נוסחאות הקשר והחישוב עבור מהירות חיתוך, עומק חיתוך וקצב הזנה

במהלך תכנות CNC על המתכנת לקבוע את פרמטרי החיתוך לכל פעולה ולשלבם בתוכנית בצורה של הוראות. פרמטרי חיתוך אלה כוללים בין היתר מהירות חיתוך, עומק חיתוך וקצב הזנה. שיטות עיבוד שונות דורשות בחירה של פרמטרי חיתוך ספציפיים המותאמים לכל תהליך.
1. עקרונות לבחירת פרמטרי חיתוך

במהלך עיבוד גס, המטרה העיקרית היא בדרך כלל למקסם את הפרודוקטיביות; עם זאת, יש לקחת בחשבון גם יעילות כלכלית ועלויות עיבוד. עבור עיבוד חצי-גימור וגימור, ההתמקדות עוברת לאיזון בין יעילות חיתוך, כדאיות כלכלית ועלויות עיבוד, תוך הבטחת איכות העיבוד הנדרשת. יש לקבוע את הערכים המספריים הספציפיים של פרמטרים אלה בהתבסס על המפרטים הטכניים של כלי המכונה וספרים של פרמטרי חיתוך, בתוספת ניסיון מעשי.

מנקודת המבט של חיי הכלי והעמידות, הרצף המומלץ לבחירת פרמטרי חיתוך הוא כדלקמן: תחילה קבע את עומק החיתוך, לאחר מכן קצב ההזנה, ולבסוף, מהירות החיתוך.

2. קביעת עומק החיתוך

עומק החיתוך נקבע על ידי קשיחות כלי המכונה, חומר העבודה וכלי החיתוך. בתנאי שהקשיחות של המערכת מאפשרת זאת, יש להגדיר באופן אידיאלי את עומק החיתוך שווה לכלל קצבת העיבוד (הסרת מלאי) של חומר העבודה; גישה זו ממזערת את מספר המעברים הנדרשים, ובכך משפרת את יעילות הייצור.

עקרונות לקביעת עומק החיתוך:

(1) כאשר חספוס פני השטח הנדרש של חומר העבודה נופל בטווח של Ra 12.5 מיקרומטר עד 25 מיקרומטר, והיתרת העיבוד היא פחות מ-5 מ"מ עד 6 מ"מ, בדרך כלל ניתן להשלים את תהליך העיבוד הגס במעבר אחד כדי לעמוד במפרטים. עם זאת, אם קצבת העיבוד היא משמעותית, קשיחות מערכת התהליך אינה מספקת, או שלכלי המכונה אין כוח נאות, ניתן לחלק את הפעולה למספר מעברים.

(2) כאשר חספוס פני השטח הנדרש נופל בטווח של Ra 3.2 מיקרומטר עד 12.5 מיקרומטר, יש לחלק את התהליך לשני שלבים: עיבוד גס ועיבוד חצי-גימור. בחירת עומק החיתוך לשלב העיבוד הגס עוקבת אחר העקרונות המפורטים לעיל. לאחר עיבוד גס, יש להשאיר כמות שארית של 0.5 מ"מ עד 1.0 מ"מ על משטח היצירה, להסרה לאחר מכן במהלך שלב העיבוד למחצה-.

(3) כאשר חספוס פני השטח הנדרש נופל בטווח של Ra 0.8 מיקרומטר עד 3.2 מיקרומטר, יש לחלק את התהליך לשלושה שלבים: עיבוד גס, עיבוד חצי-גימור ועיבוד סיום. עבור שלב העיבוד החצי-, יש להגדיר את עומק החיתוך בין 1.5 מ"מ ל-2 מ"מ. במהלך פעולות הגימור, יש להגדיר את עומק החיתוך בין 0.3 מ"מ ל-0.5 מ"מ.
3. קביעת קצב ההזנה
קצב ההזנה נבחר בעיקר על סמך דיוק העיבוד הנדרש וחספוס פני השטח של החלק, כמו גם החומרים של כלי החיתוך וחומר העבודה. קצב ההזנה המרבי מוגבל על ידי קשיחות כלי המכונה ויכולות הביצועים של מערכת ההזנה שלו.

עקרונות לקביעת קצב ההזנה:

1) כאשר ניתן להבטיח את דרישות האיכות של חומר העבודה, ניתן לבחור קצב הזנה גבוה יותר כדי לשפר את יעילות הייצור. בדרך כלל, נבחר ערך בטווח של 100 עד 200 מ' לדקה.

2) בעת ביצוע פעולות חיתוך, עיבוד חורים עמוקים או שימוש בכלי פלדה במהירות גבוהה-, מומלץ לבחור בקצב הזנה נמוך יותר; בדרך כלל, נבחר ערך בטווח של 20 עד 50 מ' לדקה.

3) כאשר מונחות דרישות גבוהות לדיוק עיבוד וחספוס פני השטח, יש לבחור קצב הזנה נמוך יותר; בדרך כלל, נבחר ערך בטווח של 20 עד 50 מ' לדקה.

4) במהלך לא-תנועות כלי חיתוך-במיוחד כאשר חוזרים ל"נקודת האפס" לאורך מרחק רב-ניתן לבחור את קצב ההזנה המקסימלי המוגדר במערכת ה-CNC של הכלי.

4. קביעת מהירות הציר

יש לבחור את מהירות הציר בהתבסס על מהירות החיתוך המותרת וקוטר חומר העבודה (או כלי החיתוך). נוסחת החישוב היא כדלקמן:

n = 1000v / πD

v - מהירות חיתוך (במ'/דקה), נקבעת על פי העמידות של כלי החיתוך;
n - מהירות ציר (בסל"ד לדקה);
D - קוטר של חומר העבודה או כלי החיתוך (במ"מ).
בסופו של דבר יש להתאים את מהירות הציר המחושבת *n* כך שתתאים לאחת המהירויות הזמינות המפורטות במפרטי כלי המכונה, או למהירות הזמינה הקרובה ביותר. לסיכום, יש לקבוע את הערכים הספציפיים לפרמטרי חיתוך בהתבסס על יכולות הביצועים של כלי המכונה והמדריכים הטכניים הרלוונטיים, בשילוב עם ניסיון מעשי, לעתים קרובות תוך שימוש בגישה אנלוגית. יתר על כן, יש להתאים את מהירות הציר, עומק החיתוך וקצב ההזנה כדי להבטיח תאימות הדדית, ובכך לקבוע את הסט האופטימלי של פרמטרי חיתוך.

נוסחת התייחסות:

