Podczas programowania CNC programista musi określić parametry cięcia dla każdej operacji i włączyć je do programu w formie instrukcji. Te parametry skrawania obejmują między innymi prędkość skrawania, głębokość skrawania i prędkość posuwu. Różne metody obróbki wymagają doboru konkretnych parametrów skrawania dostosowanych do każdego procesu.
1. Zasady doboru parametrów skrawania
Podczas obróbki zgrubnej głównym celem jest zazwyczaj maksymalizacja produktywności; należy jednak wziąć pod uwagę efektywność ekonomiczną i koszty obróbki. W przypadku obróbki półwykończeniowej i wykończeniowej nacisk przesuwa się na zrównoważenie wydajności cięcia, opłacalności ekonomicznej i kosztów obróbki, przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganej jakości obróbki. Konkretne wartości liczbowe tych parametrów należy określić na podstawie danych technicznych obrabiarki i podręczników parametrów skrawania, uzupełnionych doświadczeniem praktycznym.
Z punktu widzenia trwałości i trwałości narzędzia zalecana kolejność doboru parametrów skrawania jest następująca: w pierwszej kolejności należy określić głębokość skrawania, następnie posuw, a na końcu prędkość skrawania.
2. Określanie głębokości cięcia
Głębokość skrawania zależy od sztywności obrabiarki, przedmiotu obrabianego i narzędzia tnącego. Jeżeli pozwala na to sztywność systemu, głębokość skrawania powinna być w idealnym przypadku ustawiona na poziomie całkowitego naddatku na obróbkę (usuwanie naddatku) przedmiotu obrabianego; podejście to minimalizuje liczbę wymaganych przejść, zwiększając w ten sposób wydajność produkcji.
Zasady określania głębokości skrawania:
(1) Gdy wymagana chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego mieści się w zakresie Ra 12,5 μm do 25 μm, a naddatek na obróbkę jest mniejszy niż 5 mm do 6 mm, proces obróbki zgrubnej można zazwyczaj wykonać w jednym przejściu, aby spełnić wymagania specyfikacji. Jeżeli jednak naddatek obróbkowy jest znaczny, sztywność układu technologicznego jest niewystarczająca lub obrabiarka nie posiada odpowiedniej mocy, operację można podzielić na kilka przejść.
(2) Gdy wymagana chropowatość powierzchni mieści się w przedziale Ra 3,2 μm do 12,5 μm, proces należy podzielić na dwa etapy: obróbkę zgrubną i obróbkę półwykończeniową. Dobór głębokości skrawania dla etapu obróbki zgrubnej odbywa się według zasad przedstawionych powyżej. Po obróbce zgrubnej na powierzchni przedmiotu obrabianego należy pozostawić naddatek w wysokości od 0,5 mm do 1,0 mm, który następnie zostanie usunięty na etapie obróbki półwykończeniowej.
(3) Gdy wymagana chropowatość powierzchni mieści się w zakresie Ra 0,8 μm do 3,2 μm, proces należy podzielić na trzy etapy: obróbkę zgrubną, obróbkę pół-wykańczającą i obróbkę wykańczającą. Na etapie obróbki półwykończeniowej-głębokość skrawania należy ustawić w zakresie od 1,5 mm do 2 mm. Podczas obróbki wykańczającej głębokość skrawania należy ustawić w przedziale od 0,3 mm do 0,5 mm.
3. Określanie szybkości posuwu
Posuw dobierany jest przede wszystkim na podstawie wymaganej precyzji obróbki i chropowatości powierzchni części, a także materiałów narzędzia skrawającego i przedmiotu obrabianego. Maksymalna prędkość posuwu jest ograniczona sztywnością obrabiarki i wydajnością jej układu posuwu.
Zasady ustalania szybkości posuwu:
1) Jeżeli można zagwarantować wymagania jakościowe przedmiotu obrabianego, można wybrać wyższą prędkość posuwu w celu zwiększenia wydajności produkcji. Generalnie wybiera się wartość z zakresu od 100 do 200 m/min.
2) Podczas wykonywania operacji odcinania, obróbki głębokich otworów lub stosowania-narzędzi ze stali szybkotnącej zaleca się wybranie niższego posuwu; zazwyczaj wybiera się wartość z zakresu od 20 do 50 m/min.
3) Jeżeli stawiane są wysokie wymagania co do precyzji obróbki i chropowatości powierzchni, należy wybrać niższy posuw; ogólnie wybiera się wartość z zakresu od 20 do 50 m/min.
4) Podczas-ruchów narzędzia nietnącego-szczególnie podczas powrotu do „punktu zerowego” na dużej odległości-można wybrać maksymalną prędkość posuwu skonfigurowaną w systemie CNC obrabiarki.
4. Wyznaczanie prędkości wrzeciona
Prędkość wrzeciona należy dobrać w oparciu o dopuszczalną prędkość skrawania oraz średnicę przedmiotu obrabianego (lub narzędzia tnącego). Wzór obliczeniowy jest następujący:
n = 1000v / πD
v - Prędkość skrawania (w m/min), określona na podstawie trwałości narzędzia tnącego;
n - Prędkość wrzeciona (w obr./min);
D - Średnica przedmiotu obrabianego lub narzędzia tnącego (w mm).
