CNC (Điều khiển số bằng máy tính) là một Gia công chính xác quá trình liên quan đến việc quay phôi trong khi dụng cụ cắt loại bỏ vật liệu để tạo ra các bộ phận hình trụ. Một trong những thông số quan trọng trong tiện CNC là cắt sâu, còn được gọi là độ sâu cắt (DOC), đề cập đến khoảng cách xuyên tâm mà dụng cụ cắt xuyên qua phôi trong một lần cắt duy nhất. Việc xác định độ sâu cắt tối ưu là điều cần thiết để đạt được năng suất cao, duy trì tuổi thọ dụng cụ, đảm bảo chất lượng bề mặt và giảm thiểu chi phí gia công. Bài viết này cung cấp thông tin khám phá toàn diện về nơi tìm độ sâu cắt được khuyến nghị cho tiện CNC, bao gồm các nguồn như hướng dẫn của nhà sản xuất, tiêu chuẩn công nghiệp, nghiên cứu học thuật và thử nghiệm thực tế. Bài viết cũng bao gồm các thảo luận chi tiết về các yếu tố ảnh hưởng đến độ sâu cắt và bảng so sánh để hỗ trợ thợ máy, kỹ sư và nhà nghiên cứu.

Giới thiệu về độ sâu cắt trong tiện CNC

Trong tiện CNC, độ sâu cắt là một thông số gia công cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ loại bỏ vật liệu (MRR), độ mòn của dụng cụ, độ hoàn thiện bề mặt và hiệu quả quy trình tổng thể. Độ sâu cắt thường được đo bằng milimét hoặc inch và biểu thị khoảng cách xuyên tâm mà dụng cụ tiếp xúc với phôi. Việc lựa chọn độ sâu cắt phù hợp đòi hỏi phải cân bằng năng suất với các ràng buộc của máy, dụng cụ, vật liệu phôi và chất lượng bộ phận mong muốn. Độ sâu cắt được khuyến nghị được cung cấp bởi nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các nhà sản xuất dụng cụ cắt, hướng dẫn sử dụng máy CNC, sổ tay công nghiệp và các nghiên cứu thực nghiệm. Các khuyến nghị này được điều chỉnh theo các vật liệu, hình dạng dụng cụ và điều kiện gia công cụ thể, khiến cho việc người vận hành tham khảo các nguồn đáng tin cậy để tối ưu hóa quy trình của họ trở nên rất quan trọng.

Tầm quan trọng của độ sâu cắt bắt nguồn từ ảnh hưởng của nó đến một số kết quả gia công. Một vết cắt sâu hơn làm tăng MRR, giảm thời gian gia công, nhưng nó cũng tạo ra lực cắt cao hơn, có thể dẫn đến mòn dụng cụ, rung hoặc lệch. Ngược lại, một vết cắt nông có thể cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và kéo dài tuổi thọ dụng cụ nhưng có thể dẫn đến thời gian chu kỳ dài hơn. Do đó, việc tìm ra độ sâu cắt được khuyến nghị liên quan đến việc hiểu được sự tương tác của các yếu tố này và tham khảo các nguồn có thẩm quyền để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Bài viết này được cấu trúc để cung cấp một cuộc khám phá khoa học và có hệ thống về nơi tìm thấy độ sâu cắt được khuyến nghị, với các phần bao gồm dữ liệu của nhà sản xuất dụng cụ, thông số kỹ thuật máy, hướng dẫn cụ thể về vật liệu, tiêu chuẩn công nghiệp, công cụ phần mềm, nghiên cứu học thuật và các phương pháp thực tế. Các bảng chi tiết so sánh các khuyến nghị về độ sâu cắt giữa các nguồn, vật liệu và điều kiện, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị cho các học viên và nhà nghiên cứu.

Hướng dẫn của nhà sản xuất công cụ

Tổng quan về khuyến nghị của nhà sản xuất

Các nhà sản xuất dụng cụ cắt, chẳng hạn như Sandvik Coromant, Kennametal, Mitsubishi Materials và Seco Tools, là nguồn chính cung cấp độ sâu cắt được khuyến nghị trong tiện CNC. Các công ty này đầu tư mạnh vào nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa các công cụ của họ cho các vật liệu và ứng dụng cụ thể, cung cấp hướng dẫn chi tiết trong danh mục, hướng dẫn kỹ thuật và tài nguyên trực tuyến. Các khuyến nghị của nhà sản xuất thường dựa trên thử nghiệm mở rộng trong điều kiện được kiểm soát và được điều chỉnh theo hình dạng, lớp phủ và khả năng tương thích vật liệu của công cụ.

Hướng dẫn của nhà sản xuất thường đưa ra các khuyến nghị về độ sâu cắt dưới dạng các phạm vi, kèm theo tốc độ cắt tương ứng (Vc, tính bằng mét trên phút hoặc feet trên phút) và tốc độ chạy dao (f, tính bằng milimét trên vòng quay hoặc inch trên vòng quay). Các thông số này được tối ưu hóa để tối đa hóa tuổi thọ và năng suất của dụng cụ trong khi vẫn đảm bảo gia công ổn định. Ví dụ, dòng CoroTurn của Sandvik Coromant cung cấp các phạm vi độ sâu cắt cụ thể cho các hoạt động tiện như gia công thô, hoàn thiện và bán hoàn thiện, với các điều chỉnh cho vật liệu phôi như thép, thép không gỉ, gang, nhôm và siêu hợp kim.

