Al realizar la programación CNC, el programador debe determinar los parámetros de corte para cada operación y codificarlos en el programa. Los parámetros de corte incluyen velocidad de corte, profundidad de corte y velocidad de avance. Los diferentes métodos de mecanizado requieren la selección de diferentes parámetros de corte.
1. Principios para seleccionar los parámetros de corte
Para el mecanizado de desbaste, el objetivo principal generalmente es aumentar la productividad, aunque también se deben considerar la eficiencia económica y los costos de mecanizado. Para el mecanizado de semiacabado y acabado, la eficiencia del corte, la eficiencia económica y los costos de mecanizado deben equilibrarse garantizando al mismo tiempo la calidad del mecanizado. Los valores específicos deben determinarse basándose en los manuales de máquinas herramienta y los manuales de parámetros de corte, combinados con la experiencia práctica.
Para optimizar la vida útil de la herramienta, la secuencia para seleccionar los parámetros de corte es: primero determine la profundidad de corte, luego la velocidad de avance y finalmente la velocidad de corte.
2. Determinar la profundidad del corte
La profundidad de corte está determinada por la rigidez de la máquina herramienta, la pieza de trabajo y la herramienta de corte. Siempre que la rigidez lo permita, lo ideal es que la profundidad del corte sea igual al margen de mecanizado de la pieza de trabajo; esto minimiza el número de pasadas y mejora la productividad.
Principios para determinar la profundidad de corte:
(1) Cuando la rugosidad de la superficie requerida es Ra 12,5 μm–25 μm y el margen de mecanizado es inferior a 5–6 mm, una sola pasada de desbaste es suficiente para cumplir los requisitos. Sin embargo, si el margen es grande, la rigidez del sistema de mecanizado es deficiente o la máquina herramienta carece de potencia suficiente, el proceso puede dividirse en múltiples pasadas.
(2) Cuando la rugosidad de la superficie requerida es Ra 3,2 μm–12,5 μm, el proceso se puede dividir en etapas de mecanizado en desbaste y mecanizado de semiacabado. La profundidad de corte para el mecanizado en desbaste se selecciona como se describe anteriormente. Después del mecanizado de desbaste se deja un margen de 0,5 a 1,0 mm que se eliminará durante el mecanizado de semiacabado.
(3) Cuando la rugosidad de la superficie requerida es Ra 0,8 μm–3,2 μm, el proceso se puede dividir en tres etapas: mecanizado en desbaste, mecanizado semiacabado y mecanizado de acabado. La profundidad de corte para el mecanizado semiacabado se establece entre 1,5 y 2 mm. Para operaciones de acabado, la profundidad de corte se establece entre 0,3 mm y 0,5 mm.
3. Determinación de la tasa de alimentación
El avance se selecciona principalmente en función de la precisión de mecanizado y la rugosidad de la superficie requeridas, así como de los materiales de la herramienta de corte y de la pieza de trabajo. La velocidad máxima de avance está limitada por la rigidez de la máquina herramienta y el rendimiento del sistema de avance.
Principios para determinar la velocidad de avance:
1) Cuando se pueden garantizar los requisitos de calidad de la pieza de trabajo, se puede seleccionar una velocidad de avance más alta para mejorar la eficiencia de la producción; esto generalmente se elige dentro del rango de 100 a 200 m/min.
2) Al realizar operaciones de corte-, mecanizar orificios profundos o utilizar herramientas de acero de alta velocidad-(HSS), se recomienda una velocidad de avance más baja; esto generalmente se elige dentro del rango de 20 a 50 m/min.
3) Cuando se requiere una alta precisión de mecanizado y acabado superficial, se debe seleccionar una velocidad de avance más baja, generalmente dentro del rango de 20 a 50 m/min.
4) Durante los movimientos de la herramienta que no-cortan (desplazamiento rápido), especialmente al regresar al punto de referencia ("homing") en una distancia larga, se puede seleccionar la velocidad de avance máxima establecida por el sistema CNC de la máquina.
4. Determinación de la velocidad del husillo.
La velocidad del husillo debe seleccionarse en función de la velocidad de corte permitida y del diámetro de la pieza de trabajo (o herramienta). La fórmula de cálculo es:
n = 1000v / πD
v - Velocidad de corte (m/min), determinada por la durabilidad de la herramienta;
n - Velocidad del husillo (r/min);
D - Diámetro de la pieza o diámetro de la herramienta (mm).
