Станоктарда кесу жылдамдығы мен ағымдық жылдамдық

Кіріспе

Машина құралында қолданылатын екі бөлек жылдамдық – кесу жылдамдығы және азықтау жылдамдығы.

“Жылдамдықтар мен азықтау” немесе “азықтау мен жылдамдықтар” терминдері машина құралында қолданылатын екі бөлек жылдамдық – кесу жылдамдығы мен азықтау жылдамдығын білдіреді. Олар кесу процесіне бірлескен әсері болғандықтан көбінесе жұп ретінде қарастырылады. Дегенмен, әрқайсысын жеке қарастырып, талдауға болады. Кесу жылдамдығы (беттік жылдамдық немесе жай ғана жылдамдық деп те аталады) – кесу құралы мен өңделетін детальдің беті арасындағы жылдамдық айырмасы (салыстырмалы жылдамдық). Ол детальдің беті бойынша уақыт бірлігіне қатынастағы қашықтықпен өлшенеді, әдетте минутына дюйм (sfm) немесе минутына метр (м/мин) бірліктерінде беріледі. Азықтау жылдамдығы (көбінесе “азықтау” деп те аталады) – кескіштің деталь бойымен жылжуының салыстырмалы жылдамдығы; оның векторы кесу жылдамдығының векторына перпендикуляр болады. Азықтау жылдамдығының бірліктері құрал мен детальдің қозғалысына байланысты. Егер деталь айналса (мысалы, токарлық және тесіктеу операцияларында), бірліктер әдетте шпиндельдің бір айналымына қатынастағы қашықтықпен (дюйм/айналым [in/rev] немесе миллиметр/айналым [mm/rev]) өлшенеді. Егер деталь айналмаса (мысалы, фрезерлеуде), бірліктер әдетте уақытқа қатынастағы қашықтықпен (минутына дюйм [in/min] немесе минутына миллиметр [mm/min]) өлшенеді, бірақ кейде айналымға немесе кескіш тісіне қатынастағы қашықтық та қолданылады. Егер кескіштің геометриясы, машина құралының және оның жабдықталуының беріктігі сияқты факторлар идеалды жағдайда максималды деңгейге жеткізілсе (және мардымсыз тұрақты шамаларға дейін төмендетілсе), онда тек шпиндельге қол жетімді қуаттың (яғни киловатт немесе ат күші) жетіспеуі ғана нақты берілген деталь және кескіш материалы үшін ең жоғары жылдамдықтар мен азықтауларды пайдалануға кедергі келтірер еді. Әрине, шындығында бұл факторлар динамикалық және мардымсыз емес, бірақ қол жетімді қуат пен қолданылатын азықтау және жылдамдықтар арасында белгілі бір байланыс бар. Іс жүзінде, беріктіктің жетіспеуі көбінесе шектеуші фактор болып табылады. “Жылдамдықтар мен азықтау” немесе “азықтау мен жылдамдықтар” тіркестері кейде жоспарды іске асырудың егжей-тегжейін білдіру үшін метафоралық түрде қолданылады, оны тек білікті техниктер ғана біледі (жобалаушылар немесе менеджерлер емес).

