Когато обработвате стомана, чугун, големи форми или други трудни детайли, мощността на машината с ЦПУ се превръща във важно съображение при покупка.

Но изборът на CNC машина за тежко рязане не е толкова лесен, колкото закупуването на машината с най-висока мощност на шпиндела.

Машина с шпиндел от 30 kW не е автоматично по-добра за всяко тежко-приложение за рязане от машина с шпиндел от 20 kW.

Действителната производителност на рязане зависи от няколко фактора, работещи заедно:

• Мощност на шпиндела
• Въртящ момент на шпиндела
• Скорост на рязане
• Диаметър на инструмента
• Дълбочина на рязане
• Радиален ангажимент
• Скорост на подаване
• Скорост на отнемане на материала
• Твърдост на машината
• Стабилност на инструмента и държача

За купувачи, сравняващи CNC обработващ център, по-полезният въпрос е:

Колко натоварване при рязане всъщност изисква моят производствен процес и може ли машината да поддържа това натоварване непрекъснато?

Това е основата за избор на правилната мощност на CNC машината.

1. Какво всъщност означава мощността на машината с ЦПУ?

Когато производителят на CNC машина изброява мощността на шпиндела, числото обикновено се отнася до мощността, налична от шпиндела на машината.

Може да се изрази в:

kW

HP

Например шпиндел може да бъде определен като:

18,5 kW

или:

25 HP

Но оценката на мощността сама по себе си не ви казва как ще работи машината по време на тежко рязане.

Вие също трябва да знаете:

При каква скорост на шпиндела е налична номиналната мощност

Максимален въртящ момент на шпиндела

Непрекъсната мощност срещу-кратка продължителност

Крива на въртящия момент

Диапазон на скоростта на шпиндела

Това разграничение има значение, тъй като тежкото рязане често се извършва при относително ниски или умерени скорости на шпиндела.

Шпиндел, който осигурява висока мощност само при много високи обороти в минута, може да не осигури същата практическа производителност като шпиндел със силен въртящ момент при ниска{0}}скорост.

2. Мощността на шпиндела и въртящият момент на шпиндела са различни

Това е един от най-важните моменти при избора на CNC машина за тежко рязане.

Мощността описва скоростта, с която може да се извърши работа.

Въртящият момент описва наличната сила на въртене на шпиндела.

Връзката може да се изрази като:

P = T × n / 9550

където:

P=мощност на шпиндела в kW

T=въртящ момент на шпиндела в N·m

n=скорост на шпиндела в rpm

Това означава, че при по-ниски скорости на шпиндела машината може да изисква значителен въртящ момент, за да поддържа желаното натоварване при рязане.

Например тежката груба обработка с голям нож може да работи при относително ниски обороти, но изисква значителен въртящ момент на шпиндела.

Ето защо купувачът никога не трябва да сравнява мощността на машината с ЦПУ, без да провери въртящия момент на шпиндела.

3. Защо само максималният kW може да бъде подвеждащ

Помислете за две CNC машини.

Машина А

Максимална мощност на шпиндела: 22 kW

Максимална скорост: 18 000 об/мин

Умерен въртящ момент при-ниска скорост

Машина Б

Максимална мощност на шпиндела: 18,5 kW

Максимална скорост: 12 000 об./мин

По-висок въртящ момент-при ниски обороти

Ако вашето производство включва главно големи фрези, премахващи значителни количества стомана, машина B може да има характеристики, които са по-подходящи за приложението.

Това не означава, че една машина е универсално по-добра.

Това означава, че максималната мощност на шпиндела и максималните обороти трябва да бъдат оценени спрямо процеса на рязане.

За тежка обработка кривата на въртящия момент може да бъде по-информативна от основното число в kW.

4. Какво е тежко рязане?

„Тежко рязане“ може да означава различни неща в зависимост от приложението.

Обикновено включва по-големи натоварвания при рязане, причинени от комбинации от:

Голяма дълбочина на рязане

Голям радиален ангажимент

Голям диаметър на инструмента

Висока скорост на подаване

Трудни-за-обработване материали

Висока скорост на отнемане на материал

Например, грубата обработка на голям стоманен компонент с 63 mm фреза при значителна дълбочина на рязане е много различно приложение от довършителната обработка на алуминиев корпус с 10 mm челна фреза.

