Мир ЧПУ (числового программного управления) обширен и сложен, и для достижения успеха необходимо иметь твердое понимание основных принципов. Для тех, кто только начинает осваивать эту область, вот 29 технических советов и идей, которые помогут вам повысить свои знания и справиться с общими проблемами.
1. Взаимосвязь между условиями резания и результатами обработки
Три основных фактора влияют на температуру резания: скорость резания, скорость подачи и глубина резания. Эти же факторы, при их регулировке, также влияют на силу резания и долговечность инструмента по-разному. Например, увеличение глубины резания увеличивает силу резания более значительно, чем увеличение скорости подачи или скорости резания.
Сила резания пропорциональна глубине резания, что означает, что если глубина резания удваивается, сила резания также удваивается. В то же время увеличение скорости резания приводит к постепенному снижению силы резания. Эти принципы имеют решающее значение для понимания того, как оптимизировать параметры обработки для достижения наилучшего баланса между производительностью, износом инструмента и качеством поверхности.
2. Мониторинг стружки как диагностический инструмент
Внешний вид стружки (металлической стружки), образующейся в процессе обработки, дает важные подсказки о процессе обработки. Если стружка ломается или ее цвет резко меняется, это может указывать на такие проблемы, как чрезмерная сила резания или перегрев. Операторы могут использовать формирование и цвет стружки для контроля того, находятся ли условия резания в нормальных пределах, избегая потенциального повреждения инструментов и заготовок.
3. Пропорциональные изменения силы резания
На практике сила резания изменяется предсказуемым образом:
- Удвоение глубины резания приведет к удвоению силы резания.
- Удвоение скорости подачи увеличивает силу резания примерно на 70%.
- Удвоение скорости резания снижает силу резания, хотя это снижение происходит постепенно.
Эта взаимосвязь объясняет, почему стратегии обработки, такие как использование G99 (подача на оборот), предпочтительны при увеличении скорости резания без значительного влияния на силу резания.
4. Цвет стружки как индикатор температуры
Различные цвета стружки соответствуют различным температурным диапазонам:
- Белые стружки указывают на температуры ниже 200°C.
- Желтые стружки указывают на температуры в диапазоне 220–240°C.
- Темно-синие стружки появляются при температуре около 290°C.
- Синие стружки сигнализируют о температурах в диапазоне 320–350°C.
- Фиолетовые или черные стружки появляются при температурах выше 500°C.
- Красные стружки указывают на экстремальные температуры выше 800°C.
Эти цветовые индикаторы помогают машинистам поддерживать оптимальные температуры резания, что имеет решающее значение для поддержания целостности материала и предотвращения износа инструмента.
5. Точность при токарной обработке вогнутых дуг
При токарной обработке вогнутых дуг могут возникнуть проблемы, когда фактическое измеренное значение (X) значительно отличается от предполагаемого диаметра (Y). Например, если X превышает Y более чем на 0,8 мм, токарный инструмент может тереться о начальную точку дуги, что может повредить поверхность или вызвать ошибки в размерах. Использование правильной геометрии инструмента, например, инструмента с углом меньшей режущей кромки 52 градуса, может помочь избежать этой проблемы.
6. Общие G-коды в системах FANUC
Понимание G-кодов в вашей системе ЧПУ необходимо для эффективной обработки. В системах FANUC распространенные G-коды включают:
- G21: Режим ввода метрической системы.
- G54: Система координат по умолчанию.
- G96/G97: Управление постоянной скоростью поверхности.
- G99: Подача на оборот.
- G80: Отмена цикла обработки.
- G40: Отмена компенсации радиуса носа инструмента.
Каждый код выполняет определенную функцию и помогает операторам контролировать различные аспекты процесса обработки. Например, использование G96 для управления скоростью поверхности может обеспечить равномерную отделку по всей заготовке, независимо от изменений диаметра.
