Dzisiaj przyjrzymy się parametrom pracy narzędzi i temu jak możemy je modyfikować, aby były lepiej dopasowane do naszych potrzeb. W naszych katalogach podane są proponowane parametry wyjściowe dla każdego narzędzia. Jeśli tylko dany materiał obrabiany znajduje się w spektrum zastosowań tego narzędzia, możemy znaleźć taką parę, dla której odczytamy prędkość skrawania - Vc i posuw. Co jednak z warstwą jaką to narzędzie może skrawać?
Przyjrzyjmy się temu zagadnieniu na jakiejś konkretnej aplikacji. Załóżmy, że chcielibyśmy wykonać zgrubnie otwartą kieszeń, głęboką na 10mm, w stali 1.2312, wykorzystując zalety obróbki dynamicznej i pasowałby nam frez czteropiórowy fi10,0mm. Dodatkowo załóżmy, że chcielibyśmy sprawdzić frezy V7 Plus o zmiennej geometrii. Nasz proces wyglądałby mniej więcej tak:
Znajdujemy nasze narzędzie w katalogu:
Widzimy, że wystarczy nam krótkie wykonanie, które ma długość części roboczej 14mm i na chwycie walcowym, bez płaski pod weldon, ma kod EDP GMF52100. Nad tabelką z wymiarami, obok piktogramów opisujących narzędzie, możemy znaleźć numer strony na której znajdują się parametry pracy tego narzędzia. Zobaczymy co tam jest:
Widzimy tutaj parametry pracy dla wszystkich materiałów, w których to narzędzie może pracować, szerokość Ae i wysokość Ap skrawania - jako wielokrotność średnicy narzędzia "D", oraz średnicę narzędzia. Materiały podzielone są z grubsza na stal 
, stal nierdzewną 
, żeliwo 
i superstopy 
, ale my mamy konkretną stal, a dodatkowo parametry dla różnych typów stali wahają się dość znacznie... Tutaj z pomocą przychodzi nam zestawienie grup materiałów VDI3323. Posiadając katalog w wersji elektronicznej, możemy po prostu wyszukać frazę "1.2312" lub odnaleźć taką tabelę w papierowej wersji katalogu. Wygląda ona tak:
Mamy tutaj nasz materiał, a na górze grupę VDI3323 do której należy. Ok, w takim razie z naszej tabeli z parametrami, w końcu możemy odczytać dane:
W tym materiale, parametry pracy to: prędkość skrawania Vc - 70m/min, posuw na ząb fz - 0,027, dla rowka o wymiarach Ae - 1,0D x Ap - 1,0D narzędzia (czyli 10mm x 10mm) lub obróbki bocznej o szerokości Ae - 0,5D i wysokości Ap - 1,5D narzedzia (czyli 5mm x 15mm).
Wszystko jasne... Dopóki będziemy pracować dokładnie tak jak mówi katalog. Gdybyśmy chcieli pracować z mniejszym zaangażowanie średnicy narzędzia Ae, powiedzmy 2mm, powinniśmy coś zmienić? Oczywiście!
Przy dopasowaniu parametrów obróbki do danej aplikacji możemy skorzystać z wzoru na Średnią grubość wióra - hm (Average chip thickness)
gdzie:
fz - posuw na ząb
ae - szerokość skrawania
d1- średnica narzędzia
Dla sytuacji z katalogu, Ae=5mm, mamy hm=0,027mm*pierwiastek z(5mm/10mm)=0,0191mm
Jeżeli podstawimy Ae=2mm otrzymamy hm=0,0121 czyli znacząco mniej
Powinniśmy zwiększać posuw, aż otrzymamy podobną średnią grubość wióra! za każdym razem kiedy zmienia nam się szerokość skrawania Ae!
Poniżej graficzne przedstawienie tej sytuacji dla różnego wykorzystania szerokości narzędzia Ae (w procentach średnicy) i stałego hm
Dla uproszczenia obliczeń przygotowaliśmy przydatną tabelkę pokazująca bezpieczny współczynnik zwiększania posuwu dla danego udziału średnicy narzędzia:
Dla naszego przykładu:
Dc - średnica narzędzia - 10mm
Ae - 2mm
Bazowa wartość posuwu dla Ae- 50%xD - fz - 0,027
To daje Ae/Dc = 20%, czyli współczynnik zmiany wielkości posuwu 1.25 x posuw bazowy 0,027 =
posuw na ząb fz - 0,034
Czyli już wiemy, że jeżeli chcemy zmniejszyć szerokość skrawania, a tym samym udział średnicy narzędzia, powinniśmy zwiększyć posuw. Czy to wszystko? Nie!
Należy w tym momencie wspomnieć, że zmniejszając szerokość skrawania, obniżamy temperaturę, a co za tym idzie zwiększamy żywotność narzędzia... oraz uzyskujemy możliwość zwiększenia prędkości skrawania Vc! I choć przyjmuje się tą zasadę zazwyczaj dla udziałów średnicy Ae/Dc poniżej 10% to warto o tym pamiętać!
Dla naszego przykładu zmiana szerokości Ae na 0,05mm pozwoliłaby na wzrost Vc nawet o 20-25%!
Nie wspomnieliśmy w tym artykule o innej niż katalogowa wysokości skrawania Ap. Mniejsza pozwala na dalsze zwiększanie posuwu, ale ciężko tutaj o wypracowany dokładny drogowskaz. Pozostają testy.
Wszystko powyższe dotyczy obróbki zgrubnej, obróbka wykańczająca to temat na zupełnie odrębny artykuł...
Poniżej film pokazujący do czego, w sprzyjających warunkach, może doprowadzić optymalizacja parametrów skrawania:
Jeżeli macie dalsze pytania, jesteśmy do Waszej dyspozycji kontakt
Opracowanie artykułu:
Maciej Gara
Product manager – frezowanie / Inżynier aplikacyjny