Obliczona prędkość wrzeciona *n* musi zostać ostatecznie dostosowana tak, aby odpowiadała jednej z dostępnych prędkości wymienionych w specyfikacjach obrabiarki lub najbliższej dostępnej prędkości. Reasumując, konkretne wartości parametrów skrawania należy ustalać na podstawie możliwości wykonawczych obrabiarki oraz odpowiednich instrukcji technicznych, w połączeniu z doświadczeniem praktycznym, często stosując analogiczne podejście. Ponadto należy zharmonizować prędkość wrzeciona, głębokość skrawania i posuw, aby zapewnić wzajemną kompatybilność i ustalić w ten sposób optymalny zestaw parametrów skrawania.
Wzór referencyjny:
(I) Głębokość skrawania (ap): Prostopadła odległość pomiędzy obrobioną powierzchnią przedmiotu obrabianego a powierzchnią, która ma zostać jeszcze obrobiona, jest definiowana jako głębokość skrawania. *Głębokość skrawania* ($a_p$) to ilość usuniętego materiału, mierzona od punktu odniesienia na krawędzi skrawającej w kierunku prostopadłym do płaszczyzny obróbki. Reprezentuje głębokość, na jaką narzędzie tokarskie wnika w przedmiot obrabiany podczas każdego przejścia posuwu; dlatego też nazywa się ją *głębokością skrawania*. Na podstawie tej definicji, wykonując toczenie wzdłużne na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej, głębokość skrawania można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Gdzie: $a_p$ - głębokość skrawania (mm); $d_w$ - średnica powierzchni przedmiotu obrabianego *przed* obróbką (mm);
$d_m$ - średnica powierzchni przedmiotu obrabianego *po* obróbce (mm).
**Przykład 1:** Mając przedmiot o początkowej średnicy powierzchni $\\Phi 95$ mm, jeżeli zostanie on obrócony w jednym przejściu do średnicy $\\Phi 90$ mm, oblicz głębokość skrawania.
**Rozwiązanie:** $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
**(II) Szybkość podawania ($f$)**
Odnosi się to do względnego przemieszczenia pomiędzy narzędziem tnącym a przedmiotem obrabianym-mierzonym w kierunku ruchu posuwowego-dla każdego pełnego obrotu przedmiotu obrabianego lub narzędzia. W zależności od kierunku posuwu dzieli się go na *posuw wzdłużny* i *posuw poprzeczny*. Posuw wzdłużny oznacza ruch posuwowy skierowany wzdłuż prowadnic łoża tokarki, natomiast posuw poprzeczny oznacza ruch posuwowy skierowany prostopadle do prowadnic łoża tokarki. (Uwaga: *Prędkość posuwu* ($v_f$) odnosi się do chwilowej prędkości wybranego punktu na krawędzi skrawającej względem przedmiotu obrabianego podczas ruchu posuwu.)
$v_f=f \\cdot n$
Gdzie: $v_f$ - prędkość posuwu (mm/s);
$n$ - prędkość wrzeciona (r/s);
$f$ - prędkość posuwu (mm/obr.).
**(III) Prędkość skrawania ($v_c$)**
Odnosi się to do chwilowej prędkości wybranego punktu na krawędzi skrawającej względem przedmiotu obrabianego podczas *ruchu pierwotnego* (obrótu). Wzór obliczeniowy jest następujący:
$v_c=(\\pi \\cdot d_w \\cdot n) / 1000$
Gdzie: $v_c$ - prędkość skrawania (m/min);
$d_w$ - średnica powierzchni przedmiotu obrabianego *przed* obróbką (mm);
$n$ - prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego (r/min). Przy wykonywaniu obliczeń jako punkt odniesienia należy przyjąć maksymalną prędkość skrawania; na przykład podczas operacji toczenia obliczenia należy opierać na średnicy obrabianej powierzchni, ponieważ tam prędkość jest największa i zużycie narzędzia następuje najszybciej. Przykład 2: Toczenie zewnętrznej średnicy przedmiotu obrabianego o średnicy Φ60 mm. Wybrana prędkość wrzeciona tokarki wynosi 600 obr/min. Oblicz *v*c. Rozwiązanie: *v*c=(π * d*w * n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min. W rzeczywistej produkcji średnica przedmiotu obrabianego jest zazwyczaj znaną wielkością. Na podstawie takich czynników, jak materiał przedmiotu obrabianego, materiał narzędzia i wymagania dotyczące obróbki, wybierana jest konkretna prędkość skrawania; ta prędkość skrawania jest następnie przeliczana na odpowiednią prędkość wrzeciona tokarki, aby ułatwić prawidłowe ustawienie obrabiarki. Ta konwersja daje następujący wzór: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w). Przykład 3: Toczenie zewnętrznej średnicy koła pasowego Φ260 mm na tokarce poziomej CA6140. Wybrano prędkość cięcia (*v*c) 90 m/min. Oblicz *n*. Rozwiązanie: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 r/min. Po obliczeniu prędkości obrotowej wrzeciona tokarki należy wybrać z tabliczki znamionowej maszyny wartość najbliższą obliczonemu wynikowi; w tym przypadku jako rzeczywistą prędkość roboczą tokarki wybiera się n=100 obr/min. III. Podsumowanie: Parametry skrawania 1. Głębokość skrawania (*a*p) (mm): *a*p=(*d*w - *d*m) / 2 (mm) 2. Posuw (*f*) (mm/obr.) 3. Prędkość skrawania (*v*c) (m/min): *v*c=π * d * n / 1000 (m/min); n=1000 * *v*c / (π * d) (r/min)