The phrase speeds and feeds or feeds and speeds refers to two separate velocities in machine tool practice, cutting speed and feed rate. They are often considered as a pair because of their combined effect on the cutting process. Each, however, can also be considered and analyzed in its own right. Cutting speed (also called surface speed or simply speed) is the speed difference (relative velocity) between the cutting tool and the surface of the workpiece it is operating on. It is expressed in units of distance across the workpiece surface per unit of time, typically surface feet per minute (sfm) or meters per minute (m/min). Feed rate (also often styled as a solid compound, feedrate, or called simply feed) is the relative velocity at which the cutter is advanced along the workpiece; its vector is perpendicular to the vector of cutting speed. Feed rate units depend on the motion of the tool and workpiece; when the workpiece rotates (e. g., in turning and boring), the units are almost always distance per spindle revolution (inches per revolution [in/rev or ipr] or millimeters per revolution [mm/rev]). When the workpiece does not rotate (e. g., in milling), the units are typically distance per time (inches per minute [in/min or ipm] or millimeters per minute [mm/min]), although distance per revolution or per cutter tooth are also sometimes used. If variables such as cutter geometry and the rigidity of the machine tool and its tooling setup could be ideally maximized (and reduced to negligible constants), then only a lack of power (that is, kilowatts or horsepower) available to the spindle would prevent the use of the maximum possible speeds and feeds for any given workpiece material and cutter material. Of course, in reality those other variables are dynamic and not negligible, but there is still a correlation between power available and feeds and speeds employed. In practice, lack of rigidity is usually the limiting constraint. The phrases "speeds and feeds" or "feeds and speeds" have sometimes been used metaphorically to refer to the execution details of a plan, which only skilled technicians (as opposed to designers or managers) would know.

Шеңбердің жылдамдығын есептеу

Металл өңдеуге арналған көптеген кітаптарда әртүрлі кескіштер мен жұмыс дайындамаларының материалдары үшін жылдамдық кестелері немесе номограммалар болады; сондай-ақ, қолданылатын кескіштің өндірушісінен де ұқсас кестелерді табуға болады. SFM немесе MPM белгілі болған жағдайда, барлық механикалық өңдеу операциялары үшін шпиндельдің айналу жылдамдығын есептеуге болады. Көбінесе біз цилиндр пішіндес нысандармен жұмыс жасаймыз, мысалы, фреза немесе токарлық станокта айналатын жұмыс дайындамасы, сондықтан осы дөңгелек нысанның шеткі жылдамдығын анықтауымыз қажет. Бұл шеткі жылдамдық (шеңбердегі нүктенің жылдамдығы, белгілі бір нүктеден өтетін) нысанның айналу жылдамдығына (RPM) және диаметріне байланысты болады. Мысалы, бір қатарда скейтбордшы мен велосипедшінің келе жатқанын елестетейік. Егер жер бетіндегі жылдамдық белгілі болса (екі адамның да жылдамдығы), олардың доңғалақтарының айналу жылдамдығы (RPM) әртүрлі болады (скейтбордшы үшін үлкен, велосипедші үшін кішкентай). Біз осы айналу жылдамдығын (RPM) есептейміз, ал жер бетіндегі жылдамдық белгілі болса және олардың доңғалақтарының мөлшері (кескіш немесе жұмыс дайындамасы) белгілі болады. Осы мәнді анықтау үшін келесі формулаларды қолдануға болады.

Тақырыбы

Дәл айналым жылдамдығы әрқашан қажет емес, шамамен жуық мән де жеткілікті. Мысалы, егер есептеулерді қолмен жасаса, машина жасаушы 3 мәнін қабылдауға тырысуы мүмкін. Мысалы, кесу жылдамдығы 100 фут/мин (жұмсақ болатта жұмыс істейтін қарапайым HSS болат кескіш) және диаметрі 10 дюйм (кескіш немесе өңделетін деталь) болғанда, сондай-ақ, метрикалық өлшемдерді қолданғанда, кесу жылдамдығы 30 м/мин және диаметрі 10 мм (0,01 м) болғанда.

Кесу тереңдігі

Кесу жылдамдығы және ағынды жылдамдық кесілу тереңдігімен бірге материалды алу жылдамдығын анықтайды, яғни уақыт бірлігі ішінде алынып тасталатын дайындаманың (металл, ағаш, пластик сияқты) көлемін.