И двете са CNC фрезови.

Само един може да изисква значителен въртящ момент на шпиндела и мощност на машината.

Ето защо, преди да изберете мощност на CNC машина, определете какво означава тежко рязане за вашето производство.

5. Материалът има пряк ефект върху необходимата мощност на машината

Различните материали генерират различни натоварвания при рязане.

Алуминий

Алуминият често може да се обработва при относително високи скорости на рязане.

Основното изискване може да бъде висока скорост на отнемане на материал, а не екстремен въртящ момент на шпиндела.

Ето защо високоскоростният шпиндел може да бъде полезен, особено с по-малки инструменти.

Въглеродна стомана

Стоманата обикновено изисква по-голяма сила на рязане от алуминия.

За тежка груба обработка въртящият момент на шпиндела и твърдостта на машината стават по-важни.

Неръждаема стомана

Неръждаемата стомана може да създаде значителни натоварвания при рязане и топлина.

Геометрията на инструмента, скоростта на рязане, охлаждащата течност и евакуацията на стружките влияят върху необходимата производителност на машината.

Чугун

Чугунът може да генерира абразивно износване на инструмента и значителни натоварвания при рязане в зависимост от марката и работата.

За големи отливки твърдостта на машината и въртящият момент на шпиндела могат да станат важни фактори.

Следователно правилната мощност на CNC машината зависи както от материала, така и от условията на рязане.

6. Диаметърът на инструмента променя изискването за мощност

По-голям нож може да премахне повече материал на оборот, но също така променя натоварването при рязане върху шпиндела.

Например, сравнете:

12 мм крайна фреза

с:

63 мм челна фреза

63 mm фреза може да се използва за голямо отнемане на материал по време на груба обработка, но може да генерира значително по-големи сили на рязане.

Това означава, че изборът на шпиндел на CNC машина само според максималните обороти може да бъде подвеждащ.

Голям нож може да работи при много по-ниски обороти, като същевременно изисква значителен въртящ момент.

За тежка обработка винаги вземайте предвид:

Диаметър на инструмента + скорост на рязане + дълбочина на рязане + радиално зацепване

заедно.

7. Скоростта на отстраняване на материал е по-добър начин да мислите за намаляване на мощността

Един полезен начин за оценка на тежкото рязане е чрез степента на отнемане на материал (MRR).

Опростеното изчисление на фрезоването е:

MRR=Ap × Ae × Vf

където:

Ap=аксиална дълбочина на рязане

Ae=радиална ширина на рязане

Vf=скорост на подаване

С нарастването на тези стойности се увеличава и количеството отстранен материал за минута.

Необходимата мощност на рязане също се увеличава в зависимост от материала и условията на рязане.

Ето защо машина, която се представя добре с плитки довършителни проходи, може да се сблъска с агресивно грубо обработване.

Следователно, когато купувате CNC обработващ център, е полезно да дадете на производителя на машината вашите типични:

Диаметър на инструмента

Дълбочина на рязане

Радиален ангажимент

Скорост на подаване

Материал

вместо просто да каже:

— Трябва ни мощна машина.

8. Тежкото рязане изисква повече от мощност на шпиндела

Често срещана грешка при закупуване е да се приеме, че увеличаването на мощността на шпиндела решава всеки проблем с тежко-рязане.

Не става.

Тежкото рязане също изисква достатъчно:

Твърдост на машината

Конструкцията на машината трябва да издържа на силите на рязане.

Твърдост на шпиндела

Шпинделът и лагерите трябва да останат стабилни при натоварване.

Задържане на инструмента

Държачът на инструмента трябва да предава въртящ момент без прекомерно биене или движение.

Работно държане

Приспособлението трябва да държи детайла здраво.

Таблица и структура

Машината трябва да поддържа силите на рязане без прекомерни вибрации.

Ако структурата на машината не е достатъчно твърда, добавянето на мощност на шпиндела може просто да направи машината способна да прилага повече сила, без да подобрява стабилността на рязане.

Ето защо твърдостта на CNC машината е важна част от избора на тежка{0}}машина за рязане.

