Pri obrábaní ocele, liatiny, veľkých foriem alebo iných zložitých obrobkov sa výkon CNC stroja stáva dôležitým faktorom nákupu.

Výber CNC stroja na ťažké rezanie však nie je taký jednoduchý ako nákup stroja s najvyšším výkonom vretena.

Stroj s vretenom s výkonom 30 kW nie je automaticky lepší pre každé ťažké-rezanie ako stroj s vretenom s výkonom 20 kW.

Skutočný výkon rezania závisí od niekoľkých faktorov, ktoré spolupracujú:

• Výkon vretena
• Krútiaci moment vretena
• Rýchlosť rezania
• Priemer nástroja
• Hĺbka rezu
• Radiálny záber
• Rýchlosť podávania
• Rýchlosť odoberania materiálu
• Tuhosť stroja
• Stabilita nástroja a uchytenia obrobku

Pre kupujúcich, ktorí porovnávajú CNC obrábacie centrum, je užitočnejšia otázka:

Koľko rezného zaťaženia skutočne vyžaduje môj výrobný proces a dokáže stroj toto zaťaženie nepretržite udržiavať?

To je základ pre výber správneho výkonu CNC stroja.

1. Čo vlastne znamená výkon CNC stroja?

Keď výrobca CNC stroja uvádza výkon vretena, číslo sa zvyčajne vzťahuje na výkon dostupný z vretena stroja.

Môže byť vyjadrený v:

kW

HP

Napríklad vreteno môže byť špecifikované ako:

18,5 kW

alebo:

25 HP

Ale samotný výkon vám nepovie, ako bude stroj fungovať pri silnom rezaní.

Musíte tiež vedieť:

Pri akých otáčkach vretena je k dispozícii menovitý výkon

Maximálny krútiaci moment vretena

Nepretržitý verzus krátkodobý-výkon

Krivka krútiaceho momentu

Rozsah otáčok vretena

Tento rozdiel je dôležitý, pretože ťažké rezanie často prebieha pri relatívne nízkych alebo stredných otáčkach vretena.

Vreteno, ktoré poskytuje vysoký výkon len pri veľmi vysokých otáčkach, nemusí poskytovať rovnaký praktický výkon ako vreteno so silným krútiacim momentom pri nízkych-otáčkach.

2. Výkon vretena a krútiaci moment vretena sú rôzne

Toto je jeden z najdôležitejších bodov pri výbere CNC stroja na ťažké rezanie.

Výkon popisuje rýchlosť, akou je možné vykonávať prácu.

Krútiaci moment popisuje rotačnú silu dostupnú na vretene.

Vzťah možno vyjadriť takto:

P = T × n / 9550

kde:

P=výkon vretena v kW

T=krútiaci moment vretena v N·m

n=rýchlosť vretena v ot./min

To znamená, že pri nižších rýchlostiach vretena môže stroj vyžadovať značný krútiaci moment na udržanie požadovaného rezného zaťaženia.

Napríklad ťažké hrubovanie s veľkou frézou môže pracovať pri relatívne nízkych otáčkach, ale vyžaduje si značný krútiaci moment vretena.

To je dôvod, prečo by kupujúci nikdy nemal porovnávať výkon CNC stroja bez kontroly krútiaceho momentu vretena.

3. Prečo samotný maximálny výkon kW môže byť zavádzajúci

Zvážte dva CNC stroje.

Stroj A

Maximálny výkon vretena: 22 kW

Maximálne otáčky: 18 000 ot./min

Mierny krútiaci moment pri nízkych-otáčkach

Stroj B

Maximálny výkon vretena: 18,5 kW

Maximálne otáčky: 12 000 ot./min

Vyšší krútiaci moment-otáčok

Ak vaša výroba zahŕňa hlavne veľké frézy, ktoré odstraňujú značné množstvo ocele, stroj B môže mať charakteristiky, ktoré sú pre danú aplikáciu relevantnejšie.

