Bij het bewerken van staal, gietijzer, grote mallen of andere moeilijke werkstukken wordt het CNC-machinevermogen een belangrijke aankoopoverweging.

Maar het kiezen van een CNC-machine voor zwaar snijwerk is niet zo eenvoudig als het kopen van de machine met het hoogste spilvermogen.

Een machine met een spil van 30 kW is niet automatisch beter voor elke zware-snijtoepassing dan een machine met een spil van 20 kW.

De werkelijke snijprestaties zijn afhankelijk van verschillende factoren die samenwerken:

• Spindel kracht
• Spindel koppel
• Snijsnelheid
• Gereedschapsdiameter
• Diepte van de snede
• Radiale betrokkenheid
• Voedingssnelheid
• Materiaalverwijderingssnelheid
• Machinestijfheid
• Stabiliteit van gereedschap en werkstuk

Voor kopers die een CNC-bewerkingscentrum vergelijken, is de nuttigste vraag:

Hoeveel snijbelasting vergt mijn productieproces eigenlijk en kan de machine die belasting continu aanhouden?

Dat is de basis voor het kiezen van het juiste CNC-machinevermogen.

1. Wat betekent CNC-machinevermogen eigenlijk?

Wanneer een CNC-machinefabrikant het spilvermogen vermeldt, verwijst het getal normaal gesproken naar het beschikbare vermogen van de machinespil.

Het kan worden uitgedrukt in:

kW

PK

Een spil kan bijvoorbeeld worden gespecificeerd als:

18,5 kW

of:

25 pk

Maar het vermogen alleen vertelt u niet hoe de machine zal presteren tijdens zwaar maaiwerk.

Je moet ook weten:

Bij welk spiltoerental is het nominale vermogen