Výber správnej rýchlosti vretena CNC nie je taký jednoduchý ako nájdenie maximálnych otáčok za minútu uvedených v špecifikácii stroja.

CNC stroj môže mať vreteno schopné 12 000, 15 000 alebo dokonca 20 000 otáčok za minútu, ale to neznamená, že stroj by mal bežať pri maximálnej rýchlosti pre každý materiál.

Správna rýchlosť vretena závisí od niekoľkých faktorov, ktoré spolupracujú:

• Materiál obrobku
• Materiál rezného nástroja
• Priemer nástroja
• Rýchlosť rezania
• Operácia obrábania
• Hĺbka rezu
• Rýchlosť podávania
• Tuhosť stroja
• Požadovaná povrchová úprava

To je dôvod, prečo môže byť správna rýchlosť CNC vretena pre hliník úplne odlišná od vhodnej rýchlosti pre uhlíkovú oceľ alebo nehrdzavejúcu oceľ.

Pre kupujúcich a strojníkov nie je užitočnejšia otázka:

"Koľko otáčok môže tento CNC stroj dosiahnuť?"

je to:

"Aké otáčky vretena dokáže tento stroj efektívne využiť pri materiáloch a nástrojoch, ktoré skutočne používame?"

1. Rýchlosť vretena a rýchlosť rezania nie sú to isté

Toto je prvý rozdiel, ktorý treba pochopiť.

Rýchlosť vretena sa bežne vyjadruje v otáčkach za minútu:

RPM

Hovorí vám, ako rýchlo sa vreteno otáča.

Rezná rýchlosť popisuje relatívnu rýchlosť medzi reznou hranou a povrchom obrobku, bežne vyjadrenú v:

m/min alebo SFM

Tieto dve hodnoty súvisia s priemerom nástroja.

Pre metrické obrábanie je bežný výpočet:

n=(1 000 × Vc) / (π × D)

kde:

n=rýchlosť vretena v ot./min

Vc=rýchlosť rezania v m/min

D=priemer nástroja v mm

To znamená, že rovnaká rýchlosť rezania môže vyžadovať veľmi odlišné otáčky vretena v závislosti od priemeru nástroja.

Napríklad malá čelná fréza môže vyžadovať oveľa vyššie otáčky za minútu ako veľká čelná fréza aj pri obrábaní rovnakého hliníkového komponentu.

Preto sa hovorí:

"Hliník by sa mal obrábať pri 10 000 otáčkach za minútu"

nie je technicky zmysluplné bez znalosti priemeru nástroja a rezných podmienok.

2. Prečo môže rovnaký materiál vyžadovať rôzne rýchlosti vretena

Predpokladajme, že obrábate hliník.

6 mm karbidová stopková fréza a 50 mm čelná fréza nebudú používať rovnakú rýchlosť vretena.

Menšia fréza môže normálne pracovať pri oveľa vyššej rýchlosti otáčania.

Väčšia fréza prekoná väčšiu vzdialenosť na otáčku, takže požadované otáčky sú nižšie pri rovnakej rýchlosti rezania.

Napríklad, ak je odporúčaná rýchlosť rezania 300 m/min:

Pre 10 mm nástroj:

n ≈ 9 550 ot./min

Pre 50 mm nástroj:

n ≈ 1 910 ot./min

Materiál sa nezmenil.

Zmenil sa priemer nástroja.

Preto by výber rýchlosti vretena CNC mal vždy začínať rezným nástrojom a materiálom a nie maximálnymi otáčkami stroja.

3. Ako si vybrať rýchlosť CNC vretena pre hliník

Hliník sa bežne spája s-vysokorýchlostným CNC obrábaním, pretože mnohé zliatiny hliníka možno obrábať relatívne vysokými reznými rýchlosťami.

