Как подобрать параметры работы токарного станка при обработке древесины
Технические вопросы, связанные с обработкой на токарных станках – автоматических, ручных и с ЧПУ – вместе называются параметрами токарной обработки.
Они отражаются на времени, необходимом для изготовления детали, качестве поверхности, точности точения и износе токарных лезвий.
Каждый из этих параметров следует учитывать при работе на деревообрабатывающем токарном станке – как ради достижения ожидаемого качества изготавливаемого элемента, так и ради безопасности оператора.
Технологические параметры токарной обработки древесины
Как и в случае с другими процессами резания, перед запуском станка – традиционного или с числовым программным управлением – необходимо установить его рабочие параметры. Наиболее важные из них:
- скорость вращения (n) – определяет скорость, с которой токарная головка вращает закрепленную на ней заготовку детали. Выражается в оборотах в минуту (об/мин или RPM – от англ. Rounds Per Minutes);
- подача (f) – определяет перемещение ножа за время, необходимое головке для совершения одного полного оборота. Выражается в миллиметрах на оборот (мм/об). Этот параметр еще иногда называют «рабочим ходом»;
- скорость подачи (vf) – определяет скорость, с которой лезвие движется вдоль обрабатываемого на токарном станке элемента (движение подачи);
- глубина резания (ap) – определяет глубину, на которую токарное лезвие входит в объект, снимая материал (т.е. разница между диаметрами первоначальной и обработанной поверхностей). Эта величина выражается в миллиметрах;
- скорость резания (vc) – определяет расстояние, проходимое вращающимся лезвием относительно обрабатываемого материала за единицу времени. Выражается в миллиметрах в минуту (мм/мин);
- мощность (Pc) – определяет мощность, необходимую для эффективного преодоления сил трения и эффективного удаления материала режущей кромкой или вращающимся лезвием. Выражается в ваттах и киловаттах;
- сила резания (Fc) – определяет силу, действующую на режущий инструмент и заготовку;
- крутящий момент (Mc) – выражается в ньютон-метрах (Нм).
Еще один параметр, который иногда рассматривается как зависящий от скорости подачи, — это время токарного станка (выраженное в минутах). Он определяет, насколько быстро удаляется лишний материал с поверхности заготовки. Он включает в себя, среди прочего, такие параметры, как:
- длина прохода инструмента;
- скорость подачи;
- скорость вращения;
- количество проходов режущего инструмента по обрабатываемой поверхности.
Этот комплексный параметр помогает определить, насколько быстро токарный объект приобретет ожидаемую форму или будет завершен этап обработки (черновая, формообразующая или чистовая) , что помогает более эффективно использовать рабочее время инструментов и, в случае токарных станков с ЧПУ, достаточно точно определить время, необходимое для выполнения конкретного этапа работы.
Как подобрать параметры токарной обработки древесины?
Ключевым шагом при выборе параметров токарной обработки является знание свойств обрабатываемого материала. Правильная настройка перед началом работы очень важна для безопасности и эффективности работы станка.
Опытный специалист должен подобрать подходящие параметры токарной обработки, в том числе по критериям:
- породы обрабатываемой древесины и её физических свойств;
- общей обрабатываемости конкретного материала (с учетом характеристик твердости);
- используемой режущей кромки (ножи или токарные сверла, выбранные для работы с конкретным материалом и позволяющие достичь ожидаемой глубины или эффективности резания);
- условий обработки (например, качество обрабатываемого материала, отсутствие дефектов древесины, сучков, трещин, устойчивости крепления токарного изделия на шпинделе);
- параметров работы станка,
- этапа обработки.
При выборе параметров токари часто используют уже готовые данные – так называемый «выбор из каталога». Это помогает упорядочить работу и определить исходные значения – как относительно самой токарной обработки, так и выбора подходящих инструментов.
Расчет параметров резания во время токарной обработки на основе наблюдений за обрабатываемым материалом и работой устройства, например рабочей подачи или других параметров обработки, помогает установить целевые значения.
Стоит добавить, что при работе на токарных автоматах, требующих ручного управления, параметры токарной обработки чаще всего корректируются оператором, исходя из каталожных данных, опыта и наблюдения за процессом резания.
В случае токарных станков с ЧПУ, автоматика оказывает большую поддержку, помогая определить соответствующие рабочие параметры. Кроме того, благодаря сбору данных с помощью различных типов датчиков она может изменять рабочие параметры, чтобы наилучшим образом реализовать процесс токарной обработки с числовым программным управлением.
Черновая, формообразующая или чистовая обработка – какие параметры токарной обработки выбрать?
Процесс обработки – будь то фрезерование, токарная обработка или шлифование – делится на четыре основных этапа:
- черновая (предварительная) механическая обработка, направленная на удаление лишнего материала и получение аналогичной формы объекта;
- механическая обработка средней точности, ориентированная на придание заготовке предварительной формы;
- точная обработка (иногда называемая «прецизионной»), направленная на придание объекту окончательной формы;
- очень точная («чистовая») обработка, при которой с поверхности обрабатываемого объекта удаляются следы переходов режущей кромки. Чаще всего это осуществляется с помощью абразивных инструментов (например, станков с ЧПУ и автоматических шлифовальных машин).
Разумеется, в зависимости от обрабатываемого материала или ожиданий относительно качества поверхности, этих стадий может быть больше (как в списке, описывающем параметры различных стадий токарной обработки древесины ниже).
Каждый из них требует использования разных параметров точения, а иногда и разных типов лезвий или токарных фрез. Различны и ожидания относительно качества получаемой поверхности – если при черновой обработке явные следы режущего инструмента являются нормой, то такие следы после очень точной или прецизионной обработки указывают на неправильный выбор параметров или лезвия.
При условии правильного подбора инструмента для типа обрабатываемого материала рекомендуется на различных этапах обработки поддерживать следующие параметры точения (соответственно рабочей подачи и глубины резания):
- очень грубая обработка: >0,7 об/мин/8-20 мм;
- черновая обработка: 0,5-1,5 об/мин/6-15 мм;
- пост-черновая обработка: 0,4-1 об/мин/3-10 мм;
- обработка средней точности: 0,2-0,5 об/мин/1,5-4 мм;
- чистовая обработка: 0,1-0,3 об/мин/0,5-2 мм;
- прецизионная обработка: 0,05-0,15 об/мин/0,25-2 мм.
Короче говоря: чем выше точность, тем медленнее должно быть вращение.
Выбор параметров резания при точении заготовки и износ лезвия
Выбор подходящих параметров токарной обработки напрямую влияет на срок службы токарных инструментов. Помимо свойственного каждому лезвию механического износа (истирания), возникающего в результате механической обработки поверхности, даже при выборе идеальных параметров резания, существуют причины, вызывающие преждевременную потерю его свойств. Это:
- адгезия – т.е. накопление «наростов» обрабатываемого материала, отвердевшей смолы на лезвиях. Это снижает эффективность работы (нежелательный материал забивает режущие кромки и, как следствие, они контактируют с обрабатываемой поверхностью), а также отрицательно влияет на качество поверхности. Эта проблема чаще всего возникает при слишком низкой скорости резания.
- окисление и диффузия – т.е. осаждение атомов обрабатываемого материала на режущей кромке в результате воздействия высокой температуры. Это снижает эффективность токарной обработки и может привести к преждевременному затуплению инструмента. Чаще всего это происходит, когда скорость вращения слишком высока или заготовка не не охлаждается должным образом.
Выбор подходящих параметров резания или инструментов во время токарной обработки (с ЧПУ или традиционных) имеет решающее значение, как для эффективности, так и для качества работы.
