Chropowatość odnosi się do nieregularności małych szczelin oraz mikroszczytów i dolin na powierzchni materiału po obróbce. Jeśli gładkość jest niska, może to mieć wpływ na różne aspekty w branży użytkowej, takie jak uszczelnienie, odporność na zużycie, stabilność itp. Jak powinniśmy ulepszyć techniki produkcyjne, aby poprawić gładkość i precyzję obróbki przedmiotów obrabianych?

Przyczyny problemów z szorstkością

Słabą szorstkość można przypisać następującym przyczynom:

1. Niewłaściwy dobór narzędzia: Silne zużycie narzędzia lub jego niska jakość mogą prowadzić do problemów, takich jak zadziory i pęknięcia na wierconej powierzchni.

2. Zbyt duża lub zbyt mała prędkość skrawania: Nadmierna prędkość skrawania może skutkować szorstką powierzchnią obróbki, natomiast zbyt mała prędkość może prowadzić do niegładkiej powierzchni.

3. Niewłaściwe użycie chłodziwa: Nieprawidłowe użycie chłodziwa, np. o niskim stężeniu lub zanieczyszczeniu chłodziwa, może również skutkować nierówną powierzchnią wywierconego otworu.

4. Nieprawidłowe ustawienie parametrów obróbki: Nieprawidłowe ustawienie parametrów obróbki może spowodować niestabilność skrawania, a co za tym idzie nierówną powierzchnię wywierconego otworu.

Zasady rozwiązywania problemów związanych z chropowatością

Aby rozwiązać problem złej chropowatości obróbki, należy zająć się konkretnymi przyczynami, a konkretne metody są następujące:

1. Zwróć uwagę na dobór narzędzi: Wybieraj narzędzia wysokiej jakości, sztywne i minimalnie zużywające się.

2. Wybierz odpowiednią prędkość skrawania: Dostosuj prędkość skrawania w oparciu o obrabiany materiał i materiał wiertła, aby zapewnić jakość cięcia.

3. Racjonalnie korzystaj z płynu chłodzącego: Wybieraj płyn chłodzący o odpowiednim stężeniu, utrzymuj płyn chłodzący w czystości i wymieniaj go na czas.

4. Rozsądnie ustaw parametry obróbki: Zgodnie z warunkami materiału i wiertła, w rozsądny sposób ustaw prędkość skrawania, prędkość posuwu i częstotliwość początkową, a także inne parametry obróbki.

Poprawa chropowatości poprzez regulację parametrów skrawania

Trzy elementy warunków skrawania — prędkość skrawania, posuw i głębokość skrawania — bezpośrednio powodują uszkodzenie narzędzia. Wraz ze wzrostem prędkości skrawania wzrasta temperatura wierzchołka narzędzia, co prowadzi do zużycia mechanicznego, chemicznego i termicznego. Zwiększenie prędkości skrawania w przypadku 20% powoduje zmniejszenie trwałości narzędzia w przypadku 50%.

Zależność warunków posuwu od zużycia narzędzia zachodzi w bardzo wąskim zakresie. Jednakże duży posuw zwiększa temperaturę skrawania i prowadzi do znacznego zużycia. Jego wpływ na narzędzie jest mniejszy w porównaniu do prędkości skrawania. Choć głębokość skrawania ma mniejszy wpływ na narzędzie niż prędkość skrawania i posuw, to podczas mikroskrawania w obrabianym materiale powstaje utwardzona warstwa, co również wpływa na trwałość narzędzia.

Users should choose the cutting speed based on factors such as the processed material, hardness, cutting conditions, material type, feed rate, and depth of cut. The selection of the most suitable processing conditions is based on these factors. Ideally, regular and stable wear reaching the tool’s lifespan is considered optimal.

Jednak w praktyce wybór trwałości narzędzia jest związany ze zużyciem narzędzia, zmianami wymiarów obrabianych, jakością powierzchni, hałasem skrawania, ciepłem obróbki itp. Przy ustalaniu warunków obróbki należy prowadzić badania w oparciu o sytuację rzeczywistą. W przypadku materiałów trudnych w obróbce, takich jak stal nierdzewna i stopy żaroodporne, można zastosować chłodziwo lub wybrać ostrza o dobrej sztywności.