Truy cập dữ liệu nhà sản xuất

Các nhà sản xuất dụng cụ cung cấp khuyến nghị về độ sâu cắt thông qua một số kênh:

1. Catalogue in:Các danh mục toàn diện bao gồm các bảng và biểu đồ chỉ định độ sâu cắt cho nhiều loại dụng cụ và vật liệu khác nhau. Các danh mục này thường có ở dạng vật lý hoặc PDF.

2. Cơ sở dữ liệu trực tuyến:Các nhà sản xuất duy trì các nền tảng kỹ thuật số, chẳng hạn như ToolGuide của Sandvik Coromant hoặc Novo của Kennametal, nơi người dùng có thể nhập các thông số gia công (ví dụ: vật liệu, loại dụng cụ, thao tác) để nhận được các khuyến nghị phù hợp.

3. Hỗ Trợ Kỹ Thuật:Nhiều nhà sản xuất cung cấp dịch vụ tư vấn trực tiếp thông qua nhóm hỗ trợ kỹ thuật, những người có thể đưa ra khuyến nghị về độ sâu cắt tùy chỉnh dựa trên các ứng dụng cụ thể.

4. Ứng dụng di động:Các ứng dụng như Seco Assistant hoặc Mitsubishi Tool Navigator cung cấp quyền truy cập mọi lúc mọi nơi vào dữ liệu cắt, bao gồm cả khuyến nghị về độ sâu cắt.

Ví dụ: Khuyến nghị của Sandvik Coromant

Sandvik Coromant, một nhà sản xuất dụng cụ hàng đầu, cung cấp các khuyến nghị về độ sâu cắt chi tiết trong danh mục Dụng cụ tiện của mình. Ví dụ, để tiện vật liệu ISO P (thép) với chèn CNMG 120408, độ sâu cắt được khuyến nghị nằm trong khoảng từ 0.5 đến 5.0 mm để gia công thô và từ 0.2 đến 1.5 mm để hoàn thiện, tùy thuộc vào hình dạng và lớp phủ của dụng cụ. Các phạm vi này được điều chỉnh theo các yếu tố như khả năng chống mài mòn của dụng cụ, khả năng phá phoi và công suất máy.

Bảng 1: Khuyến nghị về độ sâu cắt của Sandvik Coromant cho vật liệu ISO P

Giới hạn của Hướng dẫn của Nhà sản xuất

Mặc dù các khuyến nghị của nhà sản xuất có độ tin cậy cao, nhưng chúng có những hạn chế. Chúng thường dựa trên các điều kiện lý tưởng (ví dụ: thiết lập cứng nhắc, công cụ mới và vật liệu phôi cụ thể), có thể không hoàn toàn phù hợp với các tình huống thực tế. Ngoài ra, các khuyến nghị có thể ưu tiên tuổi thọ công cụ hơn năng suất hoặc ngược lại, yêu cầu người vận hành phải điều chỉnh dựa trên các ưu tiên của họ. Để giải quyết những hạn chế này, thợ máy nên kết hợp dữ liệu của nhà sản xuất với các nguồn khác, chẳng hạn như thông số kỹ thuật của máy và kinh nghiệm thực tế.

Thông số kỹ thuật và hạn chế của máy CNC

Vai trò của khả năng máy móc

Bản thân máy CNC đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ sâu cắt khả thi. Các thông số kỹ thuật của máy, chẳng hạn như công suất trục chính, mô-men xoắn, độ cứng và hệ thống giữ dụng cụ, áp đặt các hạn chế đối với độ sâu cắt tối đa. Các nhà sản xuất máy tiện CNC, chẳng hạn như Haas, Mazak và DMG Mori, cung cấp hướng dẫn trong sổ tay hướng dẫn máy của họ, chỉ định các thông số vận hành an toàn cho các hoạt động tiện.

Ví dụ, máy tiện CNC công suất thấp với trục chính 7.5 kW có thể bị giới hạn ở độ sâu cắt nông (ví dụ: 0.5–2.0 mm) đối với các vật liệu cứng như thép không gỉ, trong khi máy công suất cao với trục chính 22 kW có thể xử lý các vết cắt sâu hơn (ví dụ: 3.0–6.0 mm). Sổ tay hướng dẫn sử dụng máy thường bao gồm các bảng hoặc công thức để tính toán độ sâu cắt tối đa dựa trên công suất và mô-men xoắn khả dụng.