Теория мен практиканың өзара байланысы

Жылдамдық пен азық таңдау метеорология немесе фармакология сияқты қолданбалы ғылымның басқа мысалдарына ұқсас, себебі теориялық модельдеу қажет және пайдалы, бірақ қатты көп факторлы ортаның салдарынан нақты жағдайлардың толық болжамын жасау мүмкін емес. Сипатты ауа райы болжамдары немесе дәрі-дәрмек дозаларын белгілі бір дәлдікпен модельдеуге болады, бірақ толық сенімділікке жеткізуге болмайды. Сол сияқты, машина жасаушылар кестелер мен формулалар арқылы нақты жұмыста ең жақсы нәтиже беретін жылдамдық пен азық мәндерін шамамен анықтай алады, бірақ жұмысты іске қосқанға дейін нақты оңтайлы мәндерді біле алмайды. CNC станоктарында бағдарламашы әдетте жылдамдық пен азық жылдамдықтарын есептеулер мен жалпы ережелерге сәйкес максималды түрде реттейді. Оператор машина жұмыс істеп тұрғанда, көріністерге, дыбыстарға, иіске, температураға, толеранттылық сақтауға және кескіш ұшының қызмет ету мерзіміне сүйене отырып, мәндерді нақтылай түсетеді. Дұрыс басқару шаралары сақталған жағдайда, түзетілген мәндер келешекте пайдалану үшін сақталады, сонда бағдарлама қайта іске қосылғанда осы жұмысты қайталау қажеттілігі тумайды. Дегенмен, метеорология мен фармакологиядағыдай, теория мен тәжірибенің өзара байланысы ондаған жылдар бойы дамып келеді, ақпараттық технологияның арқасында теориялық бөлік үнемі жетілдірілуде. Мысалы, «Станок құрал геномы» жобасы интернетке қосылған кез келген шеберханадағы нақты орналасу үшін оңтайлы жылдамдық пен азық комбинацияларын болжауға қажетті компьютерлік модельдеуді (симуляцияны) ұсынуға жұмыс істеп жатыр, бұл жергілікті тәжірибелер мен сынақтарды азайтуға мүмкіндік береді. Өзінің жабдықтарының мінез-құлқын өлшеу және сынаумен ғана шектеліп қалмай, ол басқалардың тәжірибесінен және симуляциясынан пайда көреді; шартты түрде айтқанда, «текерді қайта ойлап табудың» орнына, ол «басқалар қашықта әзірлеген текерлерді тиімді пайдалана алады».

Академиялық зерттеулердің мысалдары

Жылдамдық пен азық кем дегенде 1890 жылдан бері ғылыми тұрғыдан зерттеледі. Жұмыс әдетте инженерлік зертханаларда жүргізіледі, қаржыландыру үш негізгі көзден келеді: корпорациялар, үкіметтер (олардың әскерлерін қоса алғанда) және университеттер. Бұл іске үш институттың әрқайсысы да көп қаржы салды, көбінесе ынтымақтастық серіктестіктерінде. Мұндай жұмыстардың мысалдары төменде келтірілген. 1890-1910 жылдары Фредерик Уинслоу Тейлор әйгілі (және маңызды) токарлық эксперименттер жүргізді. Ол құралдың қызмет ету мерзімін анықтау үшін Тейлор теңдеуін жасады. Цинциннати фрезерлік машиналар компаниясының Холц және Де Лиудің ғылыми зерттеулері, Ф. В. Тейлор бір кескіштің қызмет ету мерзімі үшін жасағандай, фрезерлік кескіштер үшін де осындай жұмыс жасады. "Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін көптеген жаңа қорытпалар жасалды. АҚШ өнімділігін арттыру үшін жаңа стандарттар қажет болды. Metcut Research Associates, Әуе күштері Материалдары зертханасы және Армия ғылымы мен технология зертханасының техникалық қолдауымен 1966 жылы алғашқы Механикалық өңдеу деректері анықтамалығын жариялады. Бұл кітапта ұсынылған жылдамдықтар мен азық мөлшері, сол кездегі әрбір материал, операция және қаттылық үшін бақыланатын жағдайда құралдың оңтайлы қызмет ету мерзімін анықтау үшін жүргізілген кең ауқымды сынақтардың нәтижесі болды". Сонымен қатар, олар азық жылдамдығын тегіс бетке байланыстыратын дәстүрлі эмпирикалық байланыс, төмен кесу жылдамдықтары үшін жеткілікті дәл емес екенін анықтады.