การกัดเครื่องจักร

การกัด: บทนำที่ครอบคลุม

ความหมายและหลักการพื้นฐาน

การกัดเป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้เครื่องตัดแบบโรตารี่เพื่อเอาวัสดุออกจากชิ้นงานโดยการเลื่อนเครื่องตัดเข้าไปในชิ้นงาน ซึ่งสามารถทำได้ในทิศทางที่แตกต่างกันบนแกนเดียวหรือหลายแกน ความเร็วของหัวตัด และแรงกด ต่างจากการกลึงตรงที่ชิ้นงานหมุนเทียบกับเครื่องมือตัดที่อยู่นิ่ง การกัดมีลักษณะเป็นเครื่องมือตัดแบบหลาย-ที่หมุนได้ซึ่งจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับชิ้นงานที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนไปข้างหน้าอย่างช้าๆ

กลไกการกำจัดวัสดุขั้นพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการตัดเฉือน: ในขณะที่เครื่องตัดหมุน คมตัดแต่ละอันจะสัมผัสกับชิ้นงานเป็นระยะ ๆ ทำให้เกิดเศษที่มีความหนาแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอัตราการป้อน เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวกัด และจำนวนฟัน ลักษณะการตัดแบบไม่ต่อเนื่องนี้ทำให้การกัดแตกต่างจากกระบวนการตัดต่อเนื่อง และมีอิทธิพลอย่างมากต่อรูปแบบการสึกหรอของเครื่องมือ ผิวสำเร็จ และไดนามิกของการตัดเฉือน

การจำแนกประเภทของการดำเนินการกัด

1. โดยการกำหนดค่าจลนศาสตร์

表格

2. ตามทิศทางการป้อนสัมพันธ์กับการหมุนของเครื่องตัด

การกัดแบบธรรมดา (การกัดขึ้น): ชิ้นงานจะป้อนไปตามทิศทางการหมุนของเครื่องตัด ความหนาของเศษเริ่มต้นที่ศูนย์และเพิ่มเป็นค่าสูงสุด หัวกัดมีแนวโน้มที่จะยกชิ้นงานขึ้นโดยต้องใช้การจับยึดที่เข้มงวด เป็นที่นิยมในอดีตสำหรับเครื่องจักรรุ่นเก่าที่มีลีดสกรูแบบฟันเฟือง-

การกัดแบบปีน (การกัดแบบลง): ชิ้นงานจะป้อนไปในทิศทางเดียวกับการหมุนของเครื่องตัด ความหนาของเศษเริ่มต้นที่สูงสุดและลดลงจนเหลือศูนย์ ทำให้ได้ผิวสำเร็จที่ดีขึ้น ลดแรงตัด และลดการสึกหรอของเครื่องมือ เครื่องจักร CNC สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การกัดแบบปีน เนื่องจากการขจัดฟันเฟืองผ่านบอลสกรูและการควบคุมเซอร์โว

3. ตามการกำหนดค่าเครื่อง

การกัดแนวนอน: แกนแกนหมุนอยู่ในแนวนอน อาร์เบอร์-เครื่องตัดแบบติดตั้ง ดีเยี่ยมสำหรับการกำจัดเศษวัสดุจำนวนมากและการเซาะร่อง

การกัดแนวตั้ง: แกนแกนหมุนเป็นแนวตั้ง ดอกเอ็นมิลล์และดอกปาดหน้า อเนกประสงค์สำหรับการกัดปาดหน้า การเจาะ และการกลึงโปรไฟล์

การกัดสากล: หัวหมุนช่วยให้หมุนได้ทั้งแนวนอนและแนวตั้ง

ศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: การกำหนดค่า 3- แกน, 4 แกน และ 5 แกน ทำให้สามารถแก้ไขหลายแกนพร้อมกันที่ซับซ้อนได้

พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญ

表格

พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กันผ่านความสัมพันธ์พื้นฐาน:

ความเร็วแกนหมุน (n): n=(Vc × 1000) / (π × D) [rpm] โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางหัวกัด

อัตราการป้อน: Vf=fz × z × n [มม./นาที] โดยที่ z คือจำนวนฟัน

เครื่องมือตัดสำหรับงานกัด

1. วัสดุเครื่องมือ

表格

2. รูปทรงของเครื่องตัด

มุมเกลียว: ส่งผลต่อทิศทางแรงตัด การคายเศษ และผิวสำเร็จ มุมเกลียวสูง (45 องศา –60 องศา) ช่วยลดการสั่นสะเทือนและปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว แต่เพิ่มแรงในแนวแกน

มุมคราด: ส่งผลต่อรูปทรงเศษ แรงตัด และความแข็งแรงของคมตัด มุมคายบวกจะช่วยลดแรง แต่ทำให้คมตัดอ่อนลง มุมคายลบทำให้ขอบแข็งแรงขึ้น แต่เพิ่มแรงและความร้อน

รัศมีมุม: กำหนดความเข้มข้นของความเครียดเฉพาะที่ รัศมีที่ใหญ่ขึ้นช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือแต่ลดความคมของมุมที่ทำได้

