¿Qué factores afectan la eficiencia de la fuerza de corte baja de las fresadoras CNC?

Cuando se corta metal en una fresadora CNC, la fuerza requerida por la herramienta para cortar la pieza de trabajo y deformar el material de la pieza de trabajo en virutas se denomina fuerza de corte. La fuerza de corte es una base importante para calcular la potencia de corte, diseñar herramientas, máquinas herramienta y accesorios de máquina herramienta, y formular parámetros de corte. En la producción automatizada, la fuerza de corte también se puede utilizar para controlar el proceso de corte y el estado de trabajo de la herramienta.

Fuerza de corte y potencia de corte de la fresadora CNC

1. La fuente de la fuerza de corte de la fresadora CNC.

La fuente de la fuerza de corte, por un lado, es la resistencia generada por la deformación elástica y la deformación plástica durante el proceso de formación de la viruta; por otro lado, es la resistencia por fricción entre la viruta y la cara de desprendimiento de la herramienta y la resistencia por fricción entre la pieza de trabajo y el flanco de la herramienta. .

2. Fuerza de corte y descomposición.

La fuerza de corte total F durante el corte es una fuerza espacial. Con el fin de facilitar la medición y el cálculo para satisfacer las necesidades de las máquinas herramienta, los accesorios, el diseño de herramientas y el análisis de procesos, F suele descomponerse en tres fuerzas de componentes de corte mutuamente perpendiculares Fc, Fp y Ff.

(1) La fuerza de corte principal Fc es la proyección de la fuerza de corte total F en la dirección de movimiento principal, y su dirección es perpendicular a la superficie base. Fc es una base importante para la potencia de la base de la computadora, la fuerza de la herramienta, el diseño de accesorios y la selección de parámetros de corte. Fc se puede calcular mediante la fórmula empírica o la unidad de fuerza de corte kc, (en N/mm):Fc=kcAD=kchDbD=kcapf.

(2) La fuerza trasera Fp es la fuerza componente de la fuerza de corte total F perpendicular a la dirección de avance. Es el factor principal que afecta la deformación de la pieza y provoca la vibración del sistema.

(3) La fuerza de avance Ff es la fuerza componente de corte de la fuerza de corte total a F en la dirección del movimiento de avance. Es la base principal para diseñar y verificar el mecanismo de alimentación de la máquina herramienta y la potencia de alimentación de la cama de la computadora.

La fuerza de corte es la fuerza de corte total F descompuesta en Fc y FD, FD se descompone en Fp y Ff, su relación es Ff=FDsinkr; Fp=FDcoskr.

3. Potencia de corte de la fresadora CNC.

La potencia de corte se refiere a la potencia disipada por la fuerza de corte durante el proceso de corte, expresada en pm, y la unidad es kW. Al girar el círculo exterior, es la suma de la fuerza de corte principal Fc y el consumo de energía de la fuerza de avance Ff. Dado que el consumo de energía de la fuerza de alimentación Ff representa una pequeña proporción (solo 1%5%), el consumo de energía de la Ff general puede ignorarse y Fp no funciona, por lo que obtenemos la fórmula Pm=Fcυc×10 , donde Fc es la fuerza de corte principal (N); υc es la velocidad de corte (m/s).

Considerando la eficiencia de transmisión de la máquina herramienta, la tasa de motor PE de la máquina herramienta se puede obtener a partir de la potencia de corte Pm, es decir, PE≥Pm/, donde es la eficiencia de transmisión de la máquina herramienta, generalmente 0,75 a 0,85.

Los principales factores que afectan la fuerza de corte de la fresadora CNC

1. La influencia del material de la pieza de trabajo de la fresadora CNC.

Cuanto mayor sea la resistencia y la dureza del material de la pieza de trabajo, aunque la deformación de corte se reduce ligeramente, la fuerza de corte total sigue aumentando. Para materiales con resistencia y dureza de procesamiento similares, la plasticidad es grande y el factor de fricción con la herramienta también es grande, por lo que aumenta la fuerza de corte; para materiales quebradizos, debido a la pequeña deformación plástica, la fricción entre la viruta y la superficie de ataque de la herramienta es pequeña, por lo que la fuerza de corte es pequeña.