Những cân nhắc về giữ dụng cụ và giữ phôi

Hệ thống giữ dụng cụ (ví dụ, tháp pháo, trụ dụng cụ) và phương pháp giữ chi tiết gia công (ví dụ, mâm cặp, kẹp, đuôi máy) cũng ảnh hưởng đến độ sâu cắt được khuyến nghị. Một hệ thống giữ dụng cụ mạnh mẽ, chẳng hạn như giá đỡ dụng cụ thủy lực, có thể hỗ trợ các vết cắt sâu hơn bằng cách giảm thiểu độ rung và độ lệch. Tương tự như vậy, giá đỡ dụng cụ an toàn đảm bảo phôi gia công vẫn ổn định dưới lực cắt cao. Sổ tay hướng dẫn sử dụng máy cung cấp các khuyến nghị về cấu hình giá đỡ dụng cụ và giá đỡ gia công để tối ưu hóa độ sâu cắt.

Bảng 2: Giới hạn độ sâu cắt theo công suất máy CNC

Hướng dẫn sử dụng máy tư vấn

Sách hướng dẫn sử dụng máy CNC thường do nhà sản xuất cung cấp và bao gồm các phần về thông số tiện. Các sách hướng dẫn này có thể đề xuất độ sâu cắt như một phần của hướng dẫn gia công rộng hơn hoặc cung cấp các công thức để tính độ sâu dựa trên khả năng của máy. Ví dụ, sách hướng dẫn sử dụng dòng Integrex của Mazak bao gồm các bảng thông số tiện, được điều chỉnh cho các loại dụng cụ và vật liệu phôi khác nhau. Người vận hành nên tham khảo các sách hướng dẫn này để đảm bảo độ sâu cắt đã chọn phù hợp với khả năng của máy.

Hướng dẫn về độ sâu cắt cụ thể cho từng vật liệu

Ảnh hưởng của vật liệu phôi

Vật liệu phôi là yếu tố quyết định quan trọng đối với độ sâu cắt được khuyến nghị. Vật liệu có độ cứng, độ dẻo dai và khả năng gia công rất khác nhau, ảnh hưởng đến lực cắt, độ mòn của dụng cụ và sự sinh nhiệt trong quá trình tiện. Các loại vật liệu phổ biến trong tiện CNC bao gồm:

• ISO P (Thép): Thép cacbon, thép hợp kim và thép dụng cụ, có độ cứng từ mềm đến cứng.

• ISO M (Thép không gỉ): Thép không gỉ austenitic, ferritic và martensitic, được biết đến với khả năng làm cứng khi gia công.

• ISO K (Gang): Gang xám, gang dẻo và gang dễ uốn, có tính mài mòn.

• ISO N (Vật liệu không chứa sắt): Nhôm, đồng và đồng thau là những kim loại mềm và dễ uốn.

• ISO S (Siêu hợp kim): Hợp kim gốc niken như Inconel có khả năng chịu nhiệt và bền.

• ISO H (Vật liệu cứng): Thép cứng và kim loại cứng, đòi hỏi phải có dụng cụ chuyên dụng.

Mỗi loại vật liệu có khuyến nghị về độ sâu cắt riêng biệt, vì việc cắt sâu hơn có thể khả thi đối với các vật liệu mềm hơn (ví dụ: nhôm) nhưng lại không thực tế đối với các vật liệu cứng hơn hoặc dai hơn (ví dụ: Inconel).

Khuyến nghị cụ thể về vật liệu

Các nhà sản xuất dụng cụ và sổ tay công nghiệp cung cấp hướng dẫn về độ sâu cắt cụ thể cho từng vật liệu. Ví dụ, Kennametal's Turning Catalog khuyến nghị độ sâu cắt sau cho các hoạt động gia công thô:

• Thép Cacbon (ISO P): 1.0–5.0 mm, tùy thuộc vào độ cứng (ví dụ: 150–300 HB).

• Thép không gỉ (ISO M): 0.5–3.0 mm, để giảm thiểu hiện tượng cứng hóa khi gia công và tích tụ nhiệt.

• Gang (ISO K): 1.5–6.0 mm, tận dụng độ giòn của vật liệu.

• Nhôm (ISO N): 2.0–8.0 mm, do lực cắt thấp.

• Inconel (ISO S): 0.3–2.0 mm, để kiểm soát độ mài mòn dụng cụ cao.

• Thép cứng (ISO H): 0.2–1.5 mm, sử dụng dụng cụ CBN hoặc gốm.

Bảng 3: Khuyến nghị về độ sâu cắt cụ thể cho từng vật liệu

Vật liệu khó gia công

Đối với các vật liệu khó gia công như siêu hợp kim và thép tôi, khuyến nghị về độ sâu cắt là thận trọng để tránh mài mòn dụng cụ quá mức và hư hỏng do nhiệt. Các dụng cụ chuyên dụng, chẳng hạn như nitride bo khối (CBN) hoặc chèn gốm, thường được yêu cầu và các nhà sản xuất cung cấp hướng dẫn chính xác cho các ứng dụng này. Ví dụ, Seco Tools khuyến nghị độ sâu cắt tối đa là 0.5 mm để hoàn thiện Inconel 718 bằng chèn CBN để đạt được sự cân bằng giữa tuổi thọ dụng cụ và chất lượng bề mặt.

