Kako optimizirati parametre rezanja za maksimalnu učinkovitost u CNC okretanju

Osnove CNC-ovog stroja za prečišćavanje

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za određene vrste proizvoda, za koje se primjenjuje određena metoda, određena je razlika između:

U CNC obrtanju, tri glavna faktora kontroliraju sve: brzinu rezanja mjerenu u površinskim metarima u minuti, brzinu obrtanja u inčima po rotaciji i dubinu rezanja u inčima. Ove varijable blisko surađuju. Kad netko poveća brzinu rezanja, stvara se više toplote, pa obično treba usporiti brzinu unosa kako bi se alat za rezanje ne uništio prebrzo. Postoje ograničenja i u stvarnom svijetu. Strojevi srednje klase obično upravljaju obrtnim momentom od 15 do 75 lb-ft. Radni dijelovi moraju biti dovoljno čvrsti, vibracije moraju ostati unutar prihvatljivih raspona, a alat za sečenje može izdržati samo određenu količinu topline prije nego što se deformiše. Ako temperature na granici pređu oko 400 stupnjeva Fahrenheita (to je oko 204 Celzijusa), krater se ubrzava. S druge strane, ako dubina rezanja nije dovoljna, alat se samo trlja o materijal umjesto da pravi čiste rezove, što uništava kvalitetu površine i brže uništava ivice. Da bi se to ispravno postiglo, potrebno je pogledati nekoliko stvari odjednom, uključujući tvrdoću materijala na Rockwellovoj skali C, oblik alatke za rezanje, da li hladnoća stiže tamo gdje treba i stvarni oblik dijela koji se proizvodi.

Zašto je optimizacija parametara važna: Ravnoteža produktivnosti, trajanja alata, kvalitete površine i energetske učinkovitosti na CNC-ovoj stroji za obrtanje

Određivanje pravih parametara pravi veliku razliku u radu strojeva. Kada se stopa ishrane smanji za oko 15%, alat traje oko 40% duže, a površine se održavaju dovoljno glatke na ispod 125 mikrilo Ra. S druge strane, kada parametri nisu postavljeni kako treba, problemi se brzo množe. Rezanje previše duboko uzrokuje vibracije koje nered dijelove, što dovodi do otpada stope penjanje tako visoko kao 25%. A ako se postavke previše oprezne samo da bi bili sigurni, računi za energiju idu gore za otprilike 20% po proizvedenoj stvari, pokazuju podaci iz industrije. Pronalaženje te slatke točke znači brzo izvaditi materijal bez zablude u mjerama (treba ostati unutar tolerancije od 0,0005 inča za točne dijelove) ili oštećenja površina. Samo troškovi alata troše između 7% i 12% onoga što košta mašiniranje stvari, tako da prilagođavanje tih postavki čak i malo smanjuje troškove svakog gotovog dijela i štedi vrijeme koje bi inače bilo izgubljeno.

Optimizacija brzine rezanja za učinkovitost CNC-ovog stroja za obrtanje

Ograničenja brzine ovisno o materijalu: preporuke ISO-a i mehanizmi toplinske habanja za čelik, aluminij i inženjersku plastiku

Fizičke karakteristike materijala postavljaju realna ograničenja koliko brzo ih možemo učinkovito rezati. Prema standardnim smjernicama ISO 3685, ugljični čelik dobro radi u rasponu od oko 100 do 150 metara u minuti. Ako se to ne učini, često se javljaju problemi s nošenjem kratera zbog pretjerane nakupljanja toplote. Aluminijske legure mogu se nositi s mnogo većim brzinama između 300 i 500 m/min jer bolje provode toplinu, ali još uvijek postoji problem s formiranjem ugrađenih rubova osim ako alat nema dobre premaze ili se tijekom obrade ne primijeni odgovarajuća rashladna tekućina. Za inženjersku plastiku poput PEEK-a, operatori moraju držati brzinu rezanja ispod 200 m/min, inače se javlja lokalizirano topljenje koje utječe na točnost dimenzija. Kada proizvođači pređu preporučene rasponove, naiđu na ono što se zove diffuzijsko uništavanje gdje se dijelovi alata zapravo topiju u materijal na kojem se radi. To ne samo da oštećuje opremu nego i značajno povećava troškove zamjene, ponekad čak i za 40 posto u velikim proizvodnim operacijama.