2. La influencia de la cantidad de corte de la fresadora CNC

(1) La cantidad ap y la cantidad de avance f de la cuchilla trasera.

Cuando f y ap aumentan, el área de corte aumenta y la fuerza de corte principal también aumenta, pero el grado de influencia de los dos es diferente. En torneado, cuando ap se duplica, la fuerza de corte principal se duplica aproximadamente; cuando f se duplica, la fuerza de corte principal solo aumenta entre un 68 % y un 86 %. Por lo tanto, en el proceso de corte, si considera la fuerza de corte principal y la potencia de corte, es más ventajoso aumentar la velocidad de avance que aumentar la cantidad de corte posterior.

(2) Velocidad de corte υc. La curva de la influencia de la velocidad de corte en la fuerza de corte al mecanizar acero 45 (ap=4 mm, f=0,3 mm/r) con herramienta de torneado de carburo cementado YT15. Al cortar metales plásticos, en el área del borde acumulado, el crecimiento del borde incorporado puede aumentar el ángulo de inclinación real de la herramienta, reducir la deformación de la viruta y reducir la fuerza de corte; por el contrario, la reducción del filo de aportación aumenta la fuerza de corte. Cuando no hay acumulación de filo, a medida que aumenta la velocidad de corte υc, aumenta la temperatura de corte, disminuye la fricción de la cara de desprendimiento, disminuye la deformación y disminuye la fuerza de corte. Por lo tanto, el corte de alta velocidad se usa a menudo en la producción para aumentar la productividad. Al cortar metales quebradizos, υc aumenta y la fuerza de corte disminuye ligeramente.

3. La influencia de los parámetros geométricos de las herramientas de fresado CNC

(1) Ángulo de inclinación. El ángulo de inclinación tiene la mayor influencia en la fuerza de corte. Al cortar metales plásticos, el ángulo de inclinación aumenta, lo que puede reducir la deformación por extrusión y la fricción del material a cortar, suavizar la eliminación de virutas y reducir la fuerza de corte total; al cortar metales quebradizos, el ángulo de inclinación no tiene efecto sobre la fuerza de corte. obvio.

(2) Biselado negativo. Esmerilar un chaflán negativo en un borde de corte afilado puede aumentar la resistencia del borde, lo que aumenta la vida útil de la herramienta, pero en este momento aumenta la deformación del metal que se corta, lo que aumenta la fuerza de corte.

(3) Ángulo de posición. La influencia del ángulo de entrada en la fuerza de corte se produce principalmente a través del cambio del grosor de corte y la longitud de la curva del arco de la punta para afectar la deformación, lo que afecta la fuerza de corte. El ángulo de posición tiene un pequeño efecto sobre la fuerza de corte principal Fc, pero tiene un efecto significativo sobre la relación de la fuerza trasera Fp y la fuerza de avance Ff. F'D es el empuje inverso de la pieza de trabajo contra la herramienta. Dado que F’p=F’Dcoskr, F’f=F’dsinkr, al aumentar el ángulo de posición kr aumentará la fuerza de avance F’f y la fuerza de retroceso F’ p disminuirá. Al tornear una pieza de trabajo delgada, se puede seleccionar un ángulo de posición mayor para reducir o evitar la deformación por flexión de la pieza de trabajo.

4. La influencia de otros factores. La fricción entre la herramienta y el material de la pieza

Bajo las mismas condiciones de corte, las herramientas de acero de alta velocidad tienen la fuerza de corte más grande, seguidas por las herramientas de carburo cementado y las herramientas de cerámica la más pequeña. El uso de fluido de corte en el proceso de corte puede reducir la fuerza de corte, y cuanto mayor sea el rendimiento de lubricación del fluido de corte, más significativa será la reducción de la fuerza de corte. Cuanto más severo es el desgaste de incidencia de la herramienta, más severa es la fricción y mayor la fuerza de corte.