I. Načela in vplivni dejavniki soslednega rezkanja in konvencionalnega rezkanja na CNC rezkalnih strojih
(A) Načela in sorodni vplivi rezkanja v soteski
Med obdelovalnim postopkom na CNC rezkalnem stroju je soplezno rezkanje specifična metoda rezkanja. Ko je smer vrtenja dela, kjer se rezkar dotika obdelovanca, enaka smeri podajanja obdelovanca, se to imenuje soplezno rezkanje. Ta metoda rezkanja je tesno povezana z mehanskimi strukturnimi značilnostmi rezkalnega stroja, zlasti z razdaljo med matico in vijakom. Pri sopleznem rezkanju se zaradi spreminjanja sile horizontalne komponente rezkanja in razdalje med vijakom in matico delovna miza in vijak premikata levo in desno. To periodično gibanje je pomembna težava pri sopleznem rezkanju, zaradi česar je gibanje delovne mize izjemno nestabilno. Poškodbe rezalnega orodja zaradi tega nestabilnega gibanja so očitne in zlahka se poškodujejo zobje rezalnega orodja.
Med obdelovalnim postopkom na CNC rezkalnem stroju je soplezno rezkanje specifična metoda rezkanja. Ko je smer vrtenja dela, kjer se rezkar dotika obdelovanca, enaka smeri podajanja obdelovanca, se to imenuje soplezno rezkanje. Ta metoda rezkanja je tesno povezana z mehanskimi strukturnimi značilnostmi rezkalnega stroja, zlasti z razdaljo med matico in vijakom. Pri sopleznem rezkanju se zaradi spreminjanja sile horizontalne komponente rezkanja in razdalje med vijakom in matico delovna miza in vijak premikata levo in desno. To periodično gibanje je pomembna težava pri sopleznem rezkanju, zaradi česar je gibanje delovne mize izjemno nestabilno. Poškodbe rezalnega orodja zaradi tega nestabilnega gibanja so očitne in zlahka se poškodujejo zobje rezalnega orodja.
Vendar pa ima tudi soplezno rezkanje svoje edinstvene prednosti. Smer sile navpične komponente rezkanja med sopleznim rezkanjem je pritisk obdelovanca na obdelovalno mizo. V tem primeru so drsenje in trenje med zobmi rezalnega orodja in obdelano površino relativno majhni. To je zelo pomembno za postopek obdelave. Prvič, koristno je zmanjšati obrabo zob rezalnega orodja. Zmanjšanje obrabe zob rezalnega orodja pomeni, da se lahko življenjska doba rezalnega orodja podaljša, kar zmanjša stroške obdelave. Drugič, to relativno majhno trenje lahko zmanjša pojav utrjevanja. Utrjevanje bo povečalo trdoto materiala obdelovanca, kar ni ugodno za nadaljnje postopke obdelave. Zmanjšanje utrjevanja pomaga zagotoviti kakovost obdelave obdelovanca. Poleg tega lahko soplezno rezkanje zmanjša tudi hrapavost površine, zaradi česar je površina obdelanega obdelovanca bolj gladka, kar je zelo ugodno za obdelavo obdelovancev z visokimi zahtevami glede kakovosti površine.
Treba je opozoriti, da ima uporaba sopleznega rezkanja določene pogojne omejitve. Ko je mogoče razdaljo med vijakom in matico delovne mize nastaviti na manj kot 0,03 mm, se prednosti sopleznega rezkanja bolje izkoristijo, saj je v tem primeru mogoče učinkovito nadzorovati problem gibanja. Poleg tega je soplezno rezkanje boljša izbira tudi pri rezkanju tankih in dolgih obdelovancev. Tanki in dolgi obdelovanci zahtevajo stabilnejše pogoje obdelave med postopkom obdelave. Navpična komponenta sile sopleznega rezkanja pomaga pritrditi obdelovanec in zmanjšati težave, kot je deformacija med postopkom obdelave.
