Trong quá trình lập trình CNC, người lập trình phải xác định các thông số cắt cho từng nguyên công và đưa chúng vào chương trình dưới dạng hướng dẫn. Các thông số cắt này bao gồm tốc độ cắt, độ sâu cắt và tốc độ tiến dao, cùng nhiều thông số khác. Các phương pháp gia công khác nhau đòi hỏi phải lựa chọn các thông số cắt cụ thể phù hợp với từng quy trình.
1. Nguyên tắc lựa chọn thông số cắt
Trong quá trình gia công thô, mục tiêu chính thường là tối đa hóa năng suất; tuy nhiên, hiệu quả kinh tế và chi phí gia công cũng phải được xem xét. Đối với gia công bán tinh và gia công tinh, trọng tâm chuyển sang cân bằng hiệu quả cắt, khả năng kinh tế và chi phí gia công đồng thời đảm bảo chất lượng gia công cần thiết. Các giá trị số cụ thể cho các tham số này phải được xác định dựa trên thông số kỹ thuật của máy công cụ và sổ tay tham số cắt, bổ sung bằng kinh nghiệm thực tế.
Từ góc độ tuổi thọ và độ bền của dụng cụ, trình tự được khuyến nghị để chọn các tham số cắt như sau: đầu tiên xác định độ sâu cắt, tiếp theo là tốc độ tiến dao và cuối cùng là tốc độ cắt.
2. Xác định độ sâu cắt
Độ sâu cắt được xác định bởi độ cứng của máy công cụ, phôi và dụng cụ cắt. Với điều kiện là độ cứng của hệ thống cho phép, chiều sâu cắt lý tưởng nhất phải được đặt bằng tổng lượng dư gia công (loại bỏ phôi) của phôi; Cách tiếp cận này giảm thiểu số lượng đường chuyền cần thiết, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.
Nguyên tắc xác định chiều sâu cắt:
(1) Khi độ nhám bề mặt cần thiết của phôi nằm trong phạm vi Ra 12,5 μm đến 25 μm và dung sai gia công nhỏ hơn 5 mm đến 6 mm, quy trình gia công thô thường có thể được hoàn thành trong một lần duy nhất để đáp ứng các thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, nếu lượng cho phép gia công lớn, độ cứng của hệ thống xử lý không đủ hoặc máy công cụ không đủ công suất thì hoạt động có thể được chia thành nhiều lượt.
(2) Khi độ nhám bề mặt cần thiết nằm trong phạm vi Ra 3,2 μm đến 12,5 μm, quy trình nên được chia thành hai giai đoạn: gia công thô và gia công bán tinh. Việc lựa chọn chiều sâu cắt cho giai đoạn gia công thô tuân theo các nguyên tắc đã nêu ở trên. Sau khi gia công thô, phần dư thừa từ 0,5 mm đến 1,0 mm phải được để lại trên bề mặt phôi, sau đó sẽ được loại bỏ trong giai đoạn gia công bán tinh.
(3) Khi độ nhám bề mặt cần thiết nằm trong phạm vi Ra 0,8 μm đến 3,2 μm, quy trình nên được chia thành ba giai đoạn: gia công thô, gia công bán-tinh và gia công tinh. Đối với giai đoạn gia công bán tinh-, độ sâu cắt phải được đặt trong khoảng từ 1,5 mm đến 2 mm. Trong quá trình hoàn thiện, độ sâu cắt phải được đặt trong khoảng từ 0,3 mm đến 0,5 mm.
3. Xác định tốc độ nạp
Tốc độ tiến dao chủ yếu được lựa chọn dựa trên độ chính xác gia công cần thiết và độ nhám bề mặt của bộ phận, cũng như vật liệu của dụng cụ cắt và phôi. Tốc độ tiến dao tối đa bị giới hạn bởi độ cứng của máy công cụ và khả năng hoạt động của hệ thống cấp liệu của nó.
Nguyên tắc xác định tốc độ nạp:
1) Khi các yêu cầu về chất lượng của phôi có thể được đảm bảo, có thể chọn tốc độ tiến dao cao hơn để nâng cao hiệu quả sản xuất. Nói chung, giá trị trong phạm vi từ 100 đến 200 m/phút được chọn.
2) Khi thực hiện các thao tác cắt, gia công lỗ sâu hoặc sử dụng-các công cụ thép tốc độ cao, bạn nên chọn tốc độ tiến dao thấp hơn; thông thường, giá trị trong phạm vi từ 20 đến 50 m/phút được chọn.
3) Khi yêu cầu cao về độ chính xác gia công và độ nhám bề mặt, nên chọn tốc độ tiến dao thấp hơn; nói chung, giá trị trong phạm vi từ 20 đến 50 m/phút được chọn.
4) Trong quá trình-chuyển động không phải của dụng cụ cắt-đặc biệt là khi quay lại "điểm 0" trên một khoảng cách dài-có thể chọn tốc độ tiến dao tối đa được định cấu hình trong hệ thống CNC của máy công cụ.
4. Xác định tốc độ trục chính
Tốc độ trục chính nên được lựa chọn dựa trên tốc độ cắt cho phép và đường kính của phôi (hoặc dụng cụ cắt). Công thức tính toán như sau:
n = 1000v / πD
v - Tốc độ cắt (tính bằng m/phút), được xác định bởi độ bền của dụng cụ cắt;
n - Tốc độ trục chính (tính bằng vòng/phút);
D - Đường kính của phôi hoặc dụng cụ cắt (tính bằng mm).
Tốc độ trục chính được tính toán *n* cuối cùng phải được điều chỉnh để phù hợp với một trong các tốc độ khả dụng được liệt kê trong thông số kỹ thuật của máy công cụ hoặc tốc độ khả dụng gần nhất. Tóm lại, các giá trị cụ thể cho các tham số cắt phải được xác định dựa trên khả năng hoạt động của máy công cụ và hướng dẫn kỹ thuật liên quan, kết hợp với kinh nghiệm thực tế, thường sử dụng phương pháp tương tự. Hơn nữa, tốc độ trục chính, độ sâu cắt và tốc độ tiến dao phải hài hòa để đảm bảo khả năng tương thích lẫn nhau, từ đó thiết lập bộ thông số cắt tối ưu.
Công thức tham khảo:
(I) Độ sâu cắt (ap): Khoảng cách vuông góc giữa bề mặt được gia công của phôi và bề mặt chưa được gia công được xác định là độ sâu cắt. *Độ sâu cắt* ($a_p$) là lượng vật liệu được loại bỏ, được đo từ điểm tham chiếu trên lưỡi cắt theo hướng vuông góc với mặt phẳng làm việc. Nó thể hiện độ sâu mà dụng cụ tiện xuyên qua phôi trong mỗi lần tiến dao; do đó, nó còn được gọi là *độ sâu cắt*. Dựa trên định nghĩa này, khi thực hiện tiện dọc trên bề mặt hình trụ bên ngoài, chiều sâu cắt có thể được tính bằng công thức sau:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Trong đó: $a_p$ - độ sâu cắt (mm); $d_w$ - đường kính của bề mặt phôi *trước* gia công (mm);
$d_m$ - đường kính của bề mặt phôi *sau khi* gia công (mm).
**Ví dụ 1:** Cho một phôi có đường kính bề mặt ban đầu là $\\Phi 95$ mm, nếu nó được tiện một lần đến đường kính $\\Phi 90$ mm, hãy tính chiều sâu cắt.
**Giải pháp:** $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
**(II) Tốc độ nạp ($f$)**
Điều này đề cập đến độ dịch chuyển tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi gia công-được đo theo hướng chuyển động tiến dao-cho mỗi vòng quay hoàn chỉnh của phôi gia công hoặc dụng cụ. Tùy thuộc vào hướng của bước tiến, nó được phân loại thành *cấp dọc* và *cấp ngang*. Bước tiến dọc đề cập đến chuyển động tiến dao hướng dọc theo các ray dẫn hướng của bệ máy tiện, trong khi bước tiến ngang đề cập đến chuyển động tiến dao hướng vuông góc với các ray dẫn hướng của bệ máy tiện. (Lưu ý: *Tốc độ tiến dao* ($v_f$) đề cập đến vận tốc tức thời của một điểm đã chọn trên lưỡi cắt so với phôi trong quá trình chuyển động tiến dao.)
$v_f=f \\cdot n$
Trong đó: tốc độ nạp $v_f$ - (mm/s);
$n$ - tốc độ trục chính (r/s);
tốc độ nạp $f$ - (mm/vòng).
**(III) Tốc độ cắt ($v_c$)**
Điều này đề cập đến vận tốc tức thời của một điểm đã chọn trên lưỡi cắt so với phôi trong *chuyển động chính* (quay). Công thức tính toán như sau:
$v_c=(\\pi \\cdot d_w \\cdot n) / 1000$
Trong đó: tốc độ cắt $v_c$ - (m/phút);
$d_w$ - đường kính của bề mặt phôi *trước* gia công (mm);
$n$ - tốc độ quay của phôi (vòng/phút). Khi thực hiện tính toán, nên sử dụng tốc độ cắt tối đa làm điểm tham chiếu; ví dụ, trong quá trình tiện, các tính toán phải dựa trên đường kính của bề mặt được gia công, vì đây là nơi có vận tốc cao nhất và độ mòn dụng cụ xảy ra nhanh nhất. Ví dụ 2: Tiện đường kính ngoài của phôi có đường kính Φ60 mm. Tốc độ trục chính của máy tiện được chọn là 600 vòng/phút. Tính *v*c. Lời giải: *v*c=(π * d*w * n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/phút. Trong sản xuất thực tế, đường kính phôi thường là một đại lượng đã biết. Dựa trên các yếu tố như vật liệu phôi, vật liệu dụng cụ và yêu cầu gia công, tốc độ cắt cụ thể được chọn; tốc độ cắt này sau đó được chuyển đổi thành tốc độ trục chính của máy tiện tương ứng để tạo điều kiện cho việc điều chỉnh máy công cụ phù hợp. Chuyển đổi này mang lại công thức sau: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w). Ví dụ 3: Tiện đường kính ngoài của ròng rọc Φ260 mm trên máy tiện ngang CA6140. Tốc độ cắt (*v*c) là 90 m/phút được chọn. Tính *n*. Lời giải: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 vòng/phút. Khi tốc độ trục chính của máy tiện đã được tính toán, người ta nên chọn một giá trị từ bảng tên của máy gần nhất với kết quả tính toán; trong trường hợp này, n=100 vòng/phút được chọn làm tốc độ vận hành thực tế cho máy tiện. III. Tóm tắt: Thông số cắt 1. Độ sâu cắt (*a*p) (mm): *a*p=(*d*w - *d*m) / 2 (mm) 2. Tốc độ tiến dao (*f*) (mm/vòng) 3. Tốc độ cắt (*v*c) (m/phút): *v*c=π * d * n / 1000 (m/phút); n=1000 * *v*c / (π * d) (vòng/phút)