(I) עומק חיתוך (ap): המרחק הניצב בין המשטח המעובד של חומר העבודה לבין המשטח שטרם עיבוד מוגדר כעומק החיתוך. *עומק החיתוך* ($a_p$) הוא כמות החומר שהוסר, הנמדדת מנקודת ייחוס על קצה החיתוך בכיוון מאונך למישור העבודה. הוא מייצג את העומק שאליו חודר כלי הסיבוב לחומר העבודה במהלך כל מעבר הזנה; לפיכך, הוא מכונה גם *עומק החיתוך*. בהתבסס על הגדרה זו, בעת ביצוע סיבוב אורכי על משטח גלילי חיצוני, ניתן לחשב את עומק החיתוך באמצעות הנוסחה הבאה:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
איפה: $a_p$ - עומק חיתוך (מ"מ); $d_w$ - קוטר של משטח העבודה *לפני* העיבוד (מ"מ);
$d_m$ - קוטר של משטח העבודה *לאחר* עיבוד (מ"מ).
**דוגמה 1:** בהינתן חתיכת עבודה בקוטר משטח ראשוני של $\\Phi 95$ מ"מ, אם היא הופכת במעבר בודד לקוטר של $\\Phi 90$ מ"מ, חשב את עומק החיתוך.
**פתרון:** $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ מ"מ.
**(II) קצב הזנה ($f$)**
הכוונה היא לתזוזה היחסית בין כלי החיתוך לחומר העבודה-נמדדת בכיוון תנועת ההזנה-עבור כל סיבוב מלא של חלק העבודה או הכלי. בהתאם לכיוון ההזנה, הוא מסווג ל-*הזנה אורכית* ו-*הזנה רוחבית*. הזנה אורכית מתייחסת לתנועת ההזנה המכוונת לאורך מסילות ההנחיה של מיטת המחרטה, בעוד שהזנה רוחבית מתייחסת לתנועת ההזנה המכוונת בניצב למסילות ההדרכה של מיטת המחרטה. (הערה: *מהירות הזנה* ($v_f$) מתייחסת למהירות המיידית של נקודה נבחרת על קצה החיתוך ביחס לחומר העבודה במהלך תנועת ההזנה.)
$v_f=f \\cdot n$
איפה: $v_f$ - מהירות הזנה (מ"מ/שניות);
$n$ - מהירות ציר (r/s);
$f$ - קצב הזנה (מ"מ/סיבוב).
**(III) מהירות חיתוך ($v_c$)**
זה מתייחס למהירות המיידית של נקודה נבחרת על קצה החיתוך ביחס לחומר העבודה במהלך *התנועה הראשונית* (סיבוב). נוסחת החישוב היא כדלקמן:
$v_c=(\\pi \\cdot d_w \\cdot n) / 1000$
איפה: $v_c$ - מהירות חיתוך (מ/דקה);
$d_w$ - קוטר של משטח העבודה *לפני* העיבוד (מ"מ);
$n$ - מהירות סיבוב של חלק העבודה (ר/דקה). בעת ביצוע חישובים, יש להשתמש במהירות החיתוך המקסימלית כנקודת הייחוס; לדוגמה, במהלך פעולות פנייה, החישובים צריכים להתבסס על קוטר המשטח המעובד, מכיוון שכאן המהירות היא הגבוהה ביותר ובלאי הכלים מתרחש הכי מהר. דוגמה 2: הפיכת הקוטר החיצוני של חומר עבודה בקוטר Φ60 מ"מ. מהירות ציר המחרטה שנבחרה היא 600 סל"ד לדקה. חשב את *v*c. פתרון: *v*c=(π * d*w * n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min. בייצור בפועל, קוטר היצירה הוא בדרך כלל כמות ידועה. בהתבסס על גורמים כגון חומר העבודה, חומר הכלי ודרישות העיבוד, נבחרת מהירות חיתוך ספציפית; מהירות חיתוך זו מומרת למהירות ציר המחרטה המתאימה כדי להקל על ההתאמה הנכונה של כלי המכונה. המרה זו מניבה את הנוסחה הבאה: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w). דוגמה 3: הפיכת הקוטר החיצוני של גלגלת Φ260 מ"מ על מחרטה אופקית CA6140. נבחרת מהירות חיתוך (*v*c) של 90 מ'/דקה. חשב את *n*. פתרון: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w)=(1000 × 90) / (3.14 × 260)=110 r/min. לאחר שחושבה מהירות ציר המחרטה, יש לבחור ערך מלוחית השם של המכונה הקרוב ביותר לתוצאה המחושבת; במקרה זה, n=100 r/min נבחר כמהירות הפעולה בפועל של המחרטה. III. תקציר: פרמטרי חיתוך 1. עומק חיתוך (*a*p) (מ"מ): *a*p=(*d*w - *d*m) / 2 (מ"מ) 2. קצב הזנה (*f*) (mm/rev) 3. מהירות חיתוך (*v*c) (m/min) (m/min): *v *} 1000 (מ'/דקה); n=1000 * *v*c / (π * ד) (ר/דקה)