(B) Načela in sorodni vplivi konvencionalnega rezkanja
Konvencionalno rezkanje je nasprotje rezkanja v vzpenjanju. Ko se smer vrtenja dela, kjer se rezkar dotika obdelovanca, razlikuje od smeri pomika obdelovanca, se to imenuje konvencionalno rezkanje. Pri konvencionalnem rezkanju je smer sile navpične komponente rezkalne komponente dvignjena, kar povzroči povečanje drsne razdalje med zobmi rezalnega orodja in obdelano površino ter povečanje trenja. To relativno veliko trenje bo povzročilo vrsto težav, kot sta povečana obraba rezalnega orodja in poslabšanje utrjevanja obdelane površine. Utrjevanje obdelane površine bo povečalo trdoto površine, zmanjšalo žilavost materiala in lahko vplivalo na natančnost in kakovost površine pri nadaljnjih obdelovalnih postopkih.
Konvencionalno rezkanje je nasprotje rezkanja v vzpenjanju. Ko se smer vrtenja dela, kjer se rezkar dotika obdelovanca, razlikuje od smeri pomika obdelovanca, se to imenuje konvencionalno rezkanje. Pri konvencionalnem rezkanju je smer sile navpične komponente rezkalne komponente dvignjena, kar povzroči povečanje drsne razdalje med zobmi rezalnega orodja in obdelano površino ter povečanje trenja. To relativno veliko trenje bo povzročilo vrsto težav, kot sta povečana obraba rezalnega orodja in poslabšanje utrjevanja obdelane površine. Utrjevanje obdelane površine bo povečalo trdoto površine, zmanjšalo žilavost materiala in lahko vplivalo na natančnost in kakovost površine pri nadaljnjih obdelovalnih postopkih.
Vendar ima tudi konvencionalno rezkanje svoje prednosti. Smer sile horizontalne komponente rezkanja pri konvencionalnem rezkanju je nasprotna smeri pomika obdelovanca. Ta lastnost omogoča, da se vijak in matica tesno prilegata. V tem primeru je gibanje delovne mize relativno stabilno. Pri rezkanju obdelovancev z neenakomerno trdoto, kot so ulitki in odkovki, kjer so na površini lahko trde obloge in druge kompleksne situacije, lahko stabilnost konvencionalnega rezkanja zmanjša obrabo zob rezalnega orodja. Pri obdelavi takšnih obdelovancev mora rezalno orodje prenesti relativno velike rezalne sile in kompleksne rezalne pogoje. Če je gibanje delovne mize nestabilno, se bo rezalno orodje še bolj poškodovalo, konvencionalno rezkanje pa lahko to situacijo do neke mere olajša.
II. Podrobna analiza značilnosti soslednega rezkanja in konvencionalnega rezkanja na CNC rezkalnih strojih
(A) Poglobljena analiza značilnosti soslednega rezkanja
- Spremembe debeline reza in postopka rezanja
Med soslednim rezkanjem se debelina reza vsakega zoba rezalnega orodja postopoma povečuje od majhnega do velikega. Ko se zob rezalnega orodja tik dotakne obdelovanca, je debelina reza enaka nič. To pomeni, da zob rezalnega orodja drsi po rezalni površini, ki jo je v začetni fazi pustil prejšnji zob rezalnega orodja. Šele ko zob rezalnega orodja zdrsne za določeno razdaljo po tej rezalni površini in debelina reza doseže določeno vrednost, zob rezalnega orodja dejansko začne rezati. Ta način spreminjanja debeline reza se bistveno razlikuje od običajnega rezkanja. Pri enakih pogojih rezanja ima ta edinstvena metoda začetka rezanja pomemben vpliv na obrabo rezalnega orodja. Ker ima zob rezalnega orodja pred začetkom rezanja drseč proces, je vpliv na rezalni rob rezalnega orodja relativno majhen, kar je koristno za zaščito rezalnega orodja. - Rezalna pot in obraba orodja