Presná rýchlosť CNC vretena pre hliník však závisí od:

Zliatina hliníka

Materiál nástroja

Priemer nástroja

Počet flaut

Operácia rezania

Chladiaca kvapalina

Tuhosť stroja

Napríklad malá karbidová čelná fréza používaná na dokončovanie hliníkového krytu môže bežať pri podstatne vyšších otáčkach ako veľká čelná fréza používaná na hrubovanie.

Vysoké otáčky vretena môžu byť obzvlášť užitočné, keď:

Používanie nástrojov s malým-priemerom

Obrábanie tenkých stien

Povrchová úprava hliníkových povrchov

Odstraňovanie materiálu zo zložitých vreciek

Maximálne otáčky vretena však nie sú automaticky cieľom.

Ak stroj dosiahne 18 000 otáčok za minútu, ale zvolený nástroj a rezné podmienky vyžadujú 8 000 otáčok za minútu, beh na 18 000 otáčok za minútu jednoducho preto, že to stroj dokáže, nie je výhodou.

4. Ako si vybrať rýchlosť CNC vretena pre uhlíkovú oceľ

Uhlíková oceľ vo všeobecnosti vyžaduje iný prístup k obrábaniu.

Odporúčaná rezná rýchlosť je zvyčajne nižšia ako pri mnohých aplikáciách hliníka, najmä pri použití konvenčných tvrdokovových nástrojov a pri vykonávaní ťažších rezov.

Pre rýchlosť vretena CNC pre oceľ zvážte:

Trieda ocele

Materiál nástroja

Povrchová úprava nástroja

Priemer nástroja

Hrubovanie alebo dokončovanie

Hĺbka rezu

Tuhosť stroja

Ťažké obrábanie ocele môže tiež spôsobiť značné zaťaženie vretena a konštrukcie stroja.

To znamená, že krútiaci moment vretena je čoraz dôležitejší.

Stroj s extrémne vysokými otáčkami nemusí byť najlepšou voľbou, ak vo vašej výrobe dominuje ťažké hrubovanie ocele.

Napríklad fréza s veľkým{0}}priemerom, ktorá odstraňuje podstatný materiál, môže pracovať pri relatívne nízkych otáčkach za minútu, pričom vyžaduje vysoký krútiaci moment vretena.

To je jeden z dôvodov, prečo by kupujúci mali pri výbere CNC obrábacieho centra porovnávať rýchlosť vretena a krútiaci moment vretena.

5. Nerezová oceľ vyžaduje viac starostlivosti

Nerezová oceľ patrí medzi materiály, kde zlé rezné parametre môžu rýchlo narobiť problémy.

V závislosti od triedy a podmienok obrábania môže nadmerné teplo alebo trenie prispievať k:

Opotrebenie nástroja

Otužovanie práce

Slabá povrchová úprava

Vybudovaný-hran

Rozmerové problémy

Preto by výber rýchlosti vretena CNC pre nehrdzavejúcu oceľ nemal byť založený iba na názve materiálu.

Austenitická nehrdzavejúca oceľ, martenzitická nehrdzavejúca oceľ, zrážaním-tvrdená nehrdzavejúca oceľ a iné akosti môžu mať rôzne charakteristiky obrábania.

Dôležitá je aj geometria nástroja a povlak.

Ak dodávateľ nástroja poskytuje odporúčané rozsahy rezných-rýchlostí, tieto hodnoty by sa mali použiť ako východiskový bod.

Potom upravte podmienky rezania na základe:

Skutočný výkon nástroja

Tuhosť stroja

Chladiaca kvapalina

Stabilita obrobku

Hĺbka rezu

6. Liatina automaticky nevyžaduje vysoké otáčky

Obrábanie liatiny môže vytvárať veľmi odlišné prostredie rezania ako hliník.

V závislosti od triedy a použitia môže liatina vytvárať abrazívne opotrebovanie a veľké množstvo triesok alebo prachu.