Właściwy dobór tych trzech elementów jest głównym tematem kursów obróbki skrawaniem.

Prędkość skrawania (prędkość liniowa, prędkość obwodowa) V (metry na minutę)

Aby wybrać prędkość wrzeciona na minutę, należy najpierw określić odpowiednią prędkość skrawania V. Dobór V zależy od materiału narzędzia, materiału przedmiotu obrabianego i warunków obróbki.

Materiał narzędzia

W przypadku węglika można wybrać wyższą wartość V, zazwyczaj powyżej 100 metrów na minutę. Przy zakupie ostrzy podawane są zazwyczaj parametry techniczne, wskazujące zalecane prędkości cięcia dla różnych materiałów. W przypadku stali szybkotnącej V może być tylko mniejsze i zwykle nie przekracza 70 metrów na minutę, często wahając się od 20 do 30 metrów na minutę.

Materiał przedmiotu obrabianego

W przypadku materiałów o dużej twardości wybiera się niższą wartość V. W przypadku żeliwa wybiera się niższe V. Jeżeli materiałem narzędzia jest węglik, można wybrać prędkość od 70 do 80 metrów na minutę. W przypadku stali niskowęglowej V może wynosić powyżej 100 metrów na minutę, a w przypadku metali nieżelaznych można wybrać wyższą prędkość (100 do 200 metrów na minutę). W przypadku stali hartowanej i stali nierdzewnej należy wybrać niższą wartość V.

Warunki przetwarzania

Do obróbki zgrubnej wybiera się niższe V, natomiast do obróbki wykańczającej wybiera się wyższe V.

Jeśli system sztywności obrabiarki, przedmiotu obrabianego i narzędzia jest słaby, należy wybrać niższą wartość V.

Jeśli program sterowania numerycznego używa S jako prędkości wrzeciona na minutę, wówczas S należy obliczyć na podstawie średnicy przedmiotu obrabianego i prędkości skrawania V: S (prędkość wrzeciona na minutę) = V (prędkość skrawania) * 1000 / (3,1416 * średnica przedmiotu obrabianego ).

Jeśli program sterowania numerycznego wykorzystuje stałą prędkość liniową, wówczas S może bezpośrednio zastosować prędkość skrawania V (metry na minutę).

Szybkość posuwu (głębokość skrawania)

Szybkość posuwu, oznaczona jako F, zależy przede wszystkim od wymagań dotyczących chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego. W obróbce precyzyjnej, gdzie wymagana jest wysoka jakość wykończenia powierzchni, wybiera się mniejszy posuw, zwykle w zakresie od 0,06 do 0,12 mm na obrót wrzeciona. W przypadku obróbki zgrubnej można wybrać większy posuw.

The selection of the feed rate is mainly influenced by tool strength and is generally chosen to be 0.3 or higher. When the tool’s main clearance angle is large, resulting in lower tool strength, the feed rate should not be too high. Additionally, considerations should be given to the power of the machine tool, as well as the rigidity of both the workpiece and the tool.

Programy sterowania numerycznego mogą używać dwóch jednostek prędkości posuwu: mm/minutę lub mm/obrót wrzeciona. Stosowane powyżej jednostki to mm/obrót wrzeciona. Jeśli stosuje się mm/minutę, wzór przeliczeniowy jest następujący: Szybkość posuwu na minutę = Szybkość posuwu na obrót * Obroty wrzeciona na minutę.

Głębokość cięcia

W obróbce precyzyjnej głębokość skrawania zwykle wybiera się poniżej 0,5 (w przeliczeniu na promień). W przypadku obróbki zgrubnej wybór zależy od przedmiotu obrabianego, narzędzia i stanu obrabiarki. W przypadku małych tokarek (o maksymalnej średnicy obróbki poniżej 400 mm) toczących wyżarzaną stal 45# głębokość skrawania promieniowego z reguły nie przekracza 5 mm.

It’s important to note that if the lathe’s spindle speed control uses ordinary frequency conversion speed regulation, when the spindle speed is very low (below 100-200 revolutions per minute), the motor output power will significantly decrease. In such cases, the cutting depth and feed rate can only be chosen to be very small.