Profondità di taglio nell'usinatura: formule, limiti e ottimizzazione

Ilprofondità di taglio (DOC)è un parametro critico in qualsiasi operazione di lavorazione, che influenza direttamente i tassi di rimozione dei materiali, la durata dell'utensile, la finitura superficiale e l'efficienza complessiva dell'elaborazione.Rappresenta lo spessore del materiale rimosso dallo strumento di taglio in un solo passaggioComprendere e gestire efficacemente il DOC è fondamentale per ottenere risultati di lavorazione di successo, bilanciando la produttività con la qualità delle parti e il costo-efficacia.

Comprendere la profondità delle formule di taglio

In pratica, la profondità di taglio è una misura lineare, in operazioni di tornitura, è tipicamente la metà della differenza tra il diametro originale del pezzo e il diametro lavorato finale.si riferisce sia alla profondità assiale di taglio (lungo l'asse dello strumento, spesso indicato comea)p- Sì.) o la profondità radiale di taglio (perpendicolare all'asse dello strumento, spesso indicata comea)e- Sì.) Mentre il calcolo diretto del DOC si basa sulla geometria, il suo impatto si fa sentire attraverso formule più complesse relative al tasso di rimozione del materiale (MRR) e alle forze di taglio.

IlTasso di rimozione del materiale (MRR)è un indicatore primario della produttività di lavorazione; per la tornitura, il MRR può essere approssimato come:RRM=π⋅Da)Vg- Sì.⋅DO.C.⋅f⋅NDove?Da)Vg- Sì.è il diametro medio,fè il tasso di alimentazione, eNè la velocità del mandrino.

In macinazione, la MRR è comunemente espressa come:RRM=w⋅DO.C.⋅vf- Sì.Dove?wè la larghezza del taglio (profondità radiale del taglio)a)e- Sì.),DO.C.è la profondità assiale di taglio (a)p- Sì.), evf- Sì.è la frequenza di alimentazione.

Queste formule evidenziano la proporzionalità diretta del DOC rispetto al MRR. L'aumento della profondità di taglio aumenta significativamente il volume di materiale rimosso per unità di tempo,rendendolo una leva potente per migliorare la produttivitàTuttavia, questo aumento non è privo di conseguenze, poiché ha un impatto diretto sulle forze di taglio e sul consumo di energia.

Ilforza di taglio (Fc- Sì.)Anche se le formule precise variano in base alle proprietà del materiale e alla geometria dell'utensile,una relazione generale mostra che un DOC più elevato porta a maggiori forze di taglioQueste forze dettano la potenza richiesta per l'operazione di lavorazione e possono sollecitare sia lo strumento di taglio che la macchina stessa.P) può essere stimato da:P=Fc- Sì.⋅vc- Sì./nDove?vc- Sì.è la velocità di taglio enL'efficienza della macchina è la sua efficienza, il che può portare a risultati indesiderati.

Limiti della profondità di taglio

Nonostante il suo richiamo per aumentare il MRR, la profondità di taglio non può essere aumentata arbitrariamente.cattiva finitura superficiale, danni alla macchina o una parte fuori tolleranza.

1. Capacità della macchina utensile:La rigidità e la potenza della macchina utensile sono i principali vincoli.Una rigidità insufficiente può portare a chiacchiereOgni macchina ha un DOC massimo raccomandato in base alla sua integrità strutturale e alla potenza del mandrino.

2. Forza e geometria degli utensili da taglio:Gli utensili da taglio sono progettati per una capacità di forza specifica, il cui superamento può causare la rottura immediata degli utensili, in particolare per gli utensili di piccolo diametro o di geometria complessa.Il materiale degli strumenti, rivestimento e geometria (ad esempio, angolo di elica, angolo di rastrello, raggio d'angolo) dettano anche la sua robustezza contro forze di taglio più elevate generate da grandi profondità di taglio.Radi di angolo più grandi o materiali più resistenti possono generalmente resistere a tagli più profondi.

3Proprietà del materiale del pezzo:L'abilità di lavorazione del materiale di lavorazione gioca un ruolo cruciale: materiali più duri, più resistenti o più abrasivi generano forze di taglio più elevate e più calore per un dato DOC.che richiedono valori DOC inferiori rispetto ai materiali più morbidiAnche i materiali soggetti a indurimento limitano il DOC, poiché i passaggi successivi diventano sempre più difficili.

4- Parte Geometria e rigidità:I pezzi di parete sottile o sottili hanno limitazioni di rigidità intrinseche, il taglio troppo profondo può causare una deviazione o una vibrazione eccessiva del pezzo, con conseguente imprecisione dimensionale.cattiva finitura superficialeAnche il fissaggio gioca un ruolo; un fissaggio ben progettato e rigido può contribuire ad attenuare alcuni problemi di rigidità del pezzo, consentendo tagli leggermente più profondi.