Vhodná rýchlosť CNC vretena závisí od:

Trieda liatiny

Materiál nástroja

Povrchová úprava nástroja

Priemer frézy

Suché alebo mokré obrábanie

Hrubovanie alebo dokončovanie

V mnohých liatinových aplikáciách môže byť stabilita stroja a životnosť nástroja dôležitejšie ako maximalizácia rýchlosti vretena.

Toto je ďalší príklad, prečo najvyššie otáčky za minútu na hárku so špecifikáciami stroja nie sú nevyhnutne najužitočnejšie číslo pre výrobu.

7. Priemer nástroja má priamy vplyv na otáčky

Priemer nástroja je jednou z najdôležitejších premenných pri výpočte{0}}rýchlosti vretena.

Použitie:

n=(1 000 × Vc) / (π × D)

môžete vidieť, že otáčky klesajú so zväčšujúcim sa priemerom nástroja.

Pre rovnakú rýchlosť rezania:

Malý nástroj → Vyššie otáčky

Veľký nástroj → Nižšie otáčky

Toto je obzvlášť dôležité pri výbere vretena CNC stroja.

Vysokorýchlostné vreteno{0} môže byť užitočné, keď vaša produkcia používa veľa nástrojov s malým{1}priemerom.

Ale ak vaša výroba používa hlavne veľké frézy na ťažké hrubovanie, krútiaci moment a výkon vretena môžu byť dôležitejšie ako maximálne otáčky.

8. Hrubovanie a konečná úprava nepoužívajte vždy rovnakú rýchlosť vretena

Rovnaký materiál a nástroj možno použiť pri rôznych rezných podmienkach na hrubovanie a dokončovanie.

Hrubovanie

Cieľom je zvyčajne efektívne odstraňovať materiál.

Proces môže zahŕňať:

Väčšia hĺbka rezu

Väčší radiálny záber

Vyššie rezné sily

Väčšie zaťaženie vretena

Tuhosť stroja a krútiaci moment sa stávajú dôležitými.

Dokončovanie

Cieľom je zvyčajne:

• Kvalita povrchu
• Rozmerová presnosť
• Stabilný pohyb nástroja
• Konzistentné rezné podmienky

Dokončovacia operácia môže používať iný priemer nástroja, rýchlosť posuvu, radiálne zapojenie a rýchlosť vretena.

Preto pre materiál neexistujú žiadne „správne otáčky za minútu“.

Správne otáčky vretena patria konkrétnej kombinácii nástroj + materiál + operácia.

9. Rýchlosť vretena musí byť v súlade s rýchlosťou posuvu

Zmena otáčok bez zohľadnenia rýchlosti posuvu môže spôsobiť ďalší problém.

Pre frézovanie je bežný vzťah:

Vf=n × z × fz

kde:

rýchlosť posuvu Vf =

n=rýchlosť vretena

z=počet rezných hrán

fz=posuv na zub

Predpokladajme, že výrazne zvýšite otáčky vretena, ale ponecháte nezmenenú rýchlosť posuvu.

Zaťaženie triesky na zub môže byť príliš malé.

Nástroj môže začať trieť namiesto efektívneho rezu.

Na druhej strane zvýšenie rýchlosti posuvu bez zohľadnenia rýchlosti vretena môže zvýšiť rezné zaťaženie a potenciálne spôsobiť:

Zlomenie nástroja

Chatárčenie

Slabá povrchová úprava

Preťaženie vretena

Preto by sa rýchlosť vretena CNC a rýchlosť posuvu mali vyberať ako pár, nie nezávisle.

10. Neignorujte maximálnu rýchlosť vretena CNC stroja

Po výpočte požadovaných otáčok vretena ich porovnajte so skutočnou schopnosťou stroja.

Napríklad:

Požadovaná rýchlosť:

14 000 ot./min

Maximum stroja:

12 000 ot./min

Nemôžete jednoducho naprogramovať 14 000 otáčok za minútu.

CNC stroj musí pracovať v rámci svojho-rozsahu otáčok vretena.