9. Как да разберете дали вашата машина има достатъчно мощност

Един практичен подход е да започнете със съществуващите условия на обработка.

запис:

Материал на детайла

Диаметър на инструмента

Скорост на рязане

Скорост на подаване

Аксиална дълбочина на рязане

Радиален ангажимент

Натоварване на шпиндела

Време за рязане

Живот на инструмента

Ако машината често достига много високо натоварване на шпиндела по време на вашите нормални груби операции, може да работите близо до практическия капацитет на шпиндела.

Но не правете веднага заключение, че имате нужда от по-голям шпиндел.

Високото натоварване на шпиндела може също да бъде причинено от:

Прекомерна дълбочина на рязане

Прекомерно радиално зацепване

Тъп инструментариум

Лоша геометрия на инструмента

Неправилна скорост на подаване

Деформация на инструмента

Слаба работа

Причината трябва да се установи, преди да изберете по-мощна CNC машина.

10. Натоварването на шпиндела е полезен производствен индикатор

Съвременните машини с ЦПУ обикновено предоставят информация-за натоварването на шпиндела чрез системата за управление.

По време на тежко рязане операторите могат да наблюдават дали шпинделът се доближава до практическата си граница на натоварване.

Например, ако една машина многократно работи близо до максималното си натоварване на шпиндела по време на нормално производство, това може да означава, че машината не е подходяща за процеса.

Въпреки това краткото пиково натоварване е различно от непрекъснатото тежко натоварване.

Това разграничение има значение.

Една машина може да понесе временно увеличаване на натоварването, като същевременно все още е неподходяща за непрекъснато високо{0}}натоварване.

Когато сравнявате спецификациите на машината с ЦПУ, попитайте дали цитираната мощност на шпиндела е:

Номинална мощност

Максимална мощност

Непрекъсната мощност

Кратка{0}}продължителна пикова мощност

Това може да предотврати недоразумения по време на покупката на машината.

11. Непрекъснатата мощност има значение за дълги цикли на груба обработка

Да предположим, че една форма изисква няколко часа груба обработка.

Машината трябва да поддържа стабилни условия на рязане през цялата операция.

Спецификация на шпиндела, която изглежда впечатляващо на хартия, може да не осигури същата практическа производителност при непрекъснато натоварване.

За тежка машинна обработка с дълъг- цикъл оценете:

Непрекъсната мощност на шпиндела

Непрекъснат въртящ момент

Охлаждане на шпиндела

Конструкция на лагера

Твърдост на машината

Термична стабилност

Това е особено важно за производствени среди, където циклите на груба обработка се изпълняват многократно през целия ден.

Производителят на машини с ЦПУ трябва да може да предостави съответната информация за производителността на шпиндела за сериозни-приложения за рязане.

12. Изисквания към мощността за големи челни мелници

Големите челни мелници са често срещан пример, при който купувачите трябва да гледат отвъд RPM.

Голям нож може да покрие широка повърхност бързо, но също така може да генерира значителни сили на рязане.

Да предположим, че обработвате голяма стоманена плоча, като използвате:

63 мм челна фреза

Машината може да работи при относително умерена скорост на шпиндела.

Важни фактори стават:

Дълбочина на рязане

Радиален ангажимент

Хранене на зъб

Брой вложки

Клас на материала

Въртящ момент на шпиндела

Твърдост на машината

Ето защо високо{0}}скоростният шпиндел не прави машината автоматично подходяща за фрезоване на големи чела.

Шпинделът трябва да има налични мощност и въртящ момент в диапазона, в който фрезата действително работи.

13. Тежкото рязане на алуминий може да бъде различно

Тежкото рязане не винаги означава ниски обороти.

Алуминият е добър пример.

Големи количества алуминий могат да бъдат отстранени бързо, тъй като алуминиевите сплави често поддържат относително високи скорости на рязане.

В тази ситуация машината може да се нуждае от:

Висока скорост на шпиндела

Адекватна мощност на шпиндела

Висока способност за подаване

Ефективна евакуация на чипа

Добро управление на охлаждащата течност или въздуха

Поради това високоскоростният обработващ център с ЦПУ може да бъде ценен за производството на алуминий, дори когато силите на рязане са по-ниски, отколкото при обработката на тежка стомана.