5Requisiti di finitura superficiale:Mentre un DOC più grande può essere efficiente per le operazioni di ruggine, spesso ha un impatto negativo sulla finitura finale della superficie.Per passaggi di finitura, per ottenere la qualità di superficie desiderata, si utilizza in genere un DOC molto più poco profondo.

6Evacuazione dei chip:In talune operazioni, specialmente in spazi ristretti o con specifiche geometrie degli utensili, l'evacuazione dei chip può diventare un fattore limitante.che se non vengono efficacemente rimossi, può ri-tagliare, causando usura dell'utensile, cattiva finitura e persino rottura dell'utensile.

Ottimizzazione della profondità di taglio

L'ottimizzazione del DOC implica un equilibrio strategico tra produttività, durata dell'utensile, qualità della parte e costo.dipende dall'obiettivo specifico di lavorazione.

1. Priorizzare la rigidità: massimizzare DOC prima (Roughing):Per le operazioni di aspersione in cui la velocità di rimozione dei materiali è primaria, la strategia generale consiste nel prendere il più grande DOC possibile che la macchina, gli utensili,e rigidità del pezzo di lavoro può gestire senza eccessive vibrazioni o rottura utensileCiò è dovuto al fatto che l'aumento del DOC è spesso più efficiente per l'MRR rispetto all'aumento della velocità di alimentazione o di taglio, poiché in genere riduce il numero di passaggi richiesti.Un DOC più grande diffonde anche l'usura su una porzione più ampia del taglio, potenzialmente prolungando la vita degli utensili rispetto a molti passaggi poco profondi.

2Considera l'usura degli attrezzi e la vita:Mentre un DOC più grande può ridurre il numero di passaggi, aumenta anche le forze di taglio e il calore generato, il che può accelerare l'usura degli utensili.un DOC leggermente ridotto potrebbe essere preferibile per prolungare la durata dell'utensileIl monitoraggio dei modelli di usura degli strumenti è fondamentale per mettere a punto questo equilibrio.

3- Conto delle proprietà materiali:Quando si lavorano materiali duri o abrasivi, si deve fare attenzione con il DOC.e vibrazioniPer i materiali sensibili al calore, un eccessivo DOC può portare a deformazioni termiche del pezzo o a formazione di bordi accumulati sull'utensile.

4. Utilizzare sistemi di controllo adattivi:Le macchine CNC avanzate dispongono spesso di sistemi di controllo adattivi in grado di regolare dinamicamente parametri come DOC e velocità di alimentazione in base al feedback in tempo reale delle forze di taglio e del carico del mandrino.Questi sistemi possono ottimizzare automaticamente le condizioni di taglio per mantenere un carico costante sull'utensile, massimizzando il MRR evitando il sovraccarico e il chiacchierare.

5. Impiegare strategie multi-pass:Per le parti che richiedono una significativa rimozione dei materiali e una finitura fine, una strategia comune è quella di utilizzare passaggi multipli: *Passaggi di ruggine:Utilizzare un grande DOC per rimuovere rapidamente la maggior parte del materiale, dando priorità al MRR. *Passaggi per la semifinalizzazione:Utilizzare un DOC moderato per perfezionare la geometria e preparare la superficie. *Passaggi finali:Utilizzare un DOC molto piccolo (spesso solo pochi millesimi di pollice o millimetri) a una velocità di taglio più elevata e una velocità di alimentazione appropriata per ottenere la finitura superficiale e la precisione dimensionale richieste.Questo garantisce minime forze di taglio e la rimozione precisa del materiale nella fase finale.

6. Ottimizzare il DOC radiale contro l'assiale (Milling):In fresatura, la scelta tra massimizzare la profondità assiale di taglio (a)p- Sì.) o profondità radiale di taglio (a)e- Sì.Per i tagli di interruzione o di interruzione totale,a)e- Sì.Per la fresatura periferica, un diametro più piccoloa)e- Sì.(sottilimento radicale dei frammenti) può consentire tassi di alimentazione più elevati e prolungare la durata dell'utensile, mentre una)p- Sì.Le moderne strategie di taglio spesso sfruttano DOC radiali più piccoli con DOC assiali più grandi (fresatura ad alta efficienza) per massimizzare il MRR e ottimizzare l'impegno degli utensili.

In conclusione, la profondità di taglio è un parametro di lavorazione poliedrico che influenza direttamente la produttività, la longevità dell'utensile e la qualità della parte.La sua ottimizzazione richiede una comprensione olistica delle capacità della macchina, le caratteristiche dello strumento, le proprietà del pezzo e il risultato desiderato.migliorare la qualità delle parti, riducendo in ultima analisi i costi di produzione.