จำนวนขลุ่ย: ร่องฟันที่น้อยลงจะทำให้ช่องชิปมีขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับการกัดหยาบและการคายเศษที่ดีขึ้นในวัสดุเนื้ออ่อน ร่องฟันที่มากขึ้นจะเพิ่มผลผลิตในการตกแต่งขั้นสุดท้ายและวัสดุแข็ง

วัสดุชิ้นงานและความสามารถในการแปรรูป

表格

กลยุทธ์การกัดขั้นสูง

1. การตัดเฉือนความเร็วสูง- (HSM)

Characterized by high cutting speeds, high feed rates, and shallow depths of cut. Benefits include reduced cutting forces, improved surface finish, and extended tool life through reduced heat transfer to the tool. Requires rigid machines with high spindle speeds (often >10,000 รอบต่อนาที) การปรับสมดุลไดนามิก และซอฟต์แวร์ CAM ขั้นสูงเพื่อเส้นทางเครื่องมือที่ราบรื่น

2. การกัดประสิทธิภาพสูง- (HEM) / การกัดแบบโทรคอยด์

ใช้หน้าสัมผัสในแนวรัศมีขนาดเล็ก (โดยทั่วไปคือ 5–15% ของเส้นผ่านศูนย์กลางหัวกัด) โดยมีระยะกินลึกในแนวแกนสูงและอัตราป้อนสูง เครื่องมือนี้จะรักษาภาระของเศษให้สม่ำเสมอ ลดการสร้างความร้อน และช่วยให้สามารถใช้งานความยาว-ร่องฟัน-ได้เต็มที่ มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกัดร่องและการเจาะรูในวัสดุที่ตัดยาก ซึ่งการกัดร่องเต็ม-แบบเดิมๆ จะทำให้เครื่องมือรับภาระมากเกินไป

3. การหักล้างแบบปรับได้ / การกัดแบบไดนามิก

CAM-สร้างเส้นทางเครื่องมือที่ปรับอัตราการป้อนและสเต็ปโอเวอร์โดยอัตโนมัติเพื่อรักษาโหลดเครื่องมือให้คงที่ ป้องกันการโอเวอร์โหลดของเครื่องมือในมุมและรูปทรงที่ซับซ้อน เพิ่มอัตราการขจัดวัสดุสูงสุดในขณะที่ปกป้องหัวกัด

4. 5-การกัดพร้อมกันของแกน

ช่วยให้สามารถตัดเฉือนพื้นผิวรูปแบบอิสระ-ที่ซับซ้อนได้ในการตั้งค่าครั้งเดียวโดยการเอียงเครื่องมือโดยสัมพันธ์กับชิ้นงาน ข้อดีต่างๆ ได้แก่ ผิวสำเร็จที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นด้วยการวางแนวเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุด การเข้าถึงคุณสมบัติการตัดด้านล่าง และลดเวลาในการติดตั้ง มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อส่วนประกอบด้านการบินและอวกาศ ใบพัด ใบพัดกังหัน และโพรงแม่พิมพ์

ข้อพิจารณาด้านคุณภาพ

表格

ด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม

การดำเนินการกัดสมัยใหม่ให้ความสำคัญกับความยั่งยืนควบคู่กับความสามารถในการผลิตมากขึ้น:

การหล่อลื่นปริมาณขั้นต่ำ (MQL): ส่งสารหล่อลื่นในปริมาณเล็กน้อยไปยังบริเวณการตัดโดยตรง ลดการใช้น้ำหล่อเย็นลง 90%+ เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนแบบน้ำท่วม

การตัดเฉือนแบบแห้ง: กำจัดสารหล่อเย็นโดยสิ้นเชิงในกรณีที่วัสดุและกระบวนการเอื้ออำนวย ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและค่าใช้จ่ายในการกำจัด

การปรับสภาพเครื่องมือ: การลับคมและการเคลือบผิวซ้ำของดอกเอ็นมิลล์คาร์ไบด์ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือและลดต้นทุนเครื่องมือ

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: พารามิเตอร์การตัดที่ได้รับการปรับปรุงและโหมดสแตนด์บายของเครื่องจักรช่วยลดการใช้พลังงานต่อ-ชิ้นส่วน

สรุป

การกัดยังคงเป็นหนึ่งในกระบวนการกำจัดวัสดุที่มีความอเนกประสงค์และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิต ความสามารถในการสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนด้วยความแม่นยำสูงสำหรับวัสดุที่หลากหลาย ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ วิวัฒนาการจากการใช้เครื่องจักรแบบแมนนวลไปจนถึงเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ CNC แบบหลาย-แกนที่ซับซ้อน รวมกับซอฟต์แวร์ CAM ขั้นสูง การเคลือบเครื่องมือตัด และระบบตรวจสอบกระบวนการ ยังคงขยายขอบเขตของสิ่งที่สามารถทำได้ในแง่ของความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และคุณภาพพื้นผิว