V primerjavi s konvencionalnim rezkanjem je pot, ki jo zobje rezalnega orodja prepotujejo po obdelovancu med soslednim rezkanjem, krajša. To je zato, ker metoda rezanja soslednega rezkanja omogoča bolj neposredno kontaktno pot med rezalnim orodjem in obdelovancem. V takih okoliščinah in pod enakimi pogoji rezanja je obraba rezalnega orodja pri soslednem rezkanju relativno majhna. Vendar je treba opozoriti, da sosledno rezkanje ni primerno za vse obdelovance. Ker zobje rezalnega orodja vsakič začnejo rezati s površine obdelovanca, sosledno rezkanje ni primerno, če je na površini obdelovanca trda koža, kot so nekateri obdelovanci po ulivanju ali kovanju brez obdelave. Ker je trdota trde kože relativno visoka, bo imela relativno velik vpliv na zobe rezalnega orodja, pospešila obrabo rezalnega orodja in ga lahko celo poškoduje. - Rezalna deformacija in poraba energije
Povprečna debelina reza pri soslednem rezkanju je velika, zaradi česar je deformacija rezanja relativno majhna. Majhna deformacija rezanja pomeni, da je porazdelitev napetosti in deformacije obdelovanca med postopkom rezanja bolj enakomerna, kar zmanjšuje težave pri obdelavi, ki jih povzroča lokalna koncentracija napetosti. Hkrati je v primerjavi s konvencionalnim rezkanjem poraba energije pri soslednem rezkanju manjša. To je zato, ker je porazdelitev rezalne sile med rezalnim orodjem in obdelovancem pri soslednem rezkanju bolj razumna, kar zmanjšuje nepotrebne izgube energije in izboljšuje učinkovitost obdelave. V obsežni proizvodnji ali obdelovalnih okoljih z zahtevami po porabi energije ima ta značilnost soslednega rezkanja pomemben ekonomski pomen.
(B) Poglobljena analiza značilnosti konvencionalnega rezkanja
- Stabilnost gibanja delovne mize
Med konvencionalnim rezkanjem, ker je smer vodoravne rezalne sile, ki jo rezkalnik izvaja na obdelovanec, nasprotna smeri pomika obdelovanca, vijak in matica delovne mize lahko vedno tesno držita eno stran navoja. Ta lastnost zagotavlja relativno stabilnost gibanja delovne mize. Med postopkom obdelave je stabilno gibanje delovne mize eden ključnih dejavnikov, ki zagotavljajo natančnost obdelave. V primerjavi z rezkanjem v vzponu se med rezkanjem v vzponu, ker je smer vodoravne rezkalne sile enaka smeri pomika obdelovanca, ko je sila, ki jo zobje rezalnega orodja izvajajo na obdelovanec, relativno velika, zaradi obstoja razmika med vijakom in matico delovne mize, delovna miza premika gor in dol. To gibanje ne le moti stabilnost procesa rezanja, vpliva na kakovost obdelave obdelovanca, ampak lahko tudi resno poškoduje rezalno orodje. Zato je v nekaterih scenarijih obdelave z visokimi zahtevami glede natančnosti obdelave in strogimi zahtevami glede zaščite orodja prednost stabilnosti konvencionalnega rezkanja bolj primerna izbira. - Kakovost obdelane površine
Med konvencionalnim rezkanjem je trenje med zobmi rezalnega orodja in obdelovancem relativno veliko, kar je pomembna značilnost konvencionalnega rezkanja. Relativno veliko trenje bo povzročilo resnejši pojav utrjevanja obdelane površine. Utrjevanje obdelane površine bo povečalo trdoto površine, zmanjšalo žilavost materiala in lahko vplivalo na natančnost in kakovost površine pri nadaljnjih obdelovalnih postopkih. Na primer, pri nekaterih obdelovalnih postopkih, ki zahtevajo naknadno brušenje ali visoko precizno montažo, lahko hladno trda površina po konvencionalnem rezkanju zahteva dodatne postopke obdelave za odstranitev hladno trde plasti in s tem izpolnitev zahtev obdelave. Vendar pa se lahko v nekaterih posebnih primerih, na primer kadar obstaja določena zahteva glede trdote površine obdelovanca ali ko nadaljnji obdelovalni postopek ni občutljiv na hladno trdo površinsko plast, uporabi tudi ta značilnost konvencionalnega rezkanja.