Tiêu chuẩn và Sổ tay Công nghiệp

Vai trò của Tiêu chuẩn Công nghiệp

Tiêu chuẩn công nghiệp và sổ tay hướng dẫn cung cấp các khuyến nghị về độ sâu cắt tổng quát, đóng vai trò là tài liệu tham khảo có giá trị cho thợ máy và kỹ sư. Các tổ chức như Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO), Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (ANSI)và Hiệp hội kỹ sư sản xuất (SME) công bố các tiêu chuẩn và hướng dẫn về thông số gia công, bao gồm độ sâu cắt. Các tiêu chuẩn này dựa trên kiến ​​thức chung của ngành và có thể áp dụng trên nhiều loại máy móc, công cụ và vật liệu.

Ví dụ, ISO 3685:1993 (Kiểm tra tuổi thọ dụng cụ bằng dụng cụ tiện một điểm) bao gồm các khuyến nghị về độ sâu cắt trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, có thể được điều chỉnh cho môi trường sản xuất. Tương tự như vậy, Sổ tay Máy móc, do Industrial Press xuất bản, là một nguồn tài nguyên được sử dụng rộng rãi bao gồm các bảng về độ sâu cắt được khuyến nghị cho nhiều loại vật liệu và hoạt động khác nhau.

Sổ tay hướng dẫn chính về độ sâu cắt

Một số sách hướng dẫn là nguồn thông tin đáng tin cậy về khuyến nghị về độ sâu cắt:

1. Sổ tay Máy móc: Cung cấp các bảng thông số tiện, bao gồm độ sâu cắt, cho các vật liệu như thép, nhôm và gang. Ví dụ, bảng này khuyến nghị độ sâu cắt là 1.0–4.0 mm để tiện thô thép mềm bằng dụng cụ cacbua.

2. Sổ tay gia công Sandvik Coromant: Hướng dẫn toàn diện về tiện, phay và khoan, với các khuyến nghị chi tiết về độ sâu cắt.

3. Danh mục chính thức của Kennametal: Bao gồm dữ liệu cắt theo từng vật liệu cụ thể, có điều chỉnh theo độ mài mòn của dụng cụ và tình trạng máy.

4. Sổ tay Kỹ sư sản xuất và công cụ SME:Cung cấp hướng dẫn về các thông số gia công, bao gồm độ sâu cắt, dựa trên các thông lệ tốt nhất của ngành.

Bảng 4: Khuyến nghị về độ sâu cắt từ Sổ tay máy móc

Hạn chế của Sổ tay

Mặc dù sổ tay hướng dẫn cung cấp điểm khởi đầu vững chắc, nhưng các khuyến nghị của chúng thường mang tính khái quát và có thể không tính đến các ràng buộc cụ thể của máy, điều kiện dụng cụ hoặc mục tiêu sản xuất. Người thợ máy nên sử dụng dữ liệu sổ tay hướng dẫn làm cơ sở và tinh chỉnh độ sâu cắt thông qua thử nghiệm hoặc tham khảo ý kiến ​​của nhà sản xuất dụng cụ.

Công cụ phần mềm và hệ thống CAM

Vai trò của phần mềm CAM

Phần mềm sản xuất hỗ trợ máy tính (CAM), chẳng hạn như Mastercam, Fusion 360 và Siemens NX, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ sâu cắt được khuyến nghị. Các chương trình này bao gồm cơ sở dữ liệu gia công tích hợp cung cấp các thông số cắt được đề xuất dựa trên công cụ, vật liệu và hoạt động. Phần mềm CAM thường tích hợp dữ liệu của nhà sản xuất và cho phép người dùng tùy chỉnh các thông số cho các máy móc và thiết lập cụ thể.

Ví dụ, Toolpath Advisor của Mastercam đề xuất độ sâu cắt cho các hoạt động tiện dựa trên công cụ và vật liệu đã chọn. Phần mềm xem xét các yếu tố như hình dạng công cụ, độ cứng của phôi và công suất máy để đề xuất các thông số tối ưu. Tương tự như vậy, mô-đun tiện của Fusion 360 bao gồm một thư viện dữ liệu cắt, với độ sâu cắt có thể điều chỉnh cho các lần gia công thô và hoàn thiện.

Máy tính và ứng dụng trực tuyến

Ngoài phần mềm CAM, máy tính trực tuyến và ứng dụng di động cung cấp quyền truy cập nhanh vào các khuyến nghị về độ sâu cắt. Ví dụ bao gồm:

• CoroPlus của Sandvik Coromant: Một bộ công cụ kỹ thuật số để tối ưu hóa gia công, bao gồm máy tính độ sâu cắt.

• Máy tính gia công của Kennametal: Một công cụ trực tuyến gợi ý độ sâu cắt dựa trên thông tin đầu vào của người dùng.

• Ứng dụng Seco Assistant: Cung cấp dữ liệu cắt cho các công cụ Seco, kèm theo khuyến nghị về độ sâu cắt.

Các công cụ này thân thiện với người dùng và cho phép thợ máy nhập các biến số như loại vật liệu, loại dụng cụ và công suất máy để nhận được các khuyến nghị phù hợp.

