سرعت های برش در CNC

چرا سرعت های برش در CNC مهم هستند، و چرا انقدر سخت محاسبه میشوند؟

خب قبل از هرچیز باید گفت نرم افزارهایی برای محاسبه سرعت ها در CNC وجود دارند که بسیار کارها را راحت میکنند! خب، اصولا هر چیزی که محاسبه باشد، کامپیوترها می توانند در آن وارد شوند و این امری طبیعی است!

اما ما اینجا قصد نداریم به تمجید از کامپیوتر ها و تنقیض محاسبات فکری بپردازیم. چیزی که اینجا مد نظر است، شامل دو مطلب میشود:

اول، چرا سرعت های برش برای CNC بسیار مهم هستند، و دوم، چطور محاسبه آنها برای ماشین های CNC به مراتب از محاسبه برای ماشین های دستی – Manual – مشکل تر است؟

نگاهی به روش ساده تر یک ماشین کار دستی در استفاده از بریجپورت میل – Bridgeport Mill

گاه و بی گاه، اتوماسیون داشتیم یا اصلا نداشتیم. در بهترین حالت، ماشین های پیچی و تریسر های هیدرولیکی بودند. نمیشد گفت که این ماشین ها توانایی انجام کارهای زیاد را نداشتند، اما قطعا مانند CNC ها که در هر فروشگاه CNC وجود دارند در همه جا وجود نداشتند. ما ماشین هایی مثل ماشین های فرز بریجپورت داشتیم. اجازه بدهید با نگاهی به بریجپورت خوب قدیمی شروع کنیم، کپی هایی که هنوز هم در حال تولید هستند.

قلب هر ابزار ماشینی اسپیندل آن ماشین است، و برای بریجپورت، اوج انقلاب اسپیندل هد 2JS بود. آن هد از یک چرخدنده پشتی بهره میگرفت و یک سیستم تسمه زنجیری که برای انتقال قدرت استفاده میشد قدرت 2 اسب بخاری را از 50 تا 3750 دور دقیقه تغییر میداد.

برای اتوماسیون، نسخه 1932 Mk یا آخریندستگاه های ماشین کاری دستی موجود بود. نرخ خوراک ها تابعی از سرعت عملکرد ماشین کار بود، اینکه با چه سرعتی چرخ دستی را حرکت میدهد، یا در بعضی موارد، چقدر سریع یک خوراک قدرت قابلیت حرکت داشت، که زیاد بد کم نبود. در حالت خشن کاری، نرخ سرعت بین 2 تا 3 گردش در ثانیه بود، و برای مرحله آخر نصف این مقدار یا حتی کمتر، ما راجع به نرخ خوراکی بین 6 تا 18 اینچ در دقیقه صحبت میکنیم.

از حیث محورها، ماشین کار میتوانست در هر زمان یک محور را حرکت دهد — بدون میز گرداننده هیچ حرکت هماهنگی ممکن نبود، و حتی با وجود میز گرداننده هم حرکت های هماهنگ به دایره ها محدود می شد. حرکت های ظریف و دقیق و هماهنگ CNC ها در آن زمانها حتی در تصور هم نمی گنجید. این ماشین ها اینگونه کار میکردند و هیچکس زیاد نگران آنها نبود.

تفاوتی که Haas Mini-Mill برای ماشین کاران ایجاد کرد

و سپس CNC وارد شد. برای مرجع، بهتر است کوچکترین آنها یعنی Haas CNC ماشین فرز را در نظر بگیریم. این ماشین از لحاظ اندازه و ظرفیت تقریبا با بریجپورت برابری میکرد.

دوباره از اسپیندل شروع کنیم، یک اسپیندل 7.5 اسبی، 6000 دور در دقیقه با سری CAT40. با نرخ خوراک 500 اینچ بر دقیقه، و البته این ماشین نه تنها 3 محور را بطور همزمان میتوانست حرکت دهد، بلکه محور چهارم را هم میتوانست کنترل کرده و حرکت دهد!

گرفتن حداکثر بهره از هر ماشین نیازمند استراتژی جداگانه است؟

تصور کنید که فقط 2 اسب بخار در اختیار دارید، 3650 دور در دقیقه، و شاید 18 اینچ در دقیقه برای نرخ خوراک، بعلاوه این حقیقت که سری اسپیندل R8 حداکثر چیزی حدود 3/4 اینچ قطر دارد، بهترین استراتژی برای حذف متریال توسط بریجپورت شما چیست؟

CNC های امروزی معمولا از استراتژی های متفاوتی برای مسیر ابزار – toolpath – خود استفاده میکنند. مانند حرکت های دواری که براده ها را بسیار راحت بدون اینکه به ماشین یا فرز فشاری وارد شود به راحتی بر می دارند. به هیچ عنوان نمیشود همچین چیزی را برای بریجپورت متصور شد. شما نمی توانید چرخ دستی را با سرعتی بچرخانید که برای مسیرهای دوار مناسب باشد و البته حرکت همزمان دو چرخ دستی زمانی که به گوشه ها میرسید و میخواهید تغییر مسیر دهید بدون توقف نخواهد بود، اگر حتی موضوع، مدیریت چرخش های پیچیده ای باشد که یک مسیر ابزار ثابت باید طی کند.

خب، بجای تمام این مسیرهای جالب و البته پیچیده و سخت برای ماشین کارها، بهترین گزینه برای آنها استفاده از بزرگترین کاترهایی بود که میتواستند استفاده کنند. این کار باعث شد به این شکل سرعت های برش و وضعیت ها تغییر کنند.

با اسپیندل هایی با سرعت های بسیار کمتر، آنها بیشتر روی حجم براده ها  تا سرعت آنها تمرکز میکردند. بعدا معلوم شد چون شکنندگی کمتری دارد، ابزارهای HSS بهتر براده برداری میکنند تا ابزارهایی که با کاربرید ساخته شده اند. کاربرید میتواند در سرعت گردش های بالا با آفست کمتری براده برداری کند، اما در اسپیندل های سرعت پایین، HSS می تواند برنده شود.