Kako izmjeriti silu rezanja u CNC obradi?

Mjerenje sile rezanja u CNC obradi ključni je aspekt koji izravno utječe na kvalitetu, učinkovitost i isplativost procesa proizvodnje. Kao dobavljač CNC obrade, iz prve sam ruke svjedočio važnosti točnog mjerenja sile rezanja i kako to može dovesti do boljih - optimiziranih operacija strojne obrade.

Zašto mjeriti silu rezanja u CNC obradi?

Prije nego što se zadubimo u metode mjerenja sile rezanja, važno je razumjeti zašto je to važno. Sila rezanja utječe na vijek trajanja alata, završnu obradu površine, točnost dimenzija i ukupnu produktivnost strojne obrade. Velike sile rezanja mogu dovesti do brzog trošenja alata, uzrokujući potrebu za čestim mijenjanjem alata. To ne samo da povećava troškove, već također ometa proces strojne obrade. Štoviše, prekomjerne sile rezanja mogu rezultirati lošom završnom obradom površine i netočnostima dimenzija u obrađenim dijelovima.

S druge strane, mjerenje i kontrola sile rezanja može pomoći u optimizaciji parametara rezanja kao što su brzina rezanja, posmak i dubina rezanja. Pronalaženjem optimalne kombinacije ovih parametara postižemo veću produktivnost, dulji vijek trajanja alata i kvalitetnije dijelove. Ovo je posebno važno uCNC obrada visoke preciznosti, gdje čak i najmanje odstupanje može dovesti do značajnih problema.

Metode mjerenja sile rezanja

Dinamometri

Dinamometri su jedna od najčešćih i točnih metoda za mjerenje sile rezanja. Djeluju tako da pretvaraju mehaničku silu koja djeluje tijekom rezanja u električni signal. Postoje različite vrste dinamometara, uključujući piezoelektrične, dinamometre za mjerenje naprezanja i dinamometre na bazi kapaciteta.

• Piezoelektrični dinamometri: Ovi dinamometri koriste piezoelektrične materijale koji stvaraju električni naboj kada su izloženi mehaničkom naprezanju. Poznati su po svojoj visokoj osjetljivosti, širokom frekvencijskom odzivu i sposobnosti mjerenja sila u više smjerova istovremeno. Piezoelektrični dinamometri često se koriste u primjenama brze obrade gdje je potrebno točno mjerenje sile u stvarnom vremenu.
• Dinamometri za mjerenje naprezanja: Dinamometri za mjerenje naprezanja mjere deformaciju konstrukcije uslijed primijenjene sile. Na strukturu su pričvršćeni mjerači naprezanja, a kako se konstrukcija deformira, otpor se na mjeračima naprezanja mijenja. Ta se promjena otpora zatim pretvara u električni signal proporcionalan primijenjenoj sili. Dinamometri s mjeračem naprezanja relativno su jeftini i mogu se koristiti u širokom rasponu primjena strojne obrade.
• Dinamometri temeljeni na kapacitetu: Dinamometri temeljeni na kapacitetu mjere promjenu kapaciteta između dviju elektroda zbog primijenjene sile. Promjena kapacitivnosti tada se pretvara u električni signal. Ovi su dinamometri prikladni za mjerenje malih sila s velikom preciznošću.

Alat - Držač - Integrirani senzori

Drugi pristup mjerenju sile rezanja je korištenje alata - držača - integriranih senzora. Ovi senzori ugrađeni su izravno u držač alata i mogu mjeriti sile koje djeluju na alat tijekom obrade. Integrirani senzori držača alata nude nekoliko prednosti, uključujući mjerenje sile u stvarnom vremenu na vrhu alata, smanjeno vrijeme postavljanja i mogućnost mjerenja sila u stvarnom okruženju obrade.

Jedna od ključnih prednosti integriranih senzora alata - držača je da mogu pružiti vrijedne informacije o procesu rezanja bez potrebe za dodatnom opremom. Ovo je posebno korisno uPrecizni CNC dijelovi za obraduproizvodnji, gdje je minimaliziranje vremena postavljanja i osiguravanje točnog mjerenja sile kritično.

Metode temeljene na snazi

Metode temeljene na snazi ​​procjenjuju silu rezanja mjerenjem potrošnje energije motora vretena. Odnos između sile rezanja i snage vretena temelji se na činjenici da je snaga potrebna za pogon vretena proporcionalna sili rezanja i brzini rezanja. Mjerenjem snage vretena i poznavanjem brzine rezanja može se procijeniti sila rezanja.