Paradoks učinkovitosti: kada veća brzina rezanja povećava MRR, ali degradira energiju po dijelu praktični pragovi za operatere CNC-ovnih strojeva

Povećanje brzine sečenja svakako poboljšava brzinu uklanjanja materijala iz dijelova, ali dolazi do točke kada stvari postanu neefikasne. Studije pokazuju da kada se idealna brzina premaši za oko 20%, potrošnja energije može skočiti za oko 35%. -Zašto? -Zašto? Jer kada se brzine povećaju, snage rezanja rastu eksponencijalno, alat se ubrzano iscrpljuje, zbog čega je potrebno redovito održavanje ili zamjenu, a hladnjači moraju raditi teže. Ovi efikasanti su neuniverzalni, već u velikoj mjeri ovisni o materijalu. Naprimjer, mekši metali mogu bolje nositi se s većim brzinama nego tvrđe legure.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 operatorima bi trebalo omogućiti da provode nadzor snage vrpce u stvarnom vremenu, a ne samo teoretske izračune, kako bi utvrdili zone vrhunske učinkovitosti u kojima povećanje MRR-a nadmašuje energetske

U slučaju da se ne primjenjuje, to se može koristiti za određivanje vrijednosti.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji goriva za proizvodnju goriva za životinje, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (d

Brzina ishrane ima dvije strane koje se međusobno suprotstavljaju: utječe na glatkoću gotovog dijela i brzinu nošenja alatke. Kada se stopa hranjenja poveća, povećava se i vrijednost Ra. Istraživanja pokazuju da povećanje obrta samo 0,1 mm može učiniti površine otpornijim za oko 20 do 40 posto, iako se to razlikuje ovisno o materijalu koji se reže i stanju samog alata. Istodobno, previše guranje hrane stvara veći pritisak na alat i stvara dodatnu toplinu kroz trenje, što ubrzava habanje duž rubova alata. Način na koji se ova oproštaj razvija ima tendenciju slijediti pravolinijski obrazac prema većini studija, gdje količina oproštenja raste proporcionalno tome koliko alat reže materijale. S tvrdim legurama gdje je najvažnija kontrola temperature, strojarci moraju pažljivo prilagoditi postavke za hranjenje kako bi dobili prihvatljiv kvalitet površine bez prerano iscrpljivanja umetaka.

Dubina stabilnosti rezanja: tumačenje dijagrama režnja stabilnosti kako bi se izbjeglo brbljanje i povećalo uklanjanje metala na CNC stroj za okretanje

Dubina rezanja, ili DOC, igra glavnu ulogu u tome koliko materijala se uklanja tijekom procesa obrade, ali postoje granice na temelju onoga što se smatra stabilnim radom. Dijagramovi stabilnosti, obično nazvani SLD, pomažu u utvrđivanju koje kombinacije brzine vretena i vrijednosti DOC-a najbolje djeluju pokazujući gdje vibracije imaju tendenciju da se smanje umjesto da se pogoršavaju. Kada rade na ovim optimalnim točkama na dijagramu, recimo oko 1200 okretaja u minuti s oko 3,5 mm DOC, trgovine često vide bilo gdje od 25 do 40 posto bolje stope uklanjanja metala u usporedbi sa standardnim postavkama, sve dok zadržavaju te dosadne vibracije pod kontrolom na manje od 0,1 mm amplitude Za CNC programere koji žele izvući maksimum iz svojih strojeva, uključivanje ovih grafikona stabilnosti u programiranje ima smisla. Pomaže im da se izbjegnu problematične točke gdje stvari počinju pretjerano vibrirati. To postaje vrlo važno kada se radi s tankim zidnim dijelovima ili dugim alatima koji se šute preko njihovih potpora, jer čak i male promjene u DOC-u mogu dovesti do velikih problema s brbljanjem ako se ne upravlja pravilno.

Optimizacija parametara specifičnih za materijal za aplikacije CNC-ovog stroja za okretanje

Način na koji se materijali ponašaju nije samo u tome da znamo koje brojeve uključiti, već i u razumijevanju zašto ti brojevi zapravo rade. Uzmite aluminijske legure na primjer oni mogu nositi rezanje brzine između 200 do 300 metara u minuti jer su toplinski dobro provode. Ali kada rade s tvrdim čelikom, strojar mora usporiti stvari prilično malo, obično se drži oko 50 do 80 m / min kako bi spriječili da se vrhovi alata previše brzo troše kroz stvaranje kratera. Kompozitni su potpuno druga priča. Ti materijali zahtijevaju vrlo pažljivo rukovanje s brzinama hranjenja ispod 0,15 mm po okretanju, inače se slojevi počinju odvajaju tijekom obrade. Braza je s druge strane mnogo opuštenja, omogućavajući brzine hranjenja do 0,3 mm po revoluciji bez problema. Ako pogrešno navedete materijale, trgovine često vide da im se računi za energiju povećavaju za oko 25%, a alat se troši alarmantnom brzinom zbog čega se troškovi proizvodnje naglo povećavaju.