Машината трябва да бъде избрана според стратегията за отстраняване на материала, а не според общия етикет "тежко рязане".

14. Не забравяйте скоростта на подаване

Мощността на шпиндела е тясно свързана с това колко материал премахва машината за минута.

Ако увеличите:

Дълбочина на рязане

Ширина на рязане

Скорост на подаване

скоростта на отнемане на материала се увеличава.

Но ако шпинделът не може да поддържа достатъчна мощност и въртящ момент, машината може да изпита:

Повишено натоварване на шпиндела

Намаляване на оборотите

Бърборене

Счупване на инструмента

Лошо покритие на повърхността

Следователно мощността на машината с ЦПУ трябва да се оценява спрямо скоростта на подаване и ангажимента на рязане, който действително възнамерявате да използвате.

15. Мощността на машината и животът на инструмента са свързани

Повече мощност на шпиндела не означава автоматично по-дълъг живот на инструмента.

Ако параметрите на рязане са твърде агресивни, износването на инструмента може да се ускори дори когато машината има достатъчно мощност.

Животът на инструмента зависи от:

Материал

Скорост на рязане

Храна

Дълбочина на рязане

Геометрия на инструмента

Покритие на инструмента

охлаждаща течност

Стабилност на машината

Твърдата машина с достатъчна мощност позволява на режещия инструмент да работи по-близо до предвидените параметри.

Това може да подобри ефективността на производството, без просто да увеличава мощността на шпиндела.

16. Колко мощност на CNC машина ви е необходима?

Няма универсален номер на мощност-на шпиндела за „тежко рязане“.

Например малък обработващ център, използван за стоманени компоненти, може да работи ефективно с шпиндел в средата на-тийнейджърки kW.

Голяма{0}}машина за производство на калъпи или тежък-мощен портален обработващ център може да изисква значително повече мощност.

Правилното изискване зависи от процеса.

Практическата оценка трябва да включва:

Материал

↓

Диаметър на инструмента

↓

Скорост на рязане

↓

Дълбочина на рязане

↓

Радиален ангажимент

↓

Скорост на подаване

↓

Скорост на отнемане на материала

↓

Необходима мощност и въртящ момент на шпиндела

Този процес е много по-надежден от избора на машина само по kW на шпиндела.

17. Пример: Груба обработка на стомана

Помислете за стоманен компонент, който е грубо-обработен с голям карбиден нож.

Процесът изисква:

Голям диаметър на инструмента

Умерена скорост на шпиндела

Значителна аксиална дълбочина

Значително радиално зацепване

Висока скорост на подаване

Това е класически случай, при който въртящият момент на шпиндела и твърдостта на машината стават важни.

Ако машината има високи максимални обороти, но недостатъчен въртящ момент при необходимата скорост на рязане, увеличаването на скоростта на шпиндела може да не реши проблема.

Машината се нуждае от достатъчна мощност там, където фрезата действително работи.

Това е една от най-важните точки за обсъждане с доставчик на CNC машини.

18. Пример: Алуминиева високо-скоростна груба обработка

Сега помислете за голям алуминиев компонент.

Процесът може да използва:

Висока скорост на шпиндела

Малки или средни твърдосплавни крайни фрези

Висока скорост на подаване

Голяма скорост на отнемане на материал

В този случай машината може да се възползва от високо{0}}скоростен шпиндел с достатъчна мощност в по-високия диапазон на оборотите.

Следователно изискването за шпиндела е много различно от грубата обработка на тежка стомана.

Това илюстрира защо няма универсален отговор на:

„Колко kW трябва да има CNC машина?“

Отговорът зависи от това какво се очаква да реже машината.

19. Вертикалните, хоризонталните и порталните машини имат различни изисквания за мощност

Конфигурацията на машината също влияе върху дискусията за мощност.

Вертикален обработващ център

Вертикалният обработващ център се използва широко за общо фрезоване, пробиване, компоненти на матрици и механични части.

Подходящата мощност на шпиндела зависи от размера на детайла и стратегията на рязане.

