Избирането на правилната скорост на шпиндела на CNC не е толкова просто, колкото намирането на максималните обороти в минута, посочени в спецификацията на машината.

Машината с ЦПУ може да има шпиндел с 12 000, 15 000 или дори 20 000 оборота в минута, но това не означава, че машината трябва да работи с максимална скорост за всеки материал.

Правилната скорост на шпиндела зависи от няколко фактора, работещи заедно:

• Материал на детайла
• Материал на режещия инструмент
• Диаметър на инструмента
• Скорост на рязане
• Операция по обработка
• Дълбочина на рязане
• Скорост на подаване
• Твърдост на машината
• Необходимо покритие на повърхността

Ето защо правилната скорост на CNC шпиндела за алуминий може да бъде напълно различна от подходящата скорост за въглеродна стомана или неръждаема стомана.

За купувачите и машинистите по-полезният въпрос не е:

„Колко RPM може да достигне тази CNC машина?“

това е:

„Каква скорост на шпиндела може да използва тази машина ефективно за материалите и инструментите, които всъщност използваме?“

1. Скоростта на шпиндела и скоростта на рязане не са едно и също нещо

Това е първото разграничение, което трябва да разберете.

Скоростта на шпиндела обикновено се изразява в обороти в минута:

RPM

Той ви казва колко бързо се върти шпинделът.

Скоростта на рязане описва относителната скорост между режещия ръб и повърхността на детайла, обикновено изразена в:

m/min или SFM

Тези две стойности са свързани чрез диаметъра на инструмента.

За метрична обработка общото изчисление е:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

където:

n=скорост на шпиндела в rpm

Vc=скорост на рязане в m/min

D=диаметър на инструмента в mm

Това означава, че една и съща скорост на рязане може да изисква много различни скорости на шпиндела в зависимост от диаметъра на инструмента.

Например, малка челна фреза може да изисква много по-високи обороти в минута от голяма челна фреза, дори когато обработва същия алуминиев компонент.

Ето защо казвайки:

„Алуминият трябва да се обработва при 10 000 оборота в минута“

не е технически значимо без познаване на диаметъра на инструмента и условията на рязане.

2. Защо един и същи материал може да изисква различни скорости на шпиндела

Да предположим, че обработвате алуминий.

6 мм карбидна челна фреза и 50 мм челна фреза няма да използват една и съща скорост на шпиндела.

По-малкият нож обикновено може да работи с много по-висока скорост на въртене.

По-големият нож покрива повече разстояние на оборот, така че необходимите обороти в минута са по-ниски за същата скорост на рязане.

Например, ако препоръчителната скорост на рязане е 300 m/min:

За 10 mm инструмент:

n ≈ 9 550 об./мин

За 50 mm инструмент:

n ≈ 1910 об./мин

Материалът не се промени.

Диаметърът на инструмента се промени.

Ето защо изборът на скорост на шпиндела на CNC трябва винаги да започва с режещия инструмент и материала, а не с максималните обороти на машината.

3. Как да изберете CNC скорост на шпиндела за алуминий

Алуминият обикновено се свързва с високо{0}}скоростна CNC обработка, тъй като много алуминиеви сплави могат да се обработват при относително високи скорости на рязане.

Но точната скорост на CNC шпиндела за алуминий зависи от:

Алуминиева сплав

Инструментален материал

Диаметър на инструмента

Брой флейти

Операция по рязане

охлаждаща течност

Твърдост на машината

Например, малка карбидна челна фреза, използвана за довършителна обработка на алуминиев корпус, може да работи при значително по-високи обороти в минута, отколкото голяма челна фреза, използвана за груба обработка.

Високата скорост на шпиндела може да бъде особено полезна, когато:

Използване на инструменти с малък{0}}диаметър

Обработка на тънки стени

Довършителни алуминиеви повърхности

Отстраняване на материал от сложни джобове

Максималната скорост на шпиндела обаче не е автоматично целта.