U slučaju da se radi o materijalu, potrebno je provesti tri kalibracije:

• Termička Osetljivost za metal s visokom točkom topljenja (npr. titan) potrebno je manje brzine i snažno isporuka rashladne tekućine kako bi se kontroliralo nakupljanje toplote
• Abrazivnost za zaštitu rubova uložka potrebno je manje dubine reznice (≤ 0,5 mm) za kompozitne materijale ojačane česticama
• ELASTIČNOST : Gumeni materijali poput bakra imaju koristi od većih uglova grebenja i učinkovitih razbijača čipova kako bi se spriječili žicasti čipovi i ugrađeni rubovi

Bez takvih prilagodbi, gruboća površine (Ra) može premašiti 3,2 μm150% iznad tolerancija za zrakoplovnu industriju, što CNC-obratnu mašinu pretvara iz preciznog sredstva u izvor preobrada i otpada.

Napredne metode optimizacije parametara CNC-torniće

Od Taguchija do RSM-a: Kada koristiti statistički dizajn nasuprot strojnom učenju za više ciljeva (životni vijek alata, Ra, energija)

Stari pristup kao što je Taguchi Design of Experiments još uvijek radi prilično dobro za promatranje samo 2 do 3 glavna faktora tijekom preliminarnih faza testiranja. Ove metode su odlične kada se fokusirate na jednostavne ciljeve kao što su provjeravanje razine gruboće površine ili osnovne karakteristike nošenja alata. Ono što ih čini izuzetanima jest njihova sposobnost da pruže pouzdane podatke bez potrebe za previše eksperimenata ili velike računalne snage. No stvari postaju komplicirane kada pokušavamo balansirati nekoliko suprotstavljenih ciljeva odjednom. Razmislite o želji za dužim životnim vijekom alata, uz održavanje Ra vrijednosti na niskom nivou i smanjenje potrošnje energije u isto vrijeme. To je mjesto gdje metodologija površine odgovora stvarno sjaji. Ova tehnika rješava te komplikovane nelinearne odnose između varijabli koristeći kvadratičke jednadžbe, što postaje posebno važno kada se bave poznata toplinska ograničenja ili ograničenja mehaničke stabilnosti u stvarnim operacijama obrade.

Taguchi metode i RSM jednostavno ne režu kada se bave informacijama senzora u stvarnom vremenu ili prilagođavanje tim neizbježnim materijalnim razlikama između proizvodnih serija. Kada trgovine imaju sve vrste senzora koji prikupljaju podatke o vibracijama, koliko energije vuče vrpca, pa čak i slike koje pokazuju nošenje alata tijekom obrade, mašinsko učenje jednostavno radi bolje od starih tehnika. Neka istraživanja objavljena u jednom uglednom časopisu proučila su više od 17.000 obrađivanja i pokazala da je korištenje neuronskih mreža smanjila potrošnju energije po dijelu za oko 18 posto, dok su alati trajali oko 25 posto duže. Ovi sustavi otkrivaju sitne promjene u materijalima koje bi RSM potpuno propustio. Za većinu proizvodnih podova, počevši od tradicionalnih statističkih podataka ima smisla za osnovne provjere postavljanja. Ali kada tvrtke žele proširiti svoje poslovanje i provoditi kontinuirano poboljšanje u složenim CNC obradnim procesima s puno različitih dijelova, prelazak na strojno učenje postaje prilično bitan.

Česta pitanja:

P: Koji su glavni čimbenici koji kontroliraju CNC obrtanje?

O: Glavni faktori su brzina rezanja, brzina ishrane i dubina rezanja. Ovi parametri rade zajedno kako bi se utvrdila učinkovitost stroja i dugotrajnost alata.

P: Zašto je optimizacija parametara važna u CNC-mašinama za obrtanje?

A: U skladu s tim, proizvodnost, životni vijek alata, kvaliteta površine i energetska učinkovitost, smanjuju se troškovi i otpad i osiguravaju se precizna mjerenja.

P: Kako kalibracije specifične za materijal utječu na CNC obrte?

Odgovor: Različiti materijali imaju različite toplinske, abrazivne i fleksibilne osobine koje zahtijevaju prilagođene podešavanja kalibracije kako bi se optimizirala učinkovitost rezanja i spriječila prekomjerna nošenje alata.

P: Koje napredne metode su dostupne za optimizaciju parametara CNC-ovog okreća?

A: Statističke metode dizajna poput Taguchi Dizajna i Metodologije površine odgovora i pristupa strojnog učenja mogu se koristiti za optimizaciju parametara kako bi se postigli višestruki ciljevi kao što su produženje trajanja alata, poboljšanje kvalitete površine i smanjenje potrošnje energije.