Хоризонтален обработващ център

Хоризонталният обработващ център често се използва за производствена обработка и обработка с много-лице.

Тежко{0}}приложенията могат да се възползват от силен въртящ момент на шпиндела и твърдо работно захващане.

Портален обработващ център

Често се избира портален обработващ център за големи форми, матрици, структурни компоненти и извънгабаритни детайли.

Тук мощността на шпиндела трябва да се вземе предвид заедно с:

Голям размер на масата

Твърдост на машината

Структурна твърдост

Тегло на детайла

Дълги цикли на рязане

Гамата портални обработващи центрове на Dabai включва машини с голям{0}}формат, предназначени за значително по-големи детайли, така че изборът на шпиндел трябва да се оценява заедно с работната обвивка на машината и структурния дизайн.

20. Трябва ли винаги да избирате CNC машината с най-висока-мощност?

Не е задължително.

По-големият размер на вретеното може да увеличи покупната цена, без да осигури значими производствени ползи.

Ако вашата нормална машинна обработка използва:

Малки инструменти

Леки порязвания

Алуминий

Довършителни операции

шпинделът с много-висока мощност може да не подобри пропорционално производителността.

От друга страна, ако вашето производство включва:

Големи стоманени компоненти

Големи резци

Дълбоко грубо обработване

Високи скорости на отнемане на материал

Дълги непрекъснати цикли на рязане

недостатъчната мощност на шпиндела може да се превърне в сериозно ограничение.

Целта е шпинделът да съответства на действителния производствен процес.

21. Каква информация трябва да предоставите на производителя на машини с ЦПУ?

Ако искате препоръка за машина за тежко рязане, посочете нещо повече от името на вашия материал.

Един полезен спецификационен лист трябва да включва:

Клас на материала

Най-голям размер на детайла

Тегло на детайла

Типичен диаметър на инструмента

Максимален диаметър на инструмента

Скорост на рязане

Скорост на подаване

Аксиална дълбочина на рязане

Радиален ангажимент

Груба или довършителна обработка

Очаквани часове за обработка на ден

Необходим производствен обем

Например:

Материал: въглеродна стомана S45C
Инструмент: 63 мм твърдосплавна челна фреза
Дълбочина на рязане: 3 мм
Радиално зацепване: 40 мм
Производство: непрекъсната груба обработка

Тази информация дава на производителя на CNC машина нещо конкретно за оценка.

Много по-полезно е, отколкото просто да поискате „високо{0}}мощна CNC машина“.

22. Контролен списък за избор на мощност на CNC машина

Преди да закупите CNC машина за тежко рязане, проверете:

Окончателно: Изберете мощност за процеса на рязане, а не спецификационния лист

Правилната мощност на CNC машината за тежко рязане не може да се определи само от kW на шпиндела.

По-добър процес на подбор е:

Материал → Инструмент → Скорост на рязане → Диаметър на инструмента → Дълбочина на рязане → Радиално зацепване → Скорост на подаване → Скорост на отстраняване на материала → Мощност на шпиндела + въртящ момент

За алуминия високата скорост на шпиндела и високата способност за подаване може да са по-важни.

За стомана, неръждаема стомана и чугун въртящият момент на шпиндела, твърдостта на машината и стабилното захранване могат да станат по-важни по време на тежка груба обработка.

За големи фрези шпинделът се нуждае от полезен въртящ момент при оборотите в минута, при които тези фрези действително работят.

А за дългите производствени цикли непрекъснатата производителност на вретеното е по-важна от кратък-продължителен номер на пикова мощност.

Когато сравнявате CNC обработващ център, не питайте само:

"Колко kW е шпинделът?"

Попитайте:

„Колко мощност и въртящ момент са налични при условията на рязане, които действително използваме?“

Този въпрос ви дава много по-смислена основа за избор на CNC машина за тежко рязане.

Dabai Precision Machine Tool доставя вертикални обработващи центри, хоризонтални обработващи центри, портални обработващи центри и 5-осни обработващи центри с различни конфигурации на шпиндела. За тежко-приложение за рязане, машината може да бъде оценена според действителния материал на детайла, инструментална екипировка, параметри на рязане, захващане и производствени изисквания.