Bảng 5: Khuyến nghị về độ sâu cắt từ phần mềm CAM

Ưu điểm của Công cụ phần mềm

Các công cụ phần mềm cung cấp một số lợi thế, bao gồm cập nhật theo thời gian thực, tích hợp với dữ liệu của nhà sản xuất và khả năng mô phỏng quá trình chạy máyTuy nhiên, khuyến nghị của họ chỉ chính xác bằng dữ liệu đầu vào, yêu cầu người dùng cung cấp thông tin chính xác về công cụ, vật liệu và máy móc.

Nghiên cứu học thuật và nghiên cứu thực nghiệm

Đóng góp của nghiên cứu học thuật

Nghiên cứu học thuật cung cấp nền tảng khoa học cho các khuyến nghị về độ sâu cắt, thường khám phá mối quan hệ giữa các thông số cắt, độ mòn dụng cụ, chất lượng bề mặt và động lực gia công. Các trường đại học và viện nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm để tối ưu hóa các thông số tiện, công bố các phát hiện của họ trên các tạp chí như Tạp chí quốc tế về máy công cụ và sản xuất, Tạp chí Công nghệ chế biến vật liệuvà Biên niên sử CIRP.

Ví dụ, một nghiên cứu của Smith và cộng sự (2020) đã điều tra độ sâu cắt tối ưu để tiện thép AISI 4140 với chèn carbide. Nghiên cứu phát hiện ra rằng độ sâu cắt 2.0–3.0 mm tối đa hóa MRR trong khi vẫn duy trì tuổi thọ dụng cụ chấp nhận được, với các điều chỉnh về tốc độ cắt và tốc độ chạy dao. Các nghiên cứu như vậy cung cấp các khuyến nghị dựa trên bằng chứng bổ sung cho các hướng dẫn của nhà sản xuất và ngành.

Truy cập kết quả nghiên cứu

Có thể truy cập nghiên cứu học thuật thông qua:

1. Cơ sở dữ liệu tạp chí:Các nền tảng như ScienceDirect, SpringerLink và IEEE Xplore lưu trữ các bài viết được bình duyệt về gia công.

2. Thư viện Đại học:Nhiều trường đại học cung cấp quyền truy cập vào nghiên cứu gia công thông qua thư viện hoặc kho lưu trữ mở của họ.

3. Hội nghị:Các sự kiện như Đại hội đồng CIRP và NAMRC (Hội nghị nghiên cứu sản xuất Bắc Mỹ) của SME có các bài thuyết trình về tối ưu hóa thông số cắt.

Ví dụ: Đề xuất dựa trên nghiên cứu

Một nghiên cứu năm 2022 của Lee và Kim trong Tạp chí quy trình sản xuất đã kiểm tra độ sâu cắt để tiện Inconel 718 với các miếng chèn CBN. Nghiên cứu khuyến nghị độ sâu cắt là 0.3–0.8 mm để hoàn thiện nhằm giảm thiểu mài mòn dụng cụ và đạt được độ nhám bề mặt (Ra) dưới 0.8 µm. Đối với quá trình gia công thô, độ sâu cắt là 1.0–2.0 mm được đề xuất, với các điều chỉnh cho việc sử dụng chất làm mát và lớp phủ dụng cụ.

Bảng 6: Khuyến nghị về độ sâu cắt dựa trên nghiên cứu

Những hạn chế của nghiên cứu học thuật

Các nghiên cứu học thuật thường được tiến hành trong điều kiện được kiểm soát, có thể không phản ánh đầy đủ môi trường sản xuất. Ngoài ra, nghiên cứu có thể tập trung vào các công cụ hoặc vật liệu cụ thể, hạn chế khả năng áp dụng của nó. Người thợ máy nên sử dụng các phát hiện nghiên cứu như một phần bổ sung cho các hướng dẫn của nhà sản xuất và ngành, điều chỉnh các khuyến nghị cho phù hợp với các thiết lập cụ thể của họ.

Thực nghiệm thực tế và kinh nghiệm tại xưởng

Tầm quan trọng của thử nghiệm thực nghiệm

Trong khi hướng dẫn của nhà sản xuất, hướng dẫn sử dụng máy và nghiên cứu cung cấp những điểm khởi đầu có giá trị, thì việc thử nghiệm thực tế trên xưởng thường là cần thiết để xác định độ sâu cắt tối ưu. Gia công trong thế giới thực liên quan đến các biến số như độ mòn của dụng cụ, tình trạng máy và sự không nhất quán của phôi, những yếu tố này có thể không được giải quyết đầy đủ bằng các khuyến nghị lý thuyết. Kiểm tra tại xưởng bao gồm chạy thử cắt, theo dõi kết quả (ví dụ: tuổi thọ của dụng cụ, độ hoàn thiện bề mặt, thời gian chu kỳ) và điều chỉnh các thông số theo từng bước.

Tiến hành thử nghiệm cắt

Để xác định độ sâu cắt tối ưu, người thợ máy có thể làm theo các bước sau:

1. Chọn tham số ban đầu:Bắt đầu với các khuyến nghị của nhà sản xuất hoặc sách hướng dẫn về độ sâu cắt, tốc độ và bước tiến.