III. Strategije izbire soslednega in konvencionalnega rezkanja pri dejanski obdelavi
Pri dejanski obdelavi s CNC rezkalnimi stroji je treba pri izbiri med soslednim ali konvencionalnim rezkanjem celovito upoštevati več dejavnikov. Najprej je treba upoštevati značilnosti materiala obdelovanca. Če je trdota materiala obdelovanca relativno visoka in je na površini trda plast, kot so nekateri ulitki in odkovki, je konvencionalno rezkanje morda boljša izbira, saj lahko do neke mere zmanjša obrabo rezalnega orodja in zagotovi stabilnost procesa obdelave. Če pa je trdota materiala obdelovanca enakomerna in so zahteve glede kakovosti površine visoke, kot je na primer pri obdelavi nekaterih preciznih mehanskih delov, ima sosledno rezkanje več prednosti. Učinkovito lahko zmanjša hrapavost površine in izboljša kakovost površine obdelovanca.
Pri dejanski obdelavi s CNC rezkalnimi stroji je treba pri izbiri med soslednim ali konvencionalnim rezkanjem celovito upoštevati več dejavnikov. Najprej je treba upoštevati značilnosti materiala obdelovanca. Če je trdota materiala obdelovanca relativno visoka in je na površini trda plast, kot so nekateri ulitki in odkovki, je konvencionalno rezkanje morda boljša izbira, saj lahko do neke mere zmanjša obrabo rezalnega orodja in zagotovi stabilnost procesa obdelave. Če pa je trdota materiala obdelovanca enakomerna in so zahteve glede kakovosti površine visoke, kot je na primer pri obdelavi nekaterih preciznih mehanskih delov, ima sosledno rezkanje več prednosti. Učinkovito lahko zmanjša hrapavost površine in izboljša kakovost površine obdelovanca.
Pomembna dejavnika sta tudi oblika in velikost obdelovanca. Pri tankih in dolgih obdelovancih soplezno rezkanje pomaga zmanjšati deformacijo obdelovanca med postopkom obdelave, ker lahko navpična komponenta sile sopleznega rezkanja obdelovanec bolje pritisne na delovno mizo. Pri nekaterih obdelovancih s kompleksnimi oblikami in velikimi velikostmi je treba celovito upoštevati stabilnost gibanja delovne mize in obrabo rezalnega orodja. Če so zahteve po stabilnosti gibanja delovne mize med postopkom obdelave relativno visoke, je lahko konvencionalno rezkanje ustreznejša izbira; če se več pozornosti nameni zmanjšanju obrabe rezalnega orodja in izboljšanju učinkovitosti obdelave ter pod pogoji, ki ustrezajo zahtevam obdelave, se lahko razmisli o sopleznem rezkanju.
Poleg tega bo na izbiro soslednega in konvencionalnega rezkanja vplivala tudi mehanska zmogljivost rezkalnega stroja. Če je mogoče razdaljo med vijakom in matico rezkalnega stroja natančno nastaviti na relativno majhno vrednost, na primer manj kot 0,03 mm, se lahko prednosti soslednega rezkanja bolje izkoristijo. Če pa je mehanska natančnost rezkalnega stroja omejena in problema z razdaljo ni mogoče učinkovito nadzorovati, je lahko konvencionalno rezkanje varnejša izbira, da se izognemo težavam s kakovostjo obdelave in poškodbam orodja zaradi premikanja delovne mize. Skratka, pri obdelavi s CNC rezkalnimi stroji je treba ustrezno metodo rezkanja, soslednega ali konvencionalnega rezkanja, razumno izbrati glede na specifične zahteve obdelave in pogoje opreme, da se doseže najboljši učinek obdelave.