La velocidad calculada del husillo (n) debe ajustarse en última instancia para que coincida con una configuración de velocidad disponible en la máquina herramienta (o el valor disponible más cercano) como se especifica en el manual de la máquina. En resumen, los valores de los parámetros de corte específicos deben determinarse utilizando un enfoque analógico basado en el rendimiento de la máquina herramienta, los manuales relevantes y la experiencia práctica. Al mismo tiempo, la velocidad del husillo, la profundidad de corte y la velocidad de avance deben equilibrarse entre sí para lograr parámetros de corte óptimos.
Fórmula de referencia:
[Imagen]
(I) Profundidad de corte (ap)
La distancia perpendicular entre la superficie mecanizada y la superficie aún por mecanizar se define como profundidad de corte. La profundidad de corte ($a_p$) es la profundidad medida perpendicular al plano de trabajo, pasando por el punto base del filo; representa la profundidad a la que la herramienta de torneado penetra en la pieza de trabajo durante cada movimiento de avance y, por lo tanto, también se la conoce como "profundidad de corte". Según esta definición, al girar longitudinalmente una superficie cilíndrica externa, la profundidad de corte se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Donde $a_p$=profundidad de corte (mm);
$d_w$=diámetro de la superficie de la pieza a mecanizar (mm);
$d_m$=diámetro de la superficie de la pieza mecanizada (mm).
Ejemplo 1: Dado un diámetro de superficie de pieza de trabajo de $\\Phi$95 mm a mecanizar; Si se gira hasta un diámetro de $\\Phi$90 mm en una sola pasada, calcule la profundidad de corte.
Solución: $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
(II) Alimentación ($f$)
El desplazamiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo en la dirección del movimiento de avance para cada revolución de la pieza de trabajo o herramienta.
Dependiendo de la dirección de avance, se clasifica en avance longitudinal y avance transversal; El avance longitudinal se refiere al avance a lo largo de la dirección de las guías de la mesa del torno, mientras que el avance transversal se refiere al avance perpendicular a la dirección de las guías de la mesa del torno.
(Nota) La velocidad de avance ($v_f$) se refiere a la velocidad instantánea de un punto seleccionado en el filo en relación con la pieza de trabajo durante el movimiento de avance.
$v_f=fn$
Donde $v_f$=velocidad de avance (mm/s);
$n$=velocidad del husillo (r/s);
avance $f$=(mm/s).
(III) Velocidad de corte ($v_c$)
La velocidad instantánea de un punto seleccionado en el filo en relación con la pieza de trabajo durante el movimiento de corte primario. La fórmula de cálculo es la siguiente:
$v_c=(\\pi d_w n) / 1000$
Donde $v_c$=velocidad de corte (m/min);
$d_w$=diámetro de la superficie de la pieza a mecanizar (mm);
$n$=velocidad de rotación de la pieza de trabajo (r/min). Los cálculos deben basarse en la velocidad máxima de corte; por ejemplo, al tornear, el cálculo utiliza el diámetro de la superficie a mecanizar, ya que en ese punto la velocidad es mayor y el desgaste de la herramienta es más rápido.
Ejemplo 2: Torneado del diámetro exterior de una pieza de trabajo con un diámetro de Φ60 mm; La velocidad del husillo del torno seleccionada es 600 r/min. Calcular vc.
Solución: vc=(π × dw × n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min
En la producción real, normalmente se conoce el diámetro de la pieza. La velocidad de corte se selecciona en función de factores como el material de la pieza de trabajo, el material de la herramienta y los requisitos de mecanizado; Esta velocidad luego se convierte en la velocidad del husillo del torno para ajustar la máquina, lo que da como resultado la siguiente fórmula:
n=(1000 × vc) / (π × dw)
Ejemplo 3: Torneado del diámetro exterior de una polea (Φ260 mm) en un torno horizontal CA6140; seleccione vc=90 m/min y calcule n.
Solución: n=(1000 × vc) / (π × dw)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 r/min
Después de calcular la velocidad del husillo, seleccione un valor cercano a los que figuran en la placa de identificación de la máquina; en este caso, seleccione n=100 r/min como velocidad real del torno.
III. Resumen:
Parámetros de corte
1. Profundidad de corte ap (mm): ap=(dw - dm) / 2 (mm)
2. Velocidad de avance f (mm/r)
3. Velocidad de corte vc (m/min): vc=π × d × n / 1000 (m/min)
n=1000 × vc / (π × d) (r/min)
