Facteurs d'influence de la faible efficacité de la force de coupe de la fraiseuse CNC

Lors de la coupe de métal sur une fraiseuse CNC, la force nécessaire à l'outil pour couper la pièce afin de déformer le matériau de la pièce en copeaux est appelée force de coupe. La force de coupe est une base importante pour calculer la puissance de coupe, concevoir des outils, des machines-outils et des montages de machines-outils, et formuler des paramètres de coupe. Dans la production automatisée, la force de coupe peut également être utilisée pour surveiller le processus de coupe et l'état de fonctionnement de l'outil.

Force de coupe et puissance de coupe de la fraiseuse CNC

1. La source de la force de coupe de la fraiseuse CNC.

La source de la force de coupe, d'une part, est la résistance générée par la déformation élastique et la déformation plastique pendant le processus de formation des copeaux; d'autre part, c'est la résistance de frottement entre le copeau et la face de coupe de l'outil et la résistance de frottement entre la pièce et le flanc de l'outil .

2. Force de coupe et décomposition.

La force de coupe totale F lors de la coupe est une force spatiale. Afin de faciliter les mesures et les calculs pour répondre aux besoins des machines-outils, des fixations, de la conception d'outils et de l'analyse des processus, F est souvent décomposé en trois forces de coupe mutuellement perpendiculaires Fc, Fp et Ff.

(1) La force de coupe principale Fc est la projection de la force de coupe totale F dans la direction du mouvement principal, et sa direction est perpendiculaire à la surface de base. Fc est une base importante pour la puissance du banc d'ordinateur, la résistance de l'outil, la conception des fixations et la sélection des paramètres de coupe. Fc peut être calculé par une formule empirique ou une unité de force de coupe kc, (l'unité est N/mm) :Fc=kcAD=kchDbD=kcapf.

(2) La contre-force Fp est la composante de la force de coupe totale F perpendiculaire à la direction d'avance. C'est le principal facteur qui affecte la déformation de la pièce et provoque la vibration du système.

(3) La force d'avance Ff est la force de la composante de coupe de la force de coupe totale à F dans le sens du mouvement d'avance. C'est la base principale pour concevoir et vérifier le mécanisme d'alimentation de la machine-outil et la puissance d'alimentation du lit d'ordinateur.

L'effort de coupe est l'effort de coupe total F décomposé en Fc et FD, FD est décomposé en Fp et Ff, leur relation est Ff=FDsinkr; Fp=FDcoskr.

3. Puissance de coupe de la fraiseuse CNC.

La puissance de coupe fait référence à la puissance dissipée par la force de coupe pendant le processus de coupe, exprimée en pm, et l'unité est le kW. Lors de la rotation du cercle extérieur, il s'agit de la somme de la force de coupe principale Fc et de la puissance absorbée de la force d'avance Ff. Étant donné que la consommation d'énergie de la force d'alimentation Ff est très faible (seulement 1 % 5 %), la consommation d'énergie de la Ff générale peut être ignorée, et Fp ne fonctionne pas, nous obtenons donc la formule Pm=Fcυc×10, où Fc est l'effort de coupe principal (N); υc est la vitesse de coupe (m/s).

Compte tenu du rendement de transmission de la machine-outil, le régime moteur PE de la machine-outil peut être obtenu à partir de la puissance de coupe Pm, c'est-à-dire PE≥Pm/, où est le rendement de transmission de la machine-outil, généralement de 0,75 à 0,85.

Les principaux facteurs affectant la force de coupe de la fraiseuse CNC

1. L'influence du matériau de la pièce sur la fraiseuse CNC.

Plus la résistance et la dureté du matériau de la pièce sont élevées, bien que la déformation de coupe soit légèrement réduite, la force de coupe totale est encore augmentée. Pour les matériaux avec une résistance et une dureté de traitement similaires, la plasticité est grande et le facteur de frottement avec l'outil est également grand, de sorte que la force de coupe est augmentée; pour les matériaux fragiles, en raison de la faible déformation plastique, le frottement entre le copeau et la surface de coupe de l'outil est faible, donc la force de coupe est faible

2. L'influence de la quantité de coupe de la fraiseuse CNC

(1) La quantité ap et la quantité d'avance f du couteau arrière.