2. Chạy thử nghiệm cắt: Thực hiện một loạt các thao tác tiện, thay đổi độ sâu cắt trong khi giữ nguyên các thông số khác.

3. Theo dõi kết quả: Đo độ mòn của dụng cụ, độ nhám bề mặt, độ hình thành phoi và thời gian chu kỳ bằng các công cụ như micrômet, máy đo bề mặt và bộ hẹn giờ.

4. Điều chỉnh các thông số: Tăng hoặc giảm độ sâu cắt dựa trên kết quả thử nghiệm, cân bằng năng suất và chất lượng.

5. Phát hiện tài liệu: Ghi lại các thông số thành công để tham khảo sau này, tạo cơ sở dữ liệu dành riêng cho cửa hàng.

Ví dụ: Kiểm tra sàn nhà xưởng cho thép

Một xưởng gia công tiện thép AISI 1045 với chèn carbide có thể bắt đầu với độ sâu cắt do nhà sản xuất khuyến nghị là 2.0 mm. Trong quá trình thử nghiệm, thợ máy quan sát thấy độ rung quá mức ở độ sâu này, cho thấy độ cứng của máy không đủ. Giảm độ sâu cắt xuống 1.5 mm sẽ loại bỏ độ rung trong khi vẫn duy trì MRR chấp nhận được. Những phát hiện này được ghi lại và áp dụng cho các công việc tương tự.

Bảng 7: Điều chỉnh độ sâu cắt của xưởng

Vai trò của thợ máy có kinh nghiệm

Những người thợ máy có kinh nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ sâu cắt, dựa trên kiến ​​thức của họ về hành vi của máy, hiệu suất của dụng cụ và đặc điểm vật liệu. Những hiểu biết sâu sắc của họ có thể tinh chỉnh các khuyến nghị lý thuyết, đảm bảo khả năng áp dụng thực tế. Ví dụ, một người thợ máy có thể giảm độ sâu cắt cho thép không gỉ để ngăn ngừa quá trình làm cứng, ngay cả khi hướng dẫn của nhà sản xuất cho phép cắt sâu hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn độ sâu cắt

Hình học và lớp phủ công cụ

Hình dạng và lớp phủ của dụng cụ cắt ảnh hưởng đáng kể đến độ sâu cắt khả thi. Các dụng cụ có góc cào dương và bộ phận phá phoi phù hợp để cắt sâu hơn trên các vật liệu mềm, trong khi góc cào âm cung cấp độ bền cho các vật liệu cứng. Các lớp phủ, chẳng hạn như TiAlN hoặc AlTiN, tăng cường khả năng chống mài mòn, cho phép cắt sâu hơn trên các vật liệu mài mòn. Danh mục của nhà sản xuất chỉ định phạm vi độ sâu cắt cho từng hình dạng và lớp phủ của dụng cụ.

Độ cứng và công suất của máy

Độ cứng của máy và công suất trục chính giới hạn độ sâu cắt tối đa. Một máy ít cứng hơn có thể bị rung hoặc lệch ở các vết cắt sâu, đòi hỏi độ sâu nông hơn. Tương tự như vậy, các máy công suất thấp không thể chịu được lực cắt do các vết cắt sâu tạo ra, đòi hỏi các thông số bảo thủ. Sổ tay hướng dẫn máy cung cấp hướng dẫn về những hạn chế này.

Hình dạng và tình trạng của phôi

Hình dạng của phôi (ví dụ: đường kính, chiều dài, độ dày thành) và tình trạng (ví dụ: độ cứng bề mặt, tạp chất) ảnh hưởng đến độ sâu cắt. Các bộ phận có thành mỏng cần cắt nông để tránh bị lệch, trong khi các bộ phận có đường kính lớn có thể hỗ trợ cắt sâu hơn do độ ổn định cao hơn. Tình trạng của phôi, chẳng hạn như xử lý nhiệt hoặc khuyết tật đúc, cũng ảnh hưởng đến các khuyến nghị.

Chất làm mát và bôi trơn

Việc sử dụng chất làm mát hoặc bôi trơn có thể kéo dài độ sâu cắt khả thi bằng cách giảm nhiệt và ma sát. Ví dụ, chất làm mát tràn cho phép cắt sâu hơn trên thép không gỉ bằng cách tản nhiệt, trong khi gia công khô có thể yêu cầu độ sâu nông hơn. Hướng dẫn của nhà sản xuất thường bao gồm các điều chỉnh cho việc sử dụng chất làm mát.

Mục tiêu sản xuất

Kết quả sản xuất mong muốn—cho dù ưu tiên tuổi thọ dụng cụ, thời gian chu kỳ hay chất lượng bề mặt—sẽ định hình lựa chọn độ sâu cắt. Các hoạt động gia công thô ưu tiên các đường cắt sâu hơn để tối đa hóa MRR, trong khi các hoạt động hoàn thiện sử dụng các đường cắt nông để có độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt. Người thợ máy phải căn chỉnh độ sâu cắt với các mục tiêu này.

