Kalkulator obrotów toczenia (tokarka)

Toczenie: dlaczego właściwa liczba przesuwa się w trakcie skrawania

Toczenie to jedyna operacja, w której średnica wyznaczająca Twoją prędkość zmienia się w sposób ciągły w trakcie skrawania. Na frezarce średnica narzędzia jest stała przez cały dzień; na tokarce obraca się przedmiot obrabiany, więc każde przejście zbierające materiał zmniejsza średnicę — a mniejsza średnica przy tych samych obrotach oznacza niższą prędkość skrawania na ostrzu. Zacznij przejście zgrubne z prawidłową prędkością na pręcie 60 mm, a zanim zejdziesz do 40 mm, krawędź będzie pracować o jedną trzecią wolniej, niż zamierzałeś — i właśnie dlatego jakość powierzchni często pogarsza się pod koniec długiego przejścia na maszynach konwencjonalnych.

Stała prędkość skrawania i pułapka czekająca w osi

Tokarki CNC rozwiązują to stałą prędkością skrawania powierzchni, czyli G96 na większości sterowań: programujesz prędkość skrawania, jakiej chcesz, a maszyna nieustannie koryguje obroty w miarę zmiany średnicy. Działa to znakomicie do momentu, w którym planujesz w kierunku osi, ponieważ gdy średnica zbliża się do zera, wymagane obroty zbliżają się do nieskończoności. Po to właśnie jest ograniczenie obrotów — ma je każde sterowanie i jego ustawienie nie jest opcjonalne. Zapomnij o nim, a wrzeciono rozpędzi się do maksimum, gdy narzędzie dojedzie do środka, z częścią, która może nie być wyważona na takie obroty. Na tokarce konwencjonalnej nie ma G96 w ogóle, więc dobierz prędkość do średnicy, przy której spędzisz większość przejścia, i koryguj ją ze słuchu w miarę jej spadania.

Posuw na obrót, a nie na ząb

Frezowanie liczy posuw na ząb, ponieważ przez strefę skrawania przechodzi kilka zębów. Toczenie ma jedno ostrze, więc posuw wyraża się na obrót: Vf = f × n, gdzie f to milimetry drogi narzędzia na każdy pełny obrót przedmiotu obrabianego. Ta jedna liczba robi dla jakości Twojej powierzchni więcej niż cokolwiek innego, co możesz zmienić. Typowy posuw zgrubny mieści się w okolicach 0,2 do 0,4 mm na obrót, a wykończeniowy 0,05 do 0,15, ale prawdziwym ograniczeniem jest promień naroża płytki, o którym mowa poniżej.

Promień naroża: jakość powierzchni bierze się z geometrii, a nie ze zwalniania

Najbardziej użyteczna zależność w toczeniu mówi, że chropowatość powierzchni rośnie z kwadratem posuwu i maleje wraz z promieniem naroża płytki. Zmniejsz posuw o połowę, a jakość powierzchni poprawi się mniej więcej czterokrotnie; przejdź na większy promień naroża, a poprawi się, nie kosztując Cię ani chwili czasu. Dlatego kiepskiej powierzchni tak rzadko naprawia się zmniejszeniem obrotów — ludzie próbują tego najpierw, bo wydaje się to ostrożne, ale to nie obroty zostawiają ślady. Praktyczna reguła mówi, żeby na przejściu wykończeniowym utrzymywać posuw poniżej mniej więcej połowy promienia naroża. Większy promień spycha jednak siły skrawania w bok, w przedmiot obrabiany, więc przy długiej smukłej części może powodować drgania albo odpychać część od narzędzia, i tam właśnie zaczyna się wymiana korzyści w drugą stronę.

Sztywność: wysunięcie jest wrogiem także na tokarce

Przedmiot wystający daleko z uchwytu zachowuje się jak trampolina, a ugięcie rośnie z sześcianem długości. Podwojenie wysunięcia czyni część mniej więcej ośmiokrotnie bardziej podatną, i dlatego smukły wałek toczy się pięknie przy uchwycie, a dalej zaczyna drgać i zbiegać się stożkowo. Wszystko, co długie, podeprzyj kłem albo podtrzymką zamiast zmniejszać swoje wartości, ponieważ podatne mocowanie nie stanie się sztywne dlatego, że skrawasz wolno. To samo dotyczy narzędzia: wytaczak sięgający głęboko w otwór jest najbardziej podatnym elementem w całej maszynie i tam zwykłą odpowiedzią jest krótszy albo grubszy wytaczak, a nie lżejsze skrawanie.

Przecinanie, czyli operacja, która karze za zgadywanie

Przy przecinaniu liczby mają największe znaczenie, a wyrozumiałości jest najmniej. Narzędzie jest wąskie, zakopane z obu stron, nie ma dokąd odprowadzić wióra i skrawa w kierunku średnicy, która nieustannie maleje — wszystkie tryby awarii toczenia naraz. Uruchom stałą prędkość skrawania, a narzędzie rozpędzi się do limitu obrotów w chwili oddzielania części. Zbyt lekki posuw sprawia, że narzędzie ociera i umacnia zgniotowo materiał przed sobą, i to zwykły powód, dla którego przecinak nagle zahacza i pęka. Podane tutaj wartości to punkty wyjścia dla normalnego skrawania na średnicy zewnętrznej; przy przecinaniu trzymaj narzędzie krótko, ustaw je dokładnie na wysokości osi, posuwaj zdecydowanie, a nie nieśmiało, i zwalniaj wrzeciono w miarę zbliżania się do środka.

Dlaczego to średnica przedmiotu określa obroty

Prędkość skrawania to szybkość, z jaką materiał przesuwa się względem ostrza narzędzia. Na tokarce jest to powierzchnia przedmiotu obrabianego, więc n = (Vc × 1000) / (π × Ø_przedmiotu). Oznacza to również, że właściwe obroty zmieniają się w trakcie skrawania: przetoczenie pręta z 40 mm do 20 mm podwaja właściwą prędkość. Tokarki CNC automatyzują to jako stałą prędkość skrawania powierzchni (G96); na tokarce konwencjonalnej obroty trzeba zwiększać w miarę zmniejszania się średnicy.