Соотношение скоростей подачи и резания

Обработка на станках с ЧПУ — одна из наиболее распространенных технологий, она является наиболее точной и экономически выгодной из существующих производственных моделей. Выгодное отличие числового программного управления заключается в возможности управлять относительным движением между заготовкой и инструментом.
Движения инструмента можно классифицировать как действия резания и подачи, а также измерять и регулировать их.
Важно понимать, что такое скорость резания и чем она отличается от такого же параметра подачи. Также необходимо точно представлять, как эти параметры влияют на KPI производства. В этой статье постараемся ответить на эти вопросы.

Для понимания разницы между скоростями резания и подачи удобно рассмотреть аналогию с автомобилем. Например, машина движется с линейной скоростью 60 км/ч, колеса вращаются со скоростью 500 об/мин. Диаметр и частота вращения колес определяют быстроту передвижения автомашины по дороге. Простое описание этого процесса выражается в километрах в час. Скорость резания можно сравнить со скоростью машины, зависимой от ⌀ колёс и числа оборотов в минуту. Скорость резания измеряется линейным расстоянием, пройденным режущим инструментом относительно обрабатываемой детали в определённый момент времени, скорость резки измеряется в миллиметрах в минуту, метрах в минуту, а также в зависимости от метрической системы футах в минуту. Скорость подачи — это расстояние, которое инструмент проходит за один оборот детали, она измеряется в дюймах на оборот или миллиметрах на оборот.
Если продолжить аналогию с автомобилем, то колесо, вращающееся с более высокими оборотами, будет потреблять больше энергии и изнашиваться быстрее, чем колёса с низкими оборотами. Это происходит из-за трения и высоких температур, возникающих между колесами и поверхностью. Именно так скорость резания влияет на срок службы инструмента, температуру резания и энергопотребление.
Скорость подачи тоже влияет на износ инструмента и расход энергии при обработке, но это влияние обычно незначительно по сравнению с резанием. Скорость подачи скорее повлияет на время и чистоту обработки детали.

Для того, чтобы установить оптимальную скорость резания для определенной детали, нужно учесть твёрдость заготовки и возможности режущего инструмента.
Метрики твёрдости описывают сопротивление материалов деформации от трения, вдавливания и царапания. Более твердые материалы требуют соответствующих инструментов и режимов обработки. Чем твёрже материал, тем должна быть меньше скорость резания. Например, для материалов, подобных титану, нужна более низкая скорость резания, чем для стали.
Прочность режущего инструмента важна при максимально допустимой скорости механообработки. Например, можно применять высокую скорость резания при обработке инструментом из высокопрочных материалов: алмаза, нитрида бора и другой керамики. Инструменты из быстрорежущей стали требуют низких скоростей.
В нижеследующей таблице указаны некоторые из распространённых материалов режущего инструмента и допустимый для них диапазон скоростей резания.

Истончение стружки — это производственный дефект, возникающий при обработке заготовки в таком режиме, из-за которого ширина реза составляет менее половины диаметра ширины режущего инструмента. Это снижает толщину стружки (размер или количество материала, снимаемого режущим инструментом за один оборот), что приводит к увеличению времени обработки.
Один из методов уменьшения дефекта истончения стружки является обработка заготовки с высокими скоростями подачи. Это повышает производительность и срок службы инструмента.