Dôležitá je však aj opačná situácia.

Predpokladajme, že váš stroj môže dosiahnuť:

20 000 ot./min

zatiaľ čo vaša produkcia používa hlavne:

Frézy na oceľ 30–50 mm

Schopnosť 20 000 otáčok za minútu môže poskytnúť malú hodnotu pre vašu hlavnú operáciu.

To je dôvod, prečo by si mal kupujúci zvoliť špecifikáciu vretena CNC stroja podľa skutočného rozsahu rezu, a nie jednoducho zvoliť stroj s najvyššími maximálnymi otáčkami.

11. Krútiaci moment vretena je dôležitý pri nižších otáčkach

Výkon vretena a krútiaci moment sú obzvlášť dôležité pri ťažkom rezaní.

Vzťah medzi výkonom vretena, krútiacim momentom a rýchlosťou znamená, že schopnosť stroja udržiavať krútiaci moment v celom svojom prevádzkovom rozsahu ovplyvňuje jeho výkon počas rôznych operácií rezania.

Pri obrábaní je dôležité:

Uhlíková oceľ

Nehrdzavejúca oceľ

Liatina

Veľké formy

Ťažké mechanické komponenty

Vysokootáčkové vreteno{0}} optimalizované na ľahké rezanie nemusí poskytovať rovnaký praktický výkon ako vreteno navrhnuté pre vysoký krútiaci moment pri nižších otáčkach.

Pri porovnávaní špecifikácií CNC stroja požiadajte výrobcu o krivku krútiaceho momentu vretena, ak je súčasťou vašej výroby ťažké obrábanie.

To vám povie viac ako samotné maximálne otáčky.

12. Tuhosť stroja môže obmedziť rýchlosť vretena, ktorú môžete skutočne použiť

Vypočítané otáčky vretena môžu byť teoreticky vhodné, ale stroj stále potrebuje udržiavať stabilné rezanie.

Ak je nastavenie slabé, zvýšenie otáčok môže niekedy zhoršiť vibrácie.

Medzi možné príčiny patria:

Nedostatočná tuhosť stroja

Dlhý previs nástroja

Slabé držanie obrobku

Tenké steny obrobku

Nevyvážené nástroje

Nesprávne parametre rezu

Toto je obzvlášť dôležité pri obrábaní{0}}hĺbkových vreciek a veľkých nástrojoch.

Ak pociťujete chvenie, automaticky nepredpokladajte, že vyššie alebo nižšie otáčky vretena sú jediným riešením.

Skontrolujte celý systém obrábania:

Stroj + nástroj + držiak + prípravok + obrobok + rezné parametre

13. Ako materiál nástroja mení otáčky vretena

Samotný rezný nástroj tiež ovplyvňuje odporúčanú rýchlosť rezania.

Bežné materiály nástrojov zahŕňajú:

Vysokorýchlostná-oceľ

Karbid

Potiahnutý karbid

Keramické

Iné špecializované rezné materiály

Tvrdokovový nástroj môže podporovať výrazne vyššie rezné rýchlosti ako bežný HSS nástroj v rovnakom materiáli.

Povrchová úprava nástroja môže tiež ovplyvniť výkon.

Napríklad povlaky navrhnuté pre špecifické skupiny materiálov môžu zlepšiť odolnosť proti opotrebovaniu a umožniť rôzne rezné podmienky.

Preto pri výpočte otáčok CNC vretena neposkytujte dodávateľovi CNC stroja iba materiál obrobku.

Identifikujte tiež zamýšľané náradie.

14. Praktický východiskový bod pre rôzne materiály

Nasledujúca tabuľka by sa mala považovať za počiatočný rámec, nie za univerzálny graf RPM.

Presné otáčky vretena by aj tak mali vychádzať z odporúčaní výrobcu rezného-nástroja a mali by byť upravené pre skutočný stroj a nastavenie.