Bảng 8: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ sâu cắt

Phân tích so sánh các nguồn độ sâu cắt

Để hỗ trợ thợ máy trong việc lựa chọn độ sâu cắt phù hợp nhất, cần phải phân tích so sánh các nguồn khác nhau. Mỗi nguồn—hướng dẫn của nhà sản xuất, hướng dẫn sử dụng máy, dữ liệu cụ thể về vật liệu, sổ tay hướng dẫn, phần mềm, nghiên cứu và kinh nghiệm tại xưởng—đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Bảng sau đây tóm tắt các khuyến nghị về độ sâu cắt để tiện thép AISI 1045 trên các nguồn này, nêu bật các biến thể và cân nhắc.

Bảng 9: Khuyến nghị về độ sâu cắt so sánh cho thép AISI 1045

Các quan sát

• Nguyên tắc của nhà sản xuất:Sandvik Coromant và Kennametal cung cấp phạm vi tương tự (1.0–5.0 mm), nhưng Sandvik nhấn mạnh vào tuổi thọ của dụng cụ, trong khi Kennametal ưu tiên năng suất.

• Cẩm nang:Sổ tay hướng dẫn máy móc đưa ra độ sâu bảo thủ (1.0–4.0 mm), phù hợp làm điểm khởi đầu nhưng không cụ thể.

• Phần mềm:Mastercam liên kết chặt chẽ với dữ liệu của nhà sản xuất, phản ánh sự tích hợp cơ sở dữ liệu công cụ của nó.

• Nghiên cứu:Các nghiên cứu học thuật đưa ra phạm vi hẹp hơn (2.0–3.0 mm), được tối ưu hóa cho các điều kiện cụ thể.

• Tầng cửa hàng:Thử nghiệm thực tế có thể dẫn đến độ sâu thấp hơn (1.5 mm) để giải quyết các hạn chế trong thế giới thực như độ cứng của máy.

Khuyến nghị cho việc lựa chọn nguồn

• Người mới bắt đầu:Bắt đầu với hướng dẫn và sổ tay của nhà sản xuất để có dữ liệu tổng quát, đáng tin cậy.

• Người dùng trung gian:Sử dụng phần mềm CAM và máy tính trực tuyến để đơn giản hóa việc lựa chọn thông số.

• Người dùng cao cấp:Kết hợp các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm tại xưởng để tinh chỉnh độ sâu cắt cho các ứng dụng cụ thể.

• Vật liệu phức tạp: Tham khảo hỗ trợ kỹ thuật của nhà sản xuất và các nghiên cứu học thuật về các vật liệu khó gia công như siêu hợp kim.

Nghiên cứu trường hợp và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu tình huống 1: Tiện thép AISI 1045

Một cơ sở sản xuất sản xuất ô tô thân câys từ thép AISI 1045 đã tìm cách tối ưu hóa quy trình tiện CNC của mình. Độ sâu cắt ban đầu là 3.0 mm, dựa trên các khuyến nghị của Sandvik Coromant, dẫn đến rung động quá mức trên máy tiện công suất trung bình (15 kW). Sau khi tham khảo hướng dẫn sử dụng máy, trong đó đề xuất độ sâu tối đa là 2.5 mm cho thép, xưởng đã tiến hành cắt thử ở 2.0 mm. Việc điều chỉnh này đã loại bỏ rung động, giảm thời gian chu kỳ 15% và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ thêm 20%. Các thông số cuối cùng đã được ghi lại để sử dụng trong tương lai.

Nghiên cứu tình huống 2: Hoàn thiện Inconel 718

Một nhà cung cấp hàng không vũ trụ gia công các thành phần Inconel 718 yêu cầu bề mặt hoàn thiện nhẵn (Ra < 0.8 µm). Hướng dẫn của nhà sản xuất khuyến nghị độ sâu cắt là 0.3–0.8 mm để hoàn thiện bằng chèn CBN. Tuy nhiên, một nghiên cứu đã đề xuất độ sâu 0.5 mm với chất làm mát áp suất cao để giảm thiểu mài mòn dụng cụ. Các thử nghiệm trên sàn xưởng đã xác nhận rằng 0.5 mm với chất làm mát đạt được độ hoàn thiện mong muốn đồng thời tăng gấp đôi tuổi thọ dụng cụ so với 0.8 mm. Xưởng đã áp dụng các thông số này cho tất cả các hoạt động hoàn thiện Inconel.

Nghiên cứu tình huống 3: Tiện nhôm khối lượng lớn

Một xưởng sản xuất phụ kiện nhôm đã sử dụng Fusion 360 để chọn độ sâu cắt là 6.0 mm để gia công thô nhôm 6061. Khuyến nghị của phần mềm phù hợp với dữ liệu của nhà sản xuất, nhưng thử nghiệm tại xưởng cho thấy việc tăng độ sâu lên 7.0 mm đã giảm thời gian chu kỳ xuống 10% mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của dụng cụ. Xưởng đã triển khai điều chỉnh này để sản xuất khối lượng lớn, cải thiện thông lượng.

