روش محاسبه سرعت اسپیندل و تغذیه در فرزکاری

یکی از مهمترین نکات در زمان ماشینکاری با دستگاه فرز , تعیین نرخ تغذیه و سرعت اسپیندل مناسب جهت ماشینکاری است که ممکن است در هر مرحله از فرآیند فرزکاری یک قطعه متفاوت باشد. در هر یک از مراحل پرداخت یا خشن کاری و یا حتی در ماشینکاری بخشهای مختلف یک قطعه کار مثلا در شیب تراشی به سرعت و تغذیه متناسب با همان مرحله نیاز خواهیم داشت بنابراین لازم است که اپراتور با دقت و وسواس زیاد و با توجه به تمامی پارامترهای موثر , مقدار سرعت و تغذیه مناسب را بکار گیرد. به همین منظور در مطلب حاضر به بررسی روشهای محاسبه سرعت و تغذیه در فرزکاری و عوامل موثر در تعیین آنها می پردازیم.

سرعت تیغه فرز

سرعت فرزکاری , مقدار مسافتی است که محیط تیغه فرز روی قطعه کار می پیماید. سرعت اسپیندل (RPM) لازم برای ایجاد سرعت محیطی مطلوب, به سایز تیغه فرز وابسته است. بهترین سرعت بر مبنای جنس قطعه کار, نوع و اندازه تیغه فرز , عرض و عمق برش, پرداخت نهایی مورد نیاز , نوع سیال خنک کاری و روش تغذیه آن , قدرت و سرعت موجود محاسبه می شود.http://chamfer.ir

فاکتورهای تعیین کننده سرعت

روش قطعی و دقیقی برای محاسبه سرعت مناسب فرزکاری وجود ندارد و تجربه نشان داده است که فاکتورهای زیر باید در تعیین آن مد نظر قرار گیرند  :

  • یک تیغه فرز از نوع metal.slitting saw milling cutter را می تواند با سرعت بالاتری به چرخش درآورد تا یک تیغه فرز تخت با سطح وسیع !
  • تیغه های فرز با دندانه های دارای تور فتگی (under cut) در مقایسه با تیغه فرزهای با دندانه شعاعی , آزادانه تر براده برداری می کنند بنابراین می توانند با سرعت های بالاتری کار کنند .
  • تیغه های زاویه تراش در مقایسه با تیغه های تخت یا بغل تراش باید با سرعت کمتری کار کنند .
  • تیغه فرز با دندانه های اینسرتی عموما به اندازه تیغه های توپر سرعت بالاتری را تحمل می کنند.
  • یک تیغچه تیز در مقایسه با تیغچه کند , می تواند در سرعت ها بالاتری کار کند .http://chamfer.ir
  • وجود حجم بالای مایع خنک کاری , اجازه کار در سرعت های بالاتر را می دهد.

انتخاب سرعت برش مناسب

جداول راهنمای زیادی برای انتخاب سرعت برشی مناسب ارائه شده است ولی در نهایت این اپراتور است که با توجه به تجربه و شرایط ماشین, تیغه فرز و قطعه کار مورد نظر , سرعت برش مناسب را انتخاب می کند.

جدول زیر سرعتهای برشی مناسب را برای تیغه فرز از جنس فولاد تندبر (HSS) ارائه می کند. اگر ابزار برشی از جنس فولاد کربنی است , سرعت برشی داده شده را نصف کرده و اگر تیغه فرز مجهز به لبه های کاربایدی است , آنرا دو برابر کنید.

جدول سرعت برشی سطحی فرزکاری

 اگر میزان ماده خنک کننده ای که در فرآیندهای ماشینکاری مورد استفاده قرار می گیرد خیلی زیاد باشد ,میتوان  مقدار سرعت برش را 50 تا 100 درصد افزایش داد. در فرایند خشن کاری (Roughing) , یک سرعت ملایم و تغذیه زیاد (Coarse.Feed) بهترین نتیجه را خواهد داشت. در فرآیند پرداخت کاری (Finishing) , بهترین خروجی با معکوس کردن حالت قبل , یعنی براده برداری با سرعت بالا و تغذیه پایین بدست می آید.

روش محاسبه سرعت برش

فرمول محاسبه سرعت اسپیندل بر حسب دور در دقیقه (RPM) بصورت زیر است :

روش محاسبه سرعت اسپیندل در فرزکاریکه در آن CS ,سرعت تیغه فرز بر حسب سرعت برشی سطحی فوت در دقیقه (SFPM) که برای هر متریالی مقدار ثابتی است, آمده است. پارامتر D نیز قطر تیغه فرز بر حسب اینچ می باشد.http://chamfer.ir

در واحد متریک سرعت اسپیندل بر حسب دور در دقیقه مطابق فرمول زیر محاسبه می شود و در آن Vc سرعت برشی بر حسب متر در دقیقه و D قطر تیغه فرز بر حسب متر می باشد.