Metode temeljene na snazi ​​relativno su jednostavne i isplative. Ne zahtijevaju ugradnju dodatnih senzora na alatni stroj. Međutim, oni su manje precizni od dinamometra i senzora integriranih u držač alata, budući da na njih utječu čimbenici kao što su učinkovitost motora, gubici trenja i snaga potrebna za prevladavanje inercije.

Izazovi u mjerenju sile rezanja

Iako postoji nekoliko dostupnih metoda za mjerenje sile rezanja, postoje i neki izazovi povezani s tim mjerenjima.

• Čimbenici okoliša: Okolina obrade može imati značajan utjecaj na točnost mjerenja sile rezanja. Čimbenici kao što su temperatura, vibracije i rashladna tekućina mogu utjecati na performanse senzora i dinamometra. Na primjer, visoke temperature mogu uzrokovati toplinsko širenje senzora, što dovodi do pogrešaka u mjerenju.
• Kalibriranje: Precizna kalibracija neophodna je za pouzdana mjerenja sile rezanja. Dinamometri i senzori moraju se redovito kalibrirati kako bi se osiguralo da daju točne i dosljedne rezultate. Kalibracija može biti dugotrajan i skup proces, posebno za senzore visoke preciznosti.
• trošak: Trošak opreme za mjerenje sile rezanja može biti značajna prepreka za neke proizvođače. Dinamometri i senzori integrirani u držač alata mogu biti skupi, osobito oni s visokom preciznošću i mogućnostima mjerenja s više osi.

Primjena mjerenja sile rezanja u CNC obradi

Optimizacija procesa

Jedna od primarnih primjena mjerenja sile rezanja je optimizacija procesa. Mjerenjem sile rezanja proizvođači mogu odrediti optimalne parametre rezanja za određenu operaciju strojne obrade. Na primjer, ako je sila rezanja prevelika, posmak ili dubina rezanja mogu se smanjiti kako bi se smanjila sila i produžio vijek trajanja alata. Nasuprot tome, ako je sila rezanja premala, parametri rezanja mogu se prilagoditi za povećanje produktivnosti.

Praćenje stanja alata

Mjerenje sile rezanja također se može koristiti za praćenje stanja alata. Kako se alat troši, sila rezanja se povećava zbog povećanog trenja između alata i obratka. Praćenjem sile rezanja tijekom vremena, proizvođači mogu otkriti istrošenost alata i predvidjeti kada je alat potrebno zamijeniti. To pomaže spriječiti lomljenje alata i osigurati dosljednu kvalitetu dijelova.

Kontrola kvalitete

UPrototip CNC obradeproizvodnje, mjerenje sile rezanja može se koristiti kao alat za kontrolu kvalitete. Uspoređujući izmjerenu silu rezanja s očekivanim vrijednostima, proizvođači mogu identificirati potencijalne probleme kao što su pogrešan odabir alata, nepravilno stezanje izratka ili problemi s alatnim strojem. To omogućuje rano otkrivanje i ispravljanje problema, smanjujući vjerojatnost proizvodnje neispravnih dijelova.

Zaključak

Mjerenje sile rezanja u CNC obradi je složen, ali bitan zadatak koji nudi brojne prednosti. Kao dobavljač CNC obrade, razumijem važnost točnog mjerenja sile rezanja u postizanju visokokvalitetnih, učinkovitih i troškovno isplativih operacija strojne obrade. Bez obzira radi li se o upotrebi dinamometra, integriranih senzora alata - držača ili metoda temeljenih na snazi, proizvođači imaju nekoliko opcija za mjerenje sile rezanja.

Međutim, važno je biti svjestan izazova povezanih s mjerenjem sile rezanja, poput čimbenika okoline, kalibracije i troškova. Rješavanjem ovih izazova i korištenjem odgovarajućih metoda mjerenja, proizvođači mogu optimizirati svoje procese obrade, poboljšati vijek trajanja alata i osigurati kvalitetu svojih proizvoda.

Ako ste zainteresirani saznati više o tome kako mjerenje sile rezanja može koristiti vašim operacijama CNC strojne obrade ili ako tražite visokokvalitetne CNC strojno obrađene dijelove, potičem vas da nas kontaktirate radi rasprave o nabavi. Imamo stručnost i iskustvo da vam pomognemo pronaći najbolja rješenja za vaše specifične potrebe.

Reference

• Altintas, Y. (2000). Automatizacija proizvodnje: mehanika obrade metala, vibracije alatnih strojeva i CNC dizajn. Cambridge University Press.
• Stephenson, DA i Agapiou, JS (2006). Teorija i praksa rezanja metala. CRC Press.
• König, W. i Klocke, F. (1999). Tehnologija proizvodnje: knj. 1: Strojna obrada. Izdavačka kuća Springer.