Ако машината достигне 18 000 оборота в минута, но избраният инструмент и условията на рязане изискват 8 000 оборота в минута, работата при 18 000 оборота в минута просто защото машината може да го направи не е предимство.

4. Как да изберете CNC скорост на шпиндела за въглеродна стомана

Въглеродната стомана обикновено изисква различен подход на обработка.

Препоръчителната скорост на рязане обикновено е по-ниска, отколкото за много алуминиеви приложения, особено когато се използват конвенционални твърдосплавни инструменти и се извършват по-тежки срезове.

За CNC скорост на шпиндела за стомана вземете предвид:

Степен на стомана

Инструментален материал

Покритие на инструмента

Диаметър на инструмента

Груба или довършителна обработка

Дълбочина на рязане

Твърдост на машината

Тежката механична обработка на стомана също може да доведе до значително натоварване върху шпиндела и конструкцията на машината.

Това означава, че въртящият момент на шпиндела става все по-важен.

Машина с изключително високи обороти може да не е най-добрият избор, ако вашето производство е доминирано от груба обработка на тежка стомана.

Например фреза с голям-диаметър, която премахва значителен материал, може да работи при относително ниски обороти, като същевременно изисква висок въртящ момент на шпиндела.

Това е една от причините купувачите да сравняват заедно скоростта на шпиндела и въртящия момент на шпиндела, когато избират CNC обработващ център.

5. Неръждаемата стомана изисква повече грижи

Неръждаемата стомана е един от материалите, при които лошите параметри на рязане могат бързо да създадат проблеми.

В зависимост от качеството и условията на обработка, прекомерната топлина или триене може да допринесе за:

Износване на инструмента

Работно закаляване

Лошо покритие на повърхността

Изграден-ръб

Проблеми с размерите

Следователно изборът на CNC скорост на шпиндела за неръждаема стомана не трябва да се основава само на името на материала.

Аустенитната неръждаема стомана, мартензитната неръждаема стомана, неръждаемата стомана с утаено-втвърдяване и други видове могат да имат различни характеристики на обработка.

Геометрията на инструмента и покритието също имат значение.

Ако доставчикът на инструменти предоставя препоръчани диапазони на-скорости на рязане, тези стойности трябва да се използват като начална точка.

След това коригирайте условията на рязане въз основа на:

Действителна производителност на инструмента

Твърдост на машината

охлаждаща течност

Стабилност на детайла

Дълбочина на рязане

6. Чугунът не изисква автоматично високи обороти

Обработката на чугун може да създаде много различна среда на рязане от алуминия.

В зависимост от класа и приложението, чугунът може да генерира абразивно износване и големи количества стружки или прах.

Подходящата скорост на CNC шпиндела зависи от:

Клас чугун

Инструментален материал

Покритие на инструмента

Диаметър на фрезата

Суха или мокра обработка

Груба или довършителна обработка

В много приложения за чугун стабилността на машината и животът на инструмента може да са по-важни от максимизирането на скоростта на шпиндела.

Това е още един пример защо най-високите обороти в минута в спецификационния лист на машината не са непременно най-полезното число за производството.

7. Диаметърът на инструмента има пряк ефект върху RPM

Диаметърът на инструмента е една от най-важните променливи при изчисляването на -скоростта на шпиндела.

Използвайки:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

можете да видите, че RPM намалява с увеличаване на диаметъра на инструмента.

За същата скорост на рязане:

Малък инструмент → По-високи обороти

Голям инструмент → Долни обороти

Това става особено важно при избора на шпиндел на CNC машина.

Високо{0}}скоростният шпиндел може да бъде полезен, когато производството ви използва много инструменти с малък-диаметър.

Но ако вашето производство използва главно големи фрези за тежка груба обработка, въртящият момент и мощност на шпиндела може да са по-важни от максималните обороти в минута.

8. Груба и довършителна обработка Не използвайте винаги една и съща скорост на шпиндела

Един и същи материал и инструмент могат да се използват при различни условия на рязане за груба и крайна обработка.

Груба обработка

Целта обикновено е ефективно отстраняване на материала.

Процесът може да включва:

По-голяма дълбочина на рязане

По-голям радиален ангажимент

По-високи сили на рязане

По-голямо натоварване на шпиндела

Твърдостта на машината и въртящият момент стават важни.

Довършителни работи

Целта обикновено е:

• Качество на повърхността
• Точност на размерите
• Стабилно движение на инструмента
• Постоянни условия на рязане

Една довършителна операция може да използва различен диаметър на инструмента, скорост на подаване, радиално зацепване и скорост на шпиндела.

Следователно, няма единичен "правилен RPM" за даден материал.

Правилната скорост на шпиндела принадлежи на конкретна комбинация инструмент + материал + операция.

9. Скоростта на шпиндела трябва да бъде съобразена със скоростта на подаване

Промяната на RPM без да се вземе предвид скоростта на подаване може да създаде друг проблем.

За фрезоването общата връзка е:

Vf=n × z × fz

където:

Vf=скорост на подаване

n=скорост на шпиндела

z=брой режещи ръбове

fz=подаване на зъб

Да предположим, че увеличавате значително скоростта на шпиндела, но запазвате скоростта на подаване непроменена.

Натоварването на чипа на зъб може да стане твърде малко.

Инструментът може да започне да търка, вместо да реже ефективно.

От друга страна, увеличаването на скоростта на подаване без отчитане на скоростта на шпиндела може да увеличи натоварването при рязане и потенциално да причини:

Счупване на инструмента

Бърборене

Лошо покритие на повърхността

Претоварване на шпиндела

Ето защо CNC скоростта на шпиндела и скоростта на подаване трябва да бъдат избрани като двойка, а не независимо.

10. Не пренебрегвайте максималната скорост на шпиндела на CNC машината

След като изчислите необходимата скорост на шпиндела, сравнете я с действителната способност на машината.

Например:

Необходима скорост:

14 000 оборота в минута

Машинен максимум:

12 000 оборота в минута

Не можете просто да програмирате 14 000 об./мин.

Машината с ЦПУ трябва да работи в обхвата на оборотите-на шпиндела.

Но обратната ситуация също е важна.

Да предположим, че вашата машина може да достигне:

20 000 оборота в минута

докато вашето производство използва главно:

30–50 mm фрези за стомана

Възможността за 20 000 оборота в минута може да осигури малка стойност за вашата основна операция.

Ето защо купувачът трябва да избере спецификацията на шпиндела на CNC машината около действителния диапазон на рязане, вместо просто да избере машината с най-високите максимални обороти.

11. Въртящият момент на шпиндела има значение при по-ниски скорости

Мощността и въртящият момент на шпиндела стават особено важни по време на тежко рязане.

Връзката между мощността на шпиндела, въртящия момент и скоростта означава, че способността на машината да поддържа въртящ момент в целия си работен диапазон влияе върху това как се представя по време на различни операции на рязане.

Това има значение при машинна обработка:

Въглеродна стомана

Неръждаема стомана

Чугун

Големи формички

Тежки механични компоненти

Високо{0}}шпиндел, оптимизиран за леко рязане, може да не осигури същата практическа производителност като шпиндел, проектиран за висок въртящ момент при по-ниски скорости.

Когато сравнявате спецификациите на машината с ЦПУ, попитайте производителя за кривата на въртящия момент на шпиндела, ако тежката обработка е част от вашето производство.

Това ви казва повече от максималните обороти само по себе си.

12. Твърдостта на машината може да ограничи скоростта на шпиндела, която реално можете да използвате

Изчислената скорост на шпиндела може да е теоретично подходяща, но машината все още трябва да поддържа стабилно рязане.

Ако настройката е слаба, увеличаването на оборотите понякога може да влоши вибрациите.

Възможните причини включват:

Недостатъчна твърдост на машината

Дълъг надвес на инструмента

Слаба работа

Тънки стени на детайла

Небалансирана инструментална екипировка

Неправилни параметри на рязане

Това е особено важно за обработка-с дълбоки джобове и големи инструменти.

Ако изпитвате бърборене, не приемайте автоматично, че по-високата или по-ниската скорост на шпиндела е единственото решение.

Проверете цялата система за обработка:

Машина + инструмент + държач + приспособление + детайл + параметри на рязане

13. Как материалът на инструмента променя скоростта на шпиндела

Самият режещ инструмент също влияе върху препоръчителната скорост на рязане.

Общите материали за инструменти включват:

Бързорежеща стомана-

Карбид

Карбид с покритие

Керамика

Други специализирани режещи материали

Твърдосплавният инструмент може да поддържа значително по-високи скорости на рязане от конвенционалния HSS инструмент в същия материал.

Покритието на инструмента също може да повлияе на производителността.

Например покритията, предназначени за специфични групи материали, могат да подобрят устойчивостта на износване и да позволят различни условия на рязане.

Следователно, когато изчислявате скоростта на CNC шпиндела, не предоставяйте на доставчика на CNC машината само материала на детайла.

Също така идентифицирайте предвидения инструмент.

14. Практическа отправна точка за различни материали

Следващата таблица трябва да се разглежда като начална рамка, а не като универсална диаграма на RPM.

Точната скорост на шпиндела все още трябва да идва от препоръките на производителя на режещия -инструмент и да се коригира за действителната машина и настройка.

15. Пример: Защо един материал може да използва няколко различни стойности на RPM

Да предположим, че обработвате алуминиев корпус.

Имате три операции:

Операция 1 - Челно фрезоване

Диаметър на инструмента: 50 мм

По-големият нож означава, че може да е подходяща относително ниска скорост на шпиндела.

Операция 2 - Фрезоване на джобове

Диаметър на инструмента: 12 мм

По-малкият нож позволява много по-високи обороти за същата скорост на рязане.

Операция 3 - Обработка на малки-отвори

Диаметър на инструмента: 4 мм

Необходимите обороти могат отново да бъдат значително по-високи.

Материалът е идентичен.

Машината е идентична.

Но скоростта на шпиндела се променя, защото инструментите и обработката се променят.

Ето защо изявление като:

„Ние обработваме алуминий, така че имаме нужда от шпиндел с 20 000 об./мин.“

не предоставя достатъчно информация за избор на CNC обработващ център.

16. Какво се случва, ако скоростта на шпиндела е твърде висока?

Прекомерната скорост на шпиндела може да създаде няколко проблема в зависимост от инструмента и материала.

Възможните симптоми включват:

Прекомерна топлина

Бързо износване на инструмента

Лош живот на инструмента

Изгаряне или обезцветяване

Лошо покритие на повърхността

Вибрация

Претоварване на шпиндела

За някои материали прекомерната топлина също може да повлияе на детайла или да ускори разграждането на инструмента.

Правилният отговор не винаги е просто намаляване на оборотите.

Може също да се наложи да коригирате:

Скорост на подаване

Дълбочина на рязане

Радиален ангажимент

охлаждаща течност

Геометрия на инструмента

Режещата система трябва да остане балансирана.

17. Какво се случва, ако скоростта на шпиндела е твърде ниска?

Ниските обороти също могат да създадат проблеми.

В зависимост от инструмента и материала, ножът може да трие, вместо да реже ефективно.

Това може да доведе до:

Лошо покритие на повърхността

Прекомерна сила на рязане

Изграден-ръб

Повишено износване на инструмента

Лошо образуване на стружки

Отново, правилната скорост на шпиндела зависи от условията на рязане.

Целта не е да работите при най-ниските възможни обороти.

Това е да се поддържа подходяща скорост на рязане за избрания инструмент и материал.

18. Как да изберете правилната скорост на CNC шпиндела стъпка по стъпка

Практическият процес на подбор е:

Стъпка 1 - Идентифицирайте материала

Определете действителния клас на материала.

"Steel" не е достатъчно специфичен за много приложения.

Стъпка 2 - Изберете режещия инструмент

Идентифицирайте:

Инструментален материал

Покритие на инструмента

Диаметър на инструмента

Брой флейти

Стъпка 3 - Получете препоръчителната скорост на рязане

Използвайте техническите данни на производителя-на режещия инструмент като отправна точка.

Стъпка 4 - Изчислете скоростта на шпиндела

Използвайте:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

Стъпка 5 - Проверете шпиндела на машината

Потвърдете, че шпинделът на машината с ЦПУ може да работи при необходимите обороти и да осигурява достатъчна мощност и въртящ момент.

Стъпка 6 - Изчислете скоростта на подаване

Използвайте препоръчителното подаване на зъб и геометрия на инструмента.

Стъпка 7 - Изпълнете контролиран тест

монитор:

Натоварване на шпиндела

Износване на инструмента

Повърхностно покритие

Образуване на чипове

Вибрация

Стабилност на размерите

Стъпка 8 - Коригирайте въз основа на действителното производство

Изчислената стойност е отправна точка.

Производствените условия определят крайните работни параметри.

19. Какво означава това при закупуване на CNC машина

Ако купувате CNC обработващ център, не казвайте само на производителя:

„Имаме нужда от висока скорост на шпиндела.“

Кажете им какво всъщност машините.

Например:

Алуминиеви корпуси, 6–16 mm твърдосплавни челни фрези, производство в голям-обем, главно фрезоване на джобове и контури.

Или:

Компоненти от въглеродна стомана, фрези 40–80 mm, тежка груба обработка, дълбоки джобове, дълги цикли на обработка.

Тези две приложения могат да изискват много различни характеристики на шпиндела.

След това производителят на CNC машина може да оцени:

• Максимална скорост на шпиндела
• Номинална скорост на шпиндела
• Мощност на шпиндела
• Въртящ момент на шпиндела
• Интерфейс на инструмента
• Охладителна система
• Твърдост на машината

Това дава много по-полезна препоръка за машината.

20. Не купувайте CNC машина, базирана само на максималните обороти

Машина, рекламирана с:

20 000 оборота в минута

не е автоматично по-добър от такъв с:

12 000 оборота в минута

Полезният обхват на шпиндела зависи от това какво всъщност произвеждате.

За високо{0}}скоростна обработка на алуминий с малки инструменти по-високите обороти могат да бъдат ценни.

За обработка на тежка стомана с големи ножове, въртящият момент и твърдостта може да имат по-голямо значение.

За смесено производство, балансираната гама на шпиндела може да осигури по-практична гъвкавост.

Следователно, когато сравнявате спецификациите на машината с ЦПУ, оценявайте шпиндела въз основа на:

Материал + Диаметър на инструмента + Скорост на рязане + Натоварване на рязане + Производствен обем

вместо само максимални обороти.

Окончателно: Изберете шпиндела около процеса на рязане

Правилната скорост на CNC шпиндела не може да бъде избрана само от името на материала.

Следва практическо изчисление:

Материал → Инструмент → Диаметър на инструмента → Скорост на рязане → Обороти на шпиндела → Скорост на подаване → Действителен тест за рязане

За алуминия по-високите скорости на шпиндела могат да бъдат полезни за инструменти с малък-диаметър и високо{1}}скоростна обработка.

За въглеродна стомана и неръждаема стомана подходящата скорост обикновено е по-тясно свързана с материала на инструмента, натоварването при рязане, контрола на топлината, въртящия момент на шпиндела и твърдостта на машината.

За големи фрези и тежка груба обработка максималните обороти в минута може да са много по-малко важни от способността на шпиндела да поддържа полезен въртящ момент.

Ето защо купувачите, които оценяват CNC обработващ център, трябва да гледат на цялостната производителност на шпиндела, а не на едно число в спецификационния лист.

Ако избирате CNC машина за конкретен материал, предоставете на производителя на CNC машината класа на материала, типичния диаметър на инструмента, операцията на обработка, дълбочината на рязане и производствените изисквания. Тези подробности позволяват обхватът на скоростта на шпиндела, мощността на шпиндела, въртящият момент и конфигурацията на машината да бъдат оценени спрямо действителния процес на обработка.

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 различни изисквания за обработка.