15. Príklad: Prečo môže jeden materiál používať niekoľko rôznych hodnôt otáčok za minútu

Predpokladajme, že obrábate hliníkový kryt.

Máte tri operácie:

Operácia 1 - Rovinné frézovanie

Priemer nástroja: 50 mm

Väčšia fréza znamená, že môže byť vhodná relatívne nízka rýchlosť vretena.

Operácia 2 - Vreckové frézovanie

Priemer nástroja: 12 mm

Menšia fréza umožňuje oveľa vyššie otáčky za minútu pri rovnakej rýchlosti rezania.

Operácia 3 - Obrábanie malých{1}}dier

Priemer nástroja: 4 mm

Potrebné otáčky môžu byť opäť podstatne vyššie.

Materiál je identický.

Stroj je identický.

Rýchlosť vretena sa však mení, pretože sa menia nástroje a operácie obrábania.

To je dôvod, prečo vyhlásenie ako:

"Obrábame hliník, takže potrebujeme vreteno s 20 000 otáčkami za minútu."

neposkytuje dostatok informácií na výber CNC obrábacieho centra.

16. Čo sa stane, ak sú otáčky vretena príliš vysoké?

Nadmerné otáčky vretena môžu spôsobiť niekoľko problémov v závislosti od nástroja a materiálu.

Možné príznaky zahŕňajú:

Nadmerné teplo

Rýchle opotrebovanie nástroja

Slabá životnosť nástroja

Spálenie alebo zmena farby

Slabá povrchová úprava

Vibrácie

Preťaženie vretena

Pri niektorých materiáloch môže nadmerné teplo ovplyvniť aj obrobok alebo urýchliť degradáciu nástroja.

Správnou reakciou nie je vždy len zníženie otáčok.

Možno budete musieť upraviť aj:

Rýchlosť podávania

Hĺbka rezu

Radiálny záber

Chladiaca kvapalina

Geometria nástroja

Rezací systém musí zostať vyvážený.

17. Čo sa stane, ak sú otáčky vretena príliš nízke?

Problémy môžu spôsobiť aj nízke otáčky.

V závislosti od nástroja a materiálu môže fréza skôr trieť ako efektívne rezať.

Výsledkom môže byť:

Slabá povrchová úprava

Nadmerná rezná sila

Vybudovaný-hran

Zvýšené opotrebovanie nástroja

Slabá tvorba triesok

Správna rýchlosť vretena opäť závisí od rezných podmienok.

Cieľom nie je pracovať pri najnižších možných otáčkach.

Ide o udržanie vhodnej reznej rýchlosti pre zvolený nástroj a materiál.

18. Ako si vybrať správnu rýchlosť CNC vretena krok za krokom

Praktický proces výberu je:

Krok 1 - Identifikujte materiál

Určite skutočnú triedu materiálu.

„Oceľ“ nie je dostatočne špecifická pre mnohé aplikácie.

Krok 2 - Vyberte rezací nástroj

Identifikujte:

Materiál nástroja

Povrchová úprava nástroja

Priemer nástroja

Počet flaut

Krok 3 - Získajte odporúčanú rýchlosť rezania

Ako východiskový bod použite technické údaje výrobcu rezného-nástroja.

Krok 4 - Vypočítajte rýchlosť vretena

Použitie:

n=(1 000 × Vc) / (π × D)

Krok 5 - Skontrolujte vreteno stroja

Uistite sa, že vreteno CNC stroja môže pracovať pri požadovaných otáčkach a poskytuje dostatočný výkon a krútiaci moment.

Krok 6 - Vypočítajte rýchlosť posuvu

Použite odporúčaný posuv na zub a geometriu nástroja.

Krok 7 - Spustite kontrolovaný test

Monitor:

Zaťaženie vretena

Opotrebenie nástroja

Povrchová úprava

Tvorba triesok

Vibrácie

Rozmerová stabilita

Krok 8 - Upravte na základe skutočnej produkcie

Vypočítaná hodnota je východiskovým bodom.