روش محاسبه سرعت اسپیندل در ماشینکاری با فرزبه عنوان مثال سرعت اسپیندل مناسب برای ماشینکاری یک قطعه فولادی در سرعت  35 SFPM با یک تیغه برشی به قطر 2 اینچ از رابطه زیر محاسبه می شود :

فرمول سرعت چرخش اسپیندل در فرزباید توجه نمود که جدول ارائه شده صرفا جهت تسهیل در محاسبه سرعت اسپیندل برای سرعتهای برشی استاندارد و تیغه فرزهای استاندارد ارائه شده است .

نرخ تغذیه در فرزکاری

نرخ تغذیه (Rate of Feed) یا سرعتی که در آن قطعه کار از برابر تیغه عبور می کند, تعیین کننده زمان مورد نیاز جهت ماشینکاری است. در تعیین نرخ تغذیه در فرزکاری, چندین فاکتور تاثیرگذار است که باید مورد توجه قرار گیرد.

در فرآیند ماشینکاری, نیروها به قطعه کار, تیغه برشی و ابزار نگه دارنده اعمال می شوند. نیروهای وارده با مقدار تغذیه و عمق برش نسبت مستقیم داشته و مقدار آنها مستقل از صلبیت و توان ماشین است. ماشینهای فرز بر اساس توانی که می توانند برای چرخش تیغه صرف کنند و همچنین مقدار ارتعاشی که در زمان ماشینکاری با نرخ تغذیه بالا و برشهای عمیق می توانند تحمل کنند , دسته بندی می شوند. تغذیه و عمق برش به نوع تیغه برشی بکار رفته وابسته است. به عنوان نمونه در کار با فرزهای انگشتی با قطر کم نباید برش عمیق یا تغذیه بالا اعمال نمود . فرزکاری با تیغه خشن کاری با دندانه های قوی را می توان با تغذیه نرخ بالا انجام داد زیرا در این صورت براده ها راحت تر توسط مایع خنک کننده تخلیه خواهند شد.http://chamfer.ir

تغذیه بالا و برش عمیق نباید روی قطعه کار ظریف و شکننده اعمال شود بخصوص اگر نحوه بستن قطعه کار به گونه ای باشد که ابزار نگه دارنده نتواند جابجایی ناشی از فنریت یا خمش قطعه کار را مهار کند.

با وجود جداول پیشنهادی موجود ,در تعیین مقدار تغذیه مناسب در فرزکاری , عامل تجربه بیشترین اهمیت را دارد .متغیرهای زیادی در تعیین مقدار تغذیه در ماشینکاری نقش دارند که از آن جمله می توان به نوع پراخت نهایی مورد نیاز اشاره نمود. با بکار بردن تغذیه زیاد (خشن تراشی) ,فلز به سرعت براده برداری می شود ولی کیفیت ظاهری و دقت ساخت نهایی ممکن است به سطح استانداردهای مورد نظر در پرداخت کاری نرسد. به همین دلیل , مقدار تغذیه پایین و سرعت بالا برای پرداخت دقیق و ظریف و بالعکس تغذیه بالا و سرعت پایین برای خشن کاری مناسب می باشد. در مقام مقایسه عموما اشتباه اپراتورها , بکارگیری سرعت بیش از حد و تغذیه خیلی پایین است تا سرعت پایین و تغذیه بالا و در واقع به این معنی است که اپراتورها عموما در زمان خشن کاری , براده برداری را با کیفیت مناسب پرداخت کاری انجام می دهند که امری غیر ضروری است .http://chamfer.ir

سرعت بالاتر از حد مناسب را می توان از روی صدای جیغ مانندی که ایجاد می شود , تشخیص داد .در صورتیکه در عملیات فرزکاری , مشکل لرزش یا ارتعاش (Chattering) رخ دهد , باید ماشینکاری را با سرعت پایین تر و تغذیه بالاتر ادامه داد .از جمله عوامل موثر در پدیده لرزش می توان به خلاصی زیاد ابزار , گرفتن و بستن نامناسب قطعه کار و یا فرسودگی چرخ دنده ماشین اشاره نمود.

تعیین مقدار تغذیه

مقدار نرخ تغذیه در فرزکاری را با ضرب کردن اندازه براده (براده در هر دندانه) مطلوب در تعداد دندانه های تیغه فرز و سرعت دوران تیغه (بر حسب دور در دقیقه) تعیین می کنند و واحد آن اینچ بر دقیقه یا میلیمتر بر دقیقه می باشد:

فرمول تغذیه در فرزکاری

اولین قدم پیش از تعیین نرخ تغذیه , محاسبه سرعت دوران اسپیندل است که همانطور که قبلا نیز گفته شد, طبق فرمول زیر انجام می شود :

محاسبه تغذیه در ماشینکاری فرزدر ادامه با بکارگیری فرمول تغذیه, مقدار آن بصورت زیر محاسبه می شود :http://chamfer.ir

محاسبه نرخ تغذیه در ماشین فرز

بنابراین برای انجام عملیات فرزکاری با یک تیغه فرز انگشتی 1/2 اینچی بر روی قطعه کار آلومینیومی , لازم است سرعت اسپیندل 2400 RPM و نرخ تغذیه 24 inch/min باشد.

منبع :

ترجمه آزاد بخشی از مقاله زیر

How_to_use_a_Milling_Machine

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *