CNC 프로그래밍을 수행할 때 프로그래머는 각 작업에 대한 절단 매개변수를 결정하고 이를 프로그램에 인코딩해야 합니다. 절삭 매개변수에는 절삭 속도, 절삭 깊이, 이송 속도가 포함됩니다. 다양한 가공 방법에는 다양한 절단 매개변수를 선택해야 합니다.
1. 절삭 변수 선택 원칙
황삭 가공의 주요 목표는 일반적으로 생산성을 높이는 것이지만 경제성과 가공 비용도 고려해야 합니다. 준정삭 및 정삭 가공의 경우 가공 품질을 보장하면서 절삭 효율성, 경제성, 가공 비용이 균형을 이루어야 합니다. 구체적인 값은 실제 경험과 결합된 공작 기계 매뉴얼 및 절삭 매개변수 핸드북을 기반으로 결정되어야 합니다.
공구 수명을 최적화하기 위해 절삭 매개변수를 선택하는 순서는 먼저 절삭 깊이를 결정한 다음 이송 속도, 마지막으로 절삭 속도를 결정하는 것입니다.
2. 절삭 깊이 결정
절삭깊이는 공작기계, 공작물, 절삭공구의 강성에 따라 결정됩니다. 강성이 허용되는 경우 절삭 깊이는 공작물의 가공 여유와 이상적으로 같아야 합니다. 이는 패스 수를 최소화하고 생산성을 향상시킵니다.
절삭 깊이 결정 원칙:
(1) 필요한 표면 거칠기가 Ra 12.5μm~25μm이고 가공 여유가 5~6mm 미만인 경우 단일 황삭 패스로 요구 사항을 충족하기에 충분합니다. 그러나 공차가 크거나 가공 시스템의 강성이 떨어지거나 공작 기계의 출력이 충분하지 않은 경우 프로세스가 여러 패스로 분할될 수 있습니다.
(2) 필요한 표면 거칠기가 Ra 3.2 μm–12.5 μm인 경우 공정은 황삭 가공과 준{3}}정삭 가공 단계로 나눌 수 있습니다. 황삭 가공을 위한 절입 깊이는 위에서 설명한 대로 선택됩니다. 황삭 가공 후 0.5~1.0mm의 여유가 남아 있어 준정삭 가공 중에 제거됩니다.
(3) 필요한 표면 거칠기가 Ra 0.8 μm~3.2 μm인 경우 공정은 황삭 가공, 준{3}}정삭 가공, 정삭 가공의 3단계로 나눌 수 있습니다. 준정삭 가공의 절입 깊이는 1.5~2mm로 설정됩니다. 정삭 작업의 경우 절삭 깊이는 0.3mm에서 0.5mm 사이로 설정됩니다.
3. 공급 속도 결정
이송 속도는 주로 필요한 가공 정확도와 표면 거칠기, 절삭 공구 및 공작물의 재질을 기준으로 선택됩니다. 최대 이송 속도는 공작 기계의 강성과 이송 시스템의 성능에 따라 제한됩니다.
이송 속도 결정 원칙:
1) 공작물 품질 요구 사항이 보장될 수 있는 경우 생산 효율성을 향상시키기 위해 더 높은 공급 속도를 선택할 수 있습니다. 이는 일반적으로 100-200m/min 범위 내에서 선택됩니다.
2) 절단 작업을 수행하거나, 깊은 구멍을 가공하거나, 고속도강(HSS)-공구를 사용할 때는 이송 속도를 낮추는 것이 좋습니다. 이는 일반적으로 20-50m/min 범위 내에서 선택됩니다.
3) 높은 가공 정밀도와 표면 조도가 요구되는 경우 일반적으로 20~50m/min 범위 내에서 더 낮은 이송 속도를 선택해야 합니다.
4) 비-절삭 공구 이동(급속 이송) 동안, 특히 장거리 기준점으로 복귀("원점 복귀")할 때 기계의 CNC 시스템에 의해 설정된 최대 이송 속도가 선택될 수 있습니다.
4. 스핀들 속도 결정
스핀들 속도는 허용 절삭 속도와 공작물(또는 공구)의 직경을 기준으로 선택해야 합니다. 계산 공식은 다음과 같습니다.
n = 1000v / πD
v - 공구 내구성에 따라 결정되는 절삭 속도(m/min).
n - 스핀들 속도(r/min);
D - 공작물 직경 또는 공구 직경(mm).
계산된 스핀들 속도(n)는 궁극적으로 기계 설명서에 지정된 대로 공작 기계에서 사용 가능한 속도 설정(또는 사용 가능한 가장 가까운 값)과 일치하도록 조정되어야 합니다. 요약하자면, 특정 절삭 매개변수 값은 공작 기계 성능, 관련 매뉴얼 및 실제 경험을 기반으로 한 유추적 접근 방식을 사용하여 결정해야 합니다. 동시에 최적의 절삭 매개변수를 얻으려면 스핀들 속도, 절삭 깊이 및 이송 속도가 서로 균형을 이루어야 합니다.
참고 공식:
[영상]
(I) 절입량(ap)
가공된 표면과 아직 가공되지 않은 표면 사이의 수직 거리가 절삭 깊이로 정의됩니다. 절삭 깊이($a_p$)는 절삭날의 기준점을 통과하는 작업 평면에 수직으로 측정된 깊이입니다. 이는 각 피드 이동 중에 선삭 공구가 공작물을 관통하는 깊이를 나타내므로 "절삭 깊이"라고도 합니다. 이 정의에 따라 외부 원통형 표면을 세로 방향으로 회전할 때 다음 공식을 사용하여 절삭 깊이를 계산할 수 있습니다.
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
여기서 $a_p$=절입 깊이(mm);
$d_w$=가공할 공작물 표면의 직경(mm);
$d_m$=가공된 공작물 표면의 직경(mm).
예 1: 가공할 공작물 표면 직경이 $\\Phi$95 mm인 경우; 단일 패스로 직경 $\\Phi$90mm로 회전하는 경우 절삭 깊이를 계산합니다.
해결책: $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
(II) 피드($f$)
공작물 또는 공구의 각 회전에 대한 이송 방향에서 공구와 공작물 사이의 상대 변위입니다.
이송 방향에 따라 세로 이송과 가로 이송으로 분류됩니다. 세로 이송은 선반 베드 가이드 방향을 따른 피드를 의미하고, 가로 피드는 선반 베드 가이드 방향에 수직인 피드를 의미합니다.
(주의) 이송 속도($v_f$)는 이송 동작 중 공작물을 기준으로 절삭날에서 선택한 지점의 순간 속도를 나타냅니다.
$v_f=fn$
여기서 $v_f$=이송 속도(mm/s);
$n$=스핀들 속도(r/s);
$f$=피드(mm/s).
(III) 절삭속도($v_c$)
기본 절삭 동작 중 공작물을 기준으로 절삭날에서 선택한 지점의 순간 속도입니다. 계산식은 다음과 같습니다.
$v_c=(\\pi d_w n) / 1000$
여기서 $v_c$=절삭 속도(m/min);
$d_w$=가공할 공작물 표면의 직경(mm);
$n$=공작물 회전 속도(r/min). 계산은 최대 절단 속도를 기준으로 해야 합니다. 예를 들어, 선삭 시 계산에서는 가공할 표면의 직경을 사용합니다. 해당 지점에서 속도가 가장 높고 공구 마모가 가장 빠르기 때문입니다.
예 2: 직경이 Φ60mm인 공작물의 외경을 선삭합니다. 선택한 선반 스핀들 속도는 600 r/min입니다. vc를 계산합니다.
솔루션: vc=(π × dw × n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min
실제 생산에서는 일반적으로 공작물 직경이 알려져 있습니다. 절삭 속도는 공작물 재료, 공구 재료 및 가공 요구 사항과 같은 요소에 따라 선택됩니다. 이 속도는 기계를 조정하기 위해 선반 스핀들 속도로 변환되어 다음 공식이 생성됩니다.
n=(1000 × vc) / (π × dw)
예 3: CA6140 수평 선반에서 풀리의 외경(Φ260mm)을 회전합니다. vc=90 m/min을 선택하고 n을 계산합니다.
해결 방법: n=(1000 × vc) / (π × dw)=(1000 × 90) / (3.14 × 260)=110 r/min
스핀들 속도를 계산한 후 기계 명판에 표시된 값에 가까운 값을 선택하십시오. 이 경우 실제 선반 속도로 n=100 r/min을 선택합니다.
III. 요약:
절단 매개변수
1. 절입 ap(mm) : ap =(dw - dm) / 2(mm)
2. 이송속도 f(mm/r)
3. 절삭 속도 vc(m/min): vc=π × d × n / 1000(m/min)
n=1000 × vc / (π × d) (r/min)