Výrobné podmienky určujú konečné pracovné parametre.

19. Čo to znamená pri kúpe CNC stroja

Ak kupujete CNC obrábacie centrum, nehovorte iba výrobcovi:

"Potrebujeme vysoké otáčky vretena."

Povedzte im, čo vlastne strojujete.

Napríklad:

Hliníkové kryty, stopkové frézy z karbidu 6–16 mm, veľkoobjemová{2}}výroba, najmä kapsovanie a frézovanie obrysov.

alebo:

Komponenty z uhlíkovej ocele, frézy 40–80 mm, ťažké hrubovanie, hlboké vrecká, dlhé cykly obrábania.

Tieto dve aplikácie môžu vyžadovať veľmi odlišné charakteristiky vretena.

Výrobca CNC stroja potom môže vyhodnotiť:

• Maximálna rýchlosť vretena
• Menovité otáčky vretena
• Výkon vretena
• Krútiaci moment vretena
• Rozhranie nástroja
• Chladiaci systém
• Tuhosť stroja

To vytvára oveľa užitočnejšie odporúčanie stroja.

20. Nekupujte CNC stroj založený len na maximálnych otáčkach

Stroj inzerovaný s:

20 000 ot./min

nie je automaticky lepšia ako jedna s:

12 000 ot./min

Užitočný rozsah vretena závisí od toho, čo skutočne vyrábate.

Pre vysokorýchlostné{0}}obrábanie hliníka pomocou malých nástrojov môžu byť vyššie otáčky za minútu cenné.

Pri obrábaní ťažkej ocele veľkými frézami môže mať väčší význam krútiaci moment a tuhosť.

Pre zmiešanú výrobu môže vyvážený rozsah vretena poskytnúť praktickejšiu flexibilitu.

Preto pri porovnávaní špecifikácií CNC stroja vyhodnoťte vreteno na základe:

Materiál + Priemer nástroja + Rýchlosť rezania + Rezné zaťaženie + Objem výroby

skôr ako samotné maximálne otáčky.

Záver: Vyberte vreteno okolo procesu rezania

Správnu rýchlosť CNC vretena nie je možné vybrať len z názvu materiálu.

Nasleduje praktický výpočet:

Materiál → Nástroj → Priemer nástroja → Rýchlosť rezania → Otáčky vretena → Rýchlosť posuvu → Skutočný test rezania

V prípade hliníka môžu byť vyššie otáčky vretena užitočné pre nástroje s malým{0}}priemerom a vysokorýchlostné{1}}obrábanie.

V prípade uhlíkovej ocele a nehrdzavejúcej ocele je vhodná rýchlosť zvyčajne užšie spojená s materiálom nástroja, rezným zaťažením, reguláciou tepla, krútiacim momentom vretena a tuhosťou stroja.

Pre veľké frézy a ťažké hrubovanie môžu byť maximálne otáčky oveľa menej dôležité ako schopnosť vretena udržať užitočný krútiaci moment.

To je dôvod, prečo by kupujúci hodnotiaci CNC obrábacie centrum mali pozerať na úplný výkon vretena a nie na jedno číslo v špecifikačnom liste.

Ak si vyberáte CNC stroj pre konkrétny materiál, poskytnite výrobcovi CNC stroja triedu materiálu, typický priemer nástroja, operáciu obrábania, hĺbku rezu a výrobné požiadavky. Tieto detaily umožňujú vyhodnotenie rozsahu otáčok vretena, výkonu vretena, krútiaceho momentu a konfigurácie stroja v porovnaní so skutočným procesom obrábania.

Dabai Precision Machine Tool dodáva vertikálne obrábacie centrá, horizontálne obrábacie centrá, portálové obrábacie centrá a 5-osové obrábacie centrá s rôznymi konfiguráciami vretena pre rôzne požiadavky na obrábanie.