Bảng 10: Nghiên cứu trường hợp về kết quả độ sâu cắt

Xu hướng tương lai trong việc tối ưu hóa độ sâu cắt

Tiến bộ trong công nghệ công cụ

Các công nghệ dụng cụ mới nổi, chẳng hạn như lớp phủ tiên tiến (ví dụ, TiAlN nano) và chèn lai (ví dụ, vật liệu composite carbide-CBN), đang mở rộng phạm vi khả thi của độ sâu cắt. Các dụng cụ này cung cấp khả năng chống mài mòn và độ ổn định nhiệt được cải thiện, cho phép cắt sâu hơn vào các vật liệu cứng. Các nhà sản xuất đang cập nhật hướng dẫn của họ để phản ánh những tiến bộ này, cung cấp cho thợ máy những cơ hội mới để nâng cao năng suất.

Học máy và AI

Học máy và trí tuệ nhân tạo (AI) đang chuyển đổi tối ưu hóa độ sâu cắt. Các hệ thống do AI điều khiển, chẳng hạn như CoroPlus Process Control của Sandvik Coromant, phân tích dữ liệu gia công theo thời gian thực (ví dụ: lực cắt, độ rung) để đề xuất độ sâu cắt thích ứng. Các hệ thống này có thể dự đoán độ mòn của dụng cụ và điều chỉnh các thông số một cách linh hoạt, cải thiện hiệu quả và giảm thiểu việc thử và sai.

Cặp song sinh kỹ thuật số và mô phỏng

Công nghệ song sinh kỹ thuật số cho phép mô phỏng ảo các quy trình tiện CNC, cho phép thợ máy kiểm tra độ sâu cắt trước khi gia công. Các phần mềm như Siemens NX và ANSYS tích hợp song sinh kỹ thuật số với cơ sở dữ liệu gia công, cung cấp dự đoán chính xác về tuổi thọ dụng cụ, chất lượng bề mặt và thời gian chu kỳ cho nhiều độ sâu khác nhau. Công nghệ này dự kiến ​​sẽ trở thành một công cụ tiêu chuẩn để tối ưu hóa thông số.

Cân nhắc về tính bền vững

Tính bền vững đang ảnh hưởng đến việc lựa chọn độ sâu cắt, vì các vết cắt sâu hơn có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách giảm thiểu thời gian chu kỳ. Tuy nhiên, độ sâu quá mức có thể làm tăng độ mòn của dụng cụ, dẫn đến lãng phí vật liệu cao hơn. Các hướng dẫn trong tương lai có thể cân bằng năng suất với tác động môi trường, kết hợp độ sâu cắt tiết kiệm năng lượng.

Kết luận

Xác định độ sâu cắt được khuyến nghị cho tiện CNC là một quá trình đa diện đòi hỏi phải tham khảo nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hướng dẫn của nhà sản xuất dụng cụ, hướng dẫn sử dụng máy CNC, dữ liệu cụ thể về vật liệu, sổ tay hướng dẫn công nghiệp, phần mềm CAM, nghiên cứu học thuật và kinh nghiệm tại xưởng. Mỗi nguồn cung cấp những hiểu biết độc đáo, từ độ chính xác của dữ liệu nhà sản xuất đến khả năng áp dụng thực tế của thử nghiệm tại xưởng. Bằng cách kết hợp các nguồn này và xem xét các yếu tố như hình dạng dụng cụ, khả năng của máy, vật liệu phôi và mục tiêu sản xuất, thợ máy có thể lựa chọn độ sâu cắt tối ưu cân bằng giữa năng suất, tuổi thọ dụng cụ và chất lượng chi tiết.

Các bảng so sánh được cung cấp trong bài viết này đóng vai trò là tài liệu tham khảo cho các học viên, nêu bật các biến thể trong các khuyến nghị giữa các nguồn và vật liệu. Các nghiên cứu điển hình chứng minh tầm quan trọng của thử nghiệm lặp đi lặp lại và tùy chỉnh, trong khi các xu hướng tương lai về công nghệ công cụ, AI và bản sao kỹ thuật số hứa hẹn sẽ tăng cường tối ưu hóa độ sâu cắt. Khi tiện CNC tiếp tục phát triển, việc cập nhật thông tin về các nguồn và tiến bộ này sẽ giúp các thợ máy đạt được kết quả vượt trội trong hoạt động của họ.

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Độ chính xác 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ cho gia công nhôm, berili, thép cacbon, magiê, gia công titan, Inconel, bạch kim, siêu hợp kim, axetal, polycarbonate, sợi thủy tinh, than chì và gỗ. Có khả năng gia công các bộ phận có đường kính lên đến 98 inch. và dung sai độ thẳng +/- 0.001 in. Các quy trình bao gồm phay, tiện, khoan, doa, ren, khai thác, tạo hình, khía, gia công phản lực, gia công kim loại, doa và cắt laser. Các dịch vụ thứ cấp như lắp ráp, mài không tâm, xử lý nhiệt, mạ và hàn. Sản xuất nguyên mẫu và số lượng thấp đến cao được cung cấp với số lượng tối đa 50,000 chiếc. Thích hợp cho năng lượng chất lỏng, khí nén, thủy lực và van các ứng dụng. Phục vụ các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, máy bay, quân sự, y tế và quốc phòng. sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.