkzeug. Da f’p=f’dcoskr, f’f=f’dsinkr, erhöht eine Erhöhung des Hauptauslenkungswinkels Kr die Vorschubkraft F’f und verringert die Gegenkraft f’p. Beim Drehen eines schlanken Werkstücks kann ein größerer Hauptumlenkwinkel gewählt werden, um die Biegeverformung des Werkstücks zu verringern oder zu verhindern.

4. Andere Faktoren. Reibung zwischen Schneidwerkzeugen und Werkstückmaterialien

Unter den gleichen Schnittbedingungen ist die Schnittkraft von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen am größten, gefolgt von Hartmetallwerkzeugen und Keramikwerkzeugen. Die Verwendung von Schneidflüssigkeit im Schneidprozess kann die Schneidkraft verringern, und je höher die Schmierleistung der Schneidflüssigkeit ist, desto signifikanter ist die Verringerung der Schneidkraft. Je größer die Reibung, desto größer der Werkzeugverschleiß.