To neznamená, že jeden stroj je všeobecne lepší.

Znamená to, že maximálny výkon vretena a maximálne otáčky sa musia posudzovať v porovnaní s procesom rezania.

Pre ťažké obrábanie môže byť krivka krútiaceho momentu informatívnejšia ako celkové číslo kW.

4. Čo je ťažké rezanie?

„Náročné rezanie“ môže znamenať rôzne veci v závislosti od aplikácie.

Vo všeobecnosti zahŕňa vyššie rezné zaťaženie spôsobené kombináciou:

Veľká hĺbka rezu

Veľký radiálny záber

Veľký priemer nástroja

Vysoká rýchlosť posuvu

Ťažké{0}}obrábanie{1}}materiálov

Vysoká rýchlosť úberu materiálu

Napríklad hrubovanie veľkého oceľového komponentu 63 mm frézou v značnej hĺbke rezu je veľmi odlišná aplikácia od dokončovania hliníkového krytu s 10 mm stopkovou frézou.

Oba sú CNC frézovanie.

Iba jeden môže vyžadovať značný krútiaci moment vretena a výkon stroja.

Preto pred výberom výkonu CNC stroja definujte, čo znamená ťažké rezanie pre vašu výrobu.

5. Materiál má priamy vplyv na požadovaný výkon stroja

Rôzne materiály vytvárajú rôzne rezné zaťaženie.

hliník

Hliník možno často obrábať relatívne vysokými reznými rýchlosťami.

Hlavnou požiadavkou môže byť skôr vysoký úberový výkon než extrémny krútiaci moment vretena.

Vysokorýchlostné vreteno{0}} môže byť preto cenné, najmä pri menších nástrojoch.

Uhlíková oceľ

Oceľ vo všeobecnosti vyžaduje väčšiu reznú silu ako hliník.

Pre ťažké hrubovanie je dôležitejší krútiaci moment vretena a tuhosť stroja.

Nerezová oceľ

Nerezová oceľ môže vytvárať značné rezné zaťaženie a teplo.

Geometria nástroja, rezná rýchlosť, chladiaca kvapalina a odvod triesok ovplyvňujú požadovaný výkon stroja.

Liatina

Liatina môže spôsobiť opotrebenie abrazívneho nástroja a značné rezné zaťaženie v závislosti od triedy a prevádzky.

Pri veľkých odliatkoch sa tuhosť stroja a krútiaci moment vretena môžu stať dôležitými faktormi.

Správny výkon CNC stroja preto závisí od materiálu a rezných podmienok.

6. Priemer nástroja Zmení požiadavku na výkon

Väčšia fréza môže odobrať viac materiálu na otáčku, ale tiež mení rezné zaťaženie vretena.

Porovnajte napríklad:

Čelná fréza 12 mm

s:

Čelná fréza 63 mm

Fréza s priemerom 63 mm môže byť použitá na vysoký úber materiálu počas hrubovania, ale môže vytvárať podstatne väčšie rezné sily.

To znamená, že výber vretena CNC stroja len podľa maximálnych otáčok môže byť zavádzajúci.

Veľká fréza môže pracovať pri oveľa nižších otáčkach za minútu, pričom vyžaduje značný krútiaci moment.

Pri ťažkom obrábaní vždy zvážte:

Priemer nástroja + rýchlosť rezu + hĺbka rezu + radiálny záber

spolu.

7. Miera odstraňovania materiálu je lepší spôsob, ako premýšľať o reznom výkone

Jedným z užitočných spôsobov hodnotenia ťažkého rezania je rýchlosť úberu materiálu (MRR).

Zjednodušený výpočet frézovania je:

MRR=Ap × Ae × Vf

kde:

Ap=axiálna hĺbka rezu

Ae=radiálna šírka rezu

rýchlosť posuvu Vf =

Keď sa tieto hodnoty zvyšujú, množstvo materiálu odstráneného za minútu sa zvyšuje.

Potrebný rezný výkon sa tiež zvyšuje v závislosti od materiálu a rezných podmienok.

To je dôvod, prečo stroj, ktorý funguje dobre s plytkými dokončovacími priechodmi, môže zápasiť s agresívnym hrubovaním.

Pri kúpe CNC obrábacieho centra je preto užitočné dať výrobcovi stroja vaše typické:

Priemer nástroja

Hĺbka rezu

Radiálny záber

Rýchlosť podávania

Materiál

než jednoducho povedať:

"Potrebujeme silný stroj."

8. Ťažké rezanie vyžaduje viac ako výkon vretena

Bežnou chybou pri nákupe je predpoklad, že zvýšenie výkonu vretena vyrieši každý ťažký{0}}problém s rezaním.

nie je.

Ťažké rezanie tiež vyžaduje dostatočné:

Tuhosť stroja

Konštrukcia stroja musí odolávať rezným silám.

Tuhosť vretena

Vreteno a ložiská musia zostať stabilné pri zaťažení.

Držanie nástroja

Držiak nástroja musí prenášať krútiaci moment bez nadmerného hádzania alebo pohybu.

Držanie obrobku

Prípravok musí bezpečne držať obrobok.

Tabuľka a štruktúra

Stroj musí niesť rezné sily bez nadmerných vibrácií.

Ak konštrukcia stroja nie je dostatočne pevná, pridaním výkonu vretena môže stroj jednoducho vyvinúť väčšiu silu bez zlepšenia stability rezu.

Preto je tuhosť CNC stroja dôležitou súčasťou výberu ťažkých{0}}obrábacích strojov.

9. Ako zistiť, či má váš stroj dostatok energie

Jedným z praktických prístupov je začať s vašimi existujúcimi podmienkami obrábania.

Záznam:

Materiál obrobku

Priemer nástroja

Rýchlosť rezania

Rýchlosť podávania

Axiálna hĺbka rezu

Radiálny záber

Zaťaženie vretena

Čas rezania

Životnosť nástroja

Ak stroj počas bežných hrubovacích operácií často dosahuje veľmi vysoké zaťaženie vretena, možno pracujete blízko praktickej kapacity vretena.

Nerobte však hneď záver, že potrebujete väčšie vreteno.

Vysoké zaťaženie vretena môže byť spôsobené aj:

Nadmerná hĺbka rezu

Nadmerný radiálny záber

Tupé náradie

Zlá geometria nástroja

Nesprávna rýchlosť posuvu

Vychýlenie nástroja

Slabé držanie obrobku

Pred výberom výkonnejšieho CNC stroja treba zistiť príčinu.

10. Zaťaženie vretena je užitočným ukazovateľom výroby

Moderné CNC stroje bežne poskytujú informácie-o zaťažení vretena prostredníctvom riadiaceho systému.

Počas ťažkého rezania môžu operátori sledovať, či sa vreteno blíži k svojmu praktickému limitu zaťaženia.

Napríklad, ak stroj počas bežnej výroby opakovane pracuje blízko svojho maximálneho zaťaženia vretena, môže to znamenať, že stroj je pre daný proces poddimenzovaný.

Krátke špičkové zaťaženie sa však líši od nepretržitého ťažkého zaťaženia.

Na tomto rozdiele záleží.

Stroj môže tolerovať dočasné zvýšenie zaťaženia, pričom je stále nevhodný na nepretržité obrábanie s vysokým{0}}záťažom.

Pri porovnávaní špecifikácií CNC stroja sa opýtajte, či je uvedený výkon vretena:

Menovitý výkon

Maximálny výkon

Nepretržitý výkon

Krátkodobý špičkový výkon-

Predídete tak nedorozumeniam pri kúpe stroja.

11. Trvalý výkon je dôležitý pre dlhé cykly hrubovania

Predpokladajme, že forma vyžaduje niekoľko hodín hrubého obrábania.

Stroj musí udržiavať stabilné rezné podmienky počas celej prevádzky.