7. Расчет скорости резания резьбы
При нарезании резьбы общая формула для определения оптимальной скорости шпинделя: S = 1200 / шаг коэффициент безопасности (с типичным коэффициентом безопасности 0,8). Правильная скорость шпинделя обеспечивает чистые, точные профили резьбы и минимизирует износ инструмента, особенно в высокоточных приложениях.
8. Стандарты шага резьбы
В наружных резьбах шаг обычно составляет **1,3 раза номинальный шаг (P)**, в то время как внутренние резьбы используют шаг **1,08P**. Понимание этой разницы является ключом к достижению точных допусков и обеспечению правильного сопряжения внешних и внутренних резьб при сборке.
9. Ручная компенсация радиуса носа инструмента при снятии фаски
При ручном снятии фаски расчет компенсации радиуса носа инструмента имеет решающее значение для точной обработки. Для снятия фаски снизу вверх:
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
При снятии фаски сверху вниз формула немного изменяется, но принципы остаются теми же. Правильная компенсация обеспечивает точные углы и плавные переходы между поверхностями.
10. Влияние скорости резания и силы на срок службы инструмента
Взаимосвязь между скоростью резания и силой резания имеет решающее значение для срока службы инструмента. По мере увеличения скорости резания при постоянной подаче сила резания уменьшается. Однако высокие скорости резания также могут привести к ускоренному износу инструмента из-за увеличения выделяемого тепла. Когда силы резания и внутренние напряжения превышают возможности инструмента, может произойти катастрофический отказ инструмента.
11. Регулировка скорости шпинделя для компенсации увеличенной подачи
На каждые 0,05 мм увеличения скорости подачи уменьшайте скорость шпинделя на 50–80 об/мин. Это уменьшение компенсирует увеличенную силу резания и выделяемое тепло, позволяя более равномерно изнашивать инструмент и предотвращать его поломку.
12. Особые соображения при токарной обработке
При использовании токарных станков с ЧПУ учитывайте следующие факторы:
- Многие экономичные токарные станки с ЧПУ используют приводы с переменной частотой (VFD) для бесступенчатого регулирования скорости, что может вызвать проблемы с крутящим моментом на низких скоростях.
- Убедитесь, что инструменты могут завершить свою полную операцию за один цикл, особенно при финишной обработке.
- Используйте G96 для управления скоростью поверхности и поддержания постоянной отделки при изменении диаметров.
Кроме того, при нарезании резьбы на токарном станке с ЧПУ следует использовать более высокие скорости, чтобы обеспечить гладкую, качественную резьбу.
13. Вибрация и поломка инструмента при прорезке
Прорезка часто вызывает вибрацию и поломку инструмента, что является результатом чрезмерной силы резания и недостаточной жесткости инструмента. Использование более коротких вылетов инструмента, больших углов освобождения и более широких вставок может улучшить жесткость инструмента и снизить вероятность отказа. При выборе инструментов для прорезки учитывайте баланс между размером инструмента и силами резания, которые он может выдержать.
14. Причины вибрации при прорезке
Распространенные причины вибрации включают:
- Слишком длинный вылет инструмента, снижающий жесткость.
- Недостаточная жесткость станка, из-за чего инструменту приходится выдерживать больше силы резания, чем может выдержать станок.
- Медленные скорости подачи, которые увеличивают удельную силу резания и вызывают вибрацию.
Увеличение скорости шпинделя или использование более жестких установок станка могут смягчить эти проблемы.
15. Изменение размеров со временем
При обработке партии деталей размеры могут начать изменяться через несколько часов из-за износа инструмента. По мере износа инструментов силы резания увеличиваются, что может привести к смещению заготовки в патроне, что приводит к нестабильным размерам. Регулярная проверка состояния инструмента и повторная регулировка силы зажима могут помочь поддерживать точность размеров при длительных запусках.
16. Форматы подпрограмм FANUC
В системах FANUC подпрограммы могут быть отформатированы двумя способами:
- P0000000: Первые три цифры указывают количество циклов, а последние четыре цифры указывают номер программы.
- P0000L000: Первые четыре цифры указывают номер программы, за которым следует количество циклов.
Понимание этих форматов помогает упростить управление программами и избежать ошибок.