Lorsque f et ap augmentent, la zone de coupe augmente et la force de coupe principale augmente également, mais le degré d'influence des deux est différent. En tournage, lorsque ap est doublé, l'effort principal de coupe est approximativement doublé; lorsque f est doublé, l'effort de coupe principal n'est augmenté que de 68 % à 86 %. Par conséquent, dans le processus de coupe, si vous considérez la force de coupe principale et la puissance de coupe, il est plus avantageux d'augmenter la vitesse d'avance que d'augmenter la quantité de contre-coupe.

(2) Vitesse de coupe υc.

La courbe d'influence de la vitesse de coupe sur la force de coupe lors de l'usinage d'acier 45 (ap =4 mm, f =0,3 mm/r) avec l'outil de tournage en carbure cémenté YT15. Lors de la coupe de métaux plastiques, dans la zone de bord accumulé, la croissance du bord accumulé peut augmenter l'angle de coupe réel de l'outil, réduire la déformation des copeaux et réduire la force de coupe ; à l'inverse, la réduction de l'arête rapportée augmente l'effort de coupe. Lorsqu'il n'y a pas d'arête rapportée, à mesure que la vitesse de coupe υc augmente, la température de coupe augmente, le frottement de la face de coupe diminue, la déformation diminue et la force de coupe diminue. Par conséquent, la coupe à grande vitesse est souvent utilisée dans la production pour améliorer la productivité. Lors de la coupe de métaux fragiles, υc augmente et la force de coupe diminue légèrement.

3. L'influence des paramètres géométriques des fraiseuses CNC

(1) Angle de coupe.

L'angle de coupe a la plus grande influence sur la force de coupe. Lors de la coupe de métaux plastiques, l'angle de coupe augmente, ce qui peut réduire la déformation par extrusion et le frottement du matériau à couper, l'élimination des copeaux en douceur et réduire la force de coupe totale. lors de la coupe de métaux fragiles, l'angle de coupe n'a aucun effet sur la force de coupe. évident.

(2) Chamfreinage négatif.

Le meulage d'un chanfrein négatif sur une arête tranchante peut augmenter la résistance de l'arête, augmentant ainsi la durée de vie de l'outil, mais à ce moment, la déformation du métal à couper augmente, ce qui augmente la force de coupe.

(3) Angle d'entrée.

L'influence de l'angle d'attaque sur la force de coupe se fait principalement par le changement de l'épaisseur de coupe et de la longueur de la courbe de l'arc de pointe pour affecter la déformation, affectant ainsi la force de coupe. L'angle d'attaque a un petit effet sur la force de coupe principale Fc, mais il a un effet significatif sur le rapport de la force arrière Fp et de la force d'avance Ff. F'D est la poussée inverse de la pièce contre l'outil. Puisque F'p=F'Dcoskr, F'f=F'dsinkr, l'augmentation de l'angle d'attaque kr augmente la force d'avance F'f et la force de retour F' p diminue. Lors du tournage de pièces minces, un angle d'attaque plus grand peut être sélectionné pour réduire ou empêcher la déformation en flexion de la pièce.

4. L'influence d'autres facteurs.

Le frottement entre l'outil et le matériau de la pièce

Dans les mêmes conditions de coupe, les outils en acier rapide ont la plus grande force de coupe, suivis des outils en carbure et des outils en céramique les plus petits. L'utilisation de fluide de coupe dans le processus de coupe peut réduire la force de coupe, et plus la performance de lubrification du fluide de coupe est élevée, plus la réduction de la force de coupe est importante. Plus l'usure du flanc de l'outil est importante, plus le frottement est important et plus l'effort de coupe est important.