Špecifikácia vretena, ktorá vyzerá pôsobivo na papieri, nemusí poskytovať rovnaký praktický výkon pri nepretržitom zaťažení.

Pri dlhom{0}}cykle náročného obrábania vyhodnoťte:

Nepretržitý výkon vretena

Nepretržitý krútiaci moment

Chladenie vretena

Dizajn ložísk

Tuhosť stroja

Tepelná stabilita

To je dôležité najmä pre výrobné prostredia, kde cykly hrubovania prebiehajú opakovane počas dňa.

Výrobca CNC stroja by mal byť schopný poskytnúť relevantné informácie o výkone vretena pre vážne náročné{0}}rezacie aplikácie.

12. Požiadavky na napájanie pre veľké čelné frézy

Veľké čelné frézy sú bežným príkladom, keď sa kupujúci musia pozerať nad rámec RPM.

Veľká fréza môže rýchlo pokryť široký povrch, ale môže tiež vytvárať značné rezné sily.

Predpokladajme, že obrábate veľký oceľový plech pomocou:

Čelná fréza 63 mm

Stroj môže pracovať pri relatívne nízkych otáčkach vretena.

Dôležitými faktormi sa stávajú:

Hĺbka rezu

Radiálny záber

Krmivo na zub

Počet vložiek

Stupeň materiálu

Krútiaci moment vretena

Tuhosť stroja

To je dôvod, prečo-vysokorýchlostné vreteno automaticky nerobí stroj vhodný na veľké čelné frézovanie.

Vreteno musí mať dostupný výkon a krútiaci moment v rozsahu, v ktorom fréza skutočne pracuje.

13. Ťažké rezanie v hliníku môže byť iné

Ťažké rezanie nemusí vždy znamenať nízke otáčky.

Dobrým príkladom je hliník.

Veľké množstvá hliníka je možné rýchlo odstrániť, pretože hliníkové zliatiny často podporujú relatívne vysoké rezné rýchlosti.

V tejto situácii môže stroj potrebovať:

Vysoká rýchlosť vretena

Dostatočný výkon vretena

Vysoká schopnosť podávania

Efektívne odvádzanie triesok

Dobré riadenie chladiacej kvapaliny alebo vzduchu

Vysokorýchlostné-CNC obrábacie centrum môže byť preto cenné pri výrobe hliníka, aj keď sú rezné sily nižšie ako pri obrábaní ťažkej ocele.

Stroj by sa mal vyberať skôr podľa stratégie odstraňovania materiálu než podľa všeobecného označenia „ťažké rezanie“.

14. Nezabudnite na rýchlosť podávania

Výkon vretena úzko súvisí s tým, koľko materiálu stroj odoberie za minútu.

Ak zvýšite:

Hĺbka rezu

Šírka rezu

Rýchlosť podávania

rýchlosť úberu materiálu sa zvyšuje.

Ak však vreteno nedokáže udržať dostatočný výkon a krútiaci moment, stroj môže zaznamenať:

Zvýšené zaťaženie vretena

Zníženie otáčok

Chatárčenie

Zlomenie nástroja

Slabá povrchová úprava

Výkon CNC stroja by sa preto mal hodnotiť podľa rýchlosti posuvu a záberu rezu, ktorý skutočne zamýšľate použiť.

15. Výkon stroja a životnosť nástroja sú prepojené

Vyšší výkon vretena neznamená automaticky dlhšiu životnosť nástroja.

Ak sú rezné parametre príliš agresívne, opotrebovanie nástroja sa môže zrýchliť, aj keď má stroj dostatočný výkon.

Životnosť nástroja závisí od:

Materiál

Rýchlosť rezania

Feed

Hĺbka rezu

Geometria nástroja

Povrchová úprava nástroja

Chladiaca kvapalina

Stabilita stroja

Pevný stroj s dostatočným výkonom umožňuje reznému nástroju pracovať bližšie k zamýšľaným parametrom.

To môže zlepšiť efektivitu výroby bez jednoduchého zvýšenia výkonu vretena.

16. Koľko energie CNC stroja potrebujete?

Univerzálne číslo výkonu vretena-pre „náročné rezanie“ neexistuje.

Napríklad malé obrábacie centrum používané na oceľové komponenty môže efektívne pracovať s vretenom v strednej{0}}desiatke kW.

Veľký{0}}stroj na výrobu foriem alebo ťažké{1}}portálové obrábacie centrum môže vyžadovať podstatne viac energie.

Správna požiadavka závisí od procesu.

Praktické hodnotenie by malo zahŕňať:

Materiál

↓

Priemer nástroja

↓

Rýchlosť rezania

↓

Hĺbka rezu

↓

Radiálny záber

↓

Rýchlosť podávania

↓

Rýchlosť odoberania materiálu

↓

Požadovaný výkon vretena a krútiaci moment

Tento proces je oveľa spoľahlivejší ako výber stroja len podľa kW vretena.

17. Príklad: Hrubovanie ocele

Predstavte si, že oceľový komponent je opracovaný nahrubo-veľkým karbidovým frézom.

Proces vyžaduje:

Veľký priemer nástroja

Stredná rýchlosť vretena

Značná axiálna hĺbka

Výrazný radiálny záber

Vysoká rýchlosť posuvu

Toto je klasický prípad, keď sa krútiaci moment vretena a tuhosť stroja stávajú dôležitými.

Ak má stroj vysoké maximálne otáčky, ale nedostatočný krútiaci moment pri požadovanej rýchlosti rezania, zvýšenie otáčok vretena nemusí problém vyriešiť.

Stroj potrebuje dostatočný výkon tam, kde fréza skutočne pracuje.

Toto je jeden z najdôležitejších bodov, ktorý treba prediskutovať s dodávateľom CNC strojov.

18. Príklad: Vysokorýchlostné-hrubovanie hliníka

Teraz zvážte veľký hliníkový komponent.

Proces môže použiť:

Vysoká rýchlosť vretena

Malé alebo stredné karbidové stopkové frézy

Vysoká rýchlosť posuvu

Veľký úber materiálu

V tomto prípade môže stroj ťažiť z vysokootáčkového vretena{0}} s dostatočným výkonom vo vyššom rozsahu otáčok.

Požiadavka na vreteno je preto veľmi odlišná od ťažkého hrubovania ocele.

To ilustruje, prečo neexistuje univerzálna odpoveď na:

"Koľko kW by mal mať CNC stroj?"

Odpoveď závisí od toho, čo sa od stroja očakáva, že bude rezať.

19. Vertikálne, horizontálne a portálové stroje majú rôzne požiadavky na napájanie

Konfigurácia stroja tiež ovplyvňuje diskusiu o sile.

Vertikálne obrábacie centrum

Vertikálne obrábacie centrum sa široko používa na všeobecné frézovanie, vŕtanie, komponenty foriem a mechanické diely.

Vhodný výkon vretena závisí od veľkosti dielu a stratégie rezania.

Horizontálne obrábacie centrum

Horizontálne obrábacie centrum sa často používa na produkčné obrábanie a viac{0}}obrábanie tvárí.

Ťažké-aplikácie môžu ťažiť zo silného krútiaceho momentu vretena a pevného uchytenia obrobku.

Portálové obrábacie centrum

Portálové obrábacie centrum sa často vyberá pre veľké formy, matrice, konštrukčné komponenty a nadrozmerné obrobky.

Tu je potrebné zvážiť výkon vretena spolu s:

Veľký rozmer stola

Tuhosť stroja

Konštrukčná tuhosť

Hmotnosť obrobku

Dlhé rezacie cykly

Sortiment portálových obrábacích centier Dabai zahŕňa veľkoformátové{0}}stroje určené pre podstatne väčšie obrobky, takže výber vretena by sa mal posudzovať spolu s pracovným priestorom a konštrukčným návrhom stroja.

20. Mali by ste si vždy vybrať CNC stroj s najvyšším-výkonom?

Nie nevyhnutne.

Predimenzovanie vretena môže zvýšiť obstarávacie náklady bez poskytnutia zmysluplných výrobných výhod.

Ak vaše bežné obrábanie používa:

Malé nástroje

Ľahké rezy

hliník

Dokončovacie operácie

vreteno s veľmi vysokým{0}}výkonom nemusí proporcionálne zvyšovať produktivitu.

Na druhej strane, ak vaša produkcia zahŕňa:

Veľké oceľové komponenty

Veľké rezačky

Hlboké hrubovanie

Vysoká rýchlosť úberu materiálu

Dlhé nepretržité rezacie cykly

nedostatočný výkon vretena sa môže stať vážnym obmedzením.

Cieľom je prispôsobiť vreteno skutočnému výrobnému procesu.

21. Aké informácie by ste mali poskytnúť výrobcovi CNC stroja?

Ak požadujete odporúčanie stroja na ťažké rezanie, uveďte viac ako názov materiálu.

Užitočný list špecifikácií by mal obsahovať:

Stupeň materiálu

Najväčšia veľkosť obrobku

Hmotnosť obrobku

Typický priemer nástroja

Maximálny priemer nástroja

Rýchlosť rezania

Rýchlosť podávania

Axiálna hĺbka rezu

Radiálny záber

Hrubovanie alebo dokončovanie

Predpokladané hodiny obrábania za deň

Požadovaný objem výroby

Napríklad:

Materiál: uhlíková oceľ S45C
Nástroj: 63 mm tvrdokovová čelná fréza
Hĺbka rezu: 3 mm
Radiálny záber: 40 mm
Výroba: priebežné hrubovanie

Tieto informácie dávajú výrobcovi CNC strojov niečo konkrétne na vyhodnotenie.

Je to oveľa užitočnejšie, než jednoducho žiadať o „vysokovýkonný{0}} CNC stroj“.

22. Kontrolný zoznam pre výber výkonu CNC stroja

Pred zakúpením CNC stroja na ťažké rezanie skontrolujte:

Záver: Zvoľte výkon pre proces rezania, nie pre hárok so špecifikáciami

Správny výkon CNC stroja pre ťažké rezanie nie je možné určiť len podľa kW vretena.

Lepší výberový proces je:

Materiál → Nástroj → Rýchlosť rezania → Priemer nástroja → Hĺbka rezu → Radiálny záber → Rýchlosť posuvu → Rýchlosť úberu materiálu → Výkon vretena + krútiaci moment

Pre hliník môžu byť dôležitejšie vysoké otáčky vretena a vysoká schopnosť posuvu.

Pre oceľ, nehrdzavejúcu oceľ a liatinu môže byť krútiaci moment vretena, tuhosť stroja a stabilný výkon pri silnom hrubovaní dôležitejšími.

Pri veľkých frézach potrebuje vreteno užitočný krútiaci moment pri otáčkach, kde tieto frézy skutočne pracujú.

A pre dlhé výrobné cykly je nepretržitý výkon vretena dôležitejší ako krátko{0}}časový špičkový výkon.

Pri porovnávaní CNC obrábacieho centra sa nepýtajte len:

"Koľko kW má vreteno?"

Spýtaj sa:

"Koľko výkonu a krútiaceho momentu je k dispozícii pri rezných podmienkach, ktoré skutočne používame?"

Táto otázka vám dáva oveľa zmysluplnejší základ pre výber CNC stroja na ťažké rezanie.

Dabai Precision Machine Tool dodáva vertikálne obrábacie centrá, horizontálne obrábacie centrá, portálové obrábacie centrá a 5-osové obrábacie centrá s rôznymi konfiguráciami vretena. Pre náročné-rezanie je možné stroj posúdiť podľa skutočného materiálu obrobku, nástrojov, rezných parametrov, uchytenia obrobku a výrobných požiadaviek.