17. Ограничения номера последовательности G71
При использовании G71 для черновых циклов убедитесь, что значения P и Q не превышают номера последовательности программы. Превышение этих ограничений в системах FANUC приведет к сигналу тревоги, указывающему на неправильное форматирование G71-G73.
18. Сверление глубоких отверстий
При сверлении глубоких отверстий избегайте шлифовки канавок для стружки, чтобы поддерживать эффективность эвакуации стружки. Правильная эвакуация стружки имеет решающее значение для предотвращения поломки инструмента и обеспечения чистых, точных глубоких отверстий.
19. Смещение дуги в направлении Z
Когда начальная точка дуги остается неизменной, но направление Z смещается на "a" мм, базовый диаметр дуги смещается на a/2. Этот принцип помогает машинистам вносить точные корректировки в размеры деталей без изменения общей геометрии.
20. Изменение диаметра отверстия
Путем вращения сверла во время обработки машинисты могут регулировать диаметр сверлимого отверстия. Этот метод особенно полезен в индивидуальных приложениях обработки, где требуются незначительные корректировки диаметра без смены инструмента.
21. Варианты загрузки материала
При подаче материала в станки с ЧПУ существует три основных варианта:
- Одна деталь за установку.
- Две детали за установку.
- Полная подача прутка.
Каждый метод имеет свои преимущества в зависимости от используемого материала и размера обрабатываемых деталей.
22. Сверление нержавеющей стали
При сверлении нержавеющей стали используйте меньший центрирующий сверло для обеспечения правильного резания. Для кобальтовых сверл избегайте шлифовки канавок для стружки, чтобы предотвратить отжиг во время процесса сверления.
23. Использование макропрограмм вместо подпрограмм
Макропрограммы могут заменить подпрограммы в некоторых системах, уменьшая количество программ и упрощая управление программами. Использование макросов также устраняет многие распространенные ошибки, связанные с вызовами подпрограмм.
24. Устранение овальности в резьбе
Если при нарезании резьбы возникает овальность, возможно, заготовка ослабла в патроне. В таких случаях дополнительные проходы резьбонарезного инструмента могут помочь исправить проблему.
25. Минимизация отклонений диаметра на сверлильном станке
При сверлении непосредственно на сверлильном станке могут возникать отклонения диаметра. Однако развертывание отверстия обычно приводит к
отклонения диаметра в пределах допустимых допусков.
26. Выявление проблем с инструментом
Распространенной проблемой с внешними резьбами являются чрезмерные силы резания, которые вызывают поломку инструмента. Чтобы избежать этого, машинисты должны внимательно следить за силами резания и заменять инструменты по мере необходимости, чтобы избежать отказа инструмента.
27. Управление высокими скоростями подачи
При работе на высоких скоростях подачи снижение скорости шпинделя может помочь сбалансировать увеличенные силы резания, возникающие при более высокой подаче. Для каждого увеличения подачи на 0,05 мм уменьшайте скорость шпинделя на 50–80 об/мин.
28. Понимание срока службы инструмента при токарной обработке
Во время токарных операций увеличение скорости резания может уменьшить силы резания, но также ускоряет износ инструмента. Напротив, более низкие скорости резания продлевают срок службы инструмента, но могут привести к увеличению сил резания, если скорость подачи слишком высока.
29. Чистота поверхности и геометрия инструмента
Геометрия инструмента играет значительную роль в определении чистоты поверхности обработанных деталей. Использование инструментов с соответствующими углами наклона, углами освобождения и подготовкой кромок помогает минимизировать заусенцы и обеспечивает гладкую поверхность, что имеет решающее значение в высокоточных операциях обработки.
Понимание этих 29 советов по обработке с ЧПУ поможет как новичкам, так и профессионалам глубже понять ремесло, повысить эффективность и избежать распространенных ошибок. Для всех, кто занимается обработкой с ЧПУ, освоение этих принципов значительно улучшит их возможности, что в конечном итоге приведет к более качественным продуктам и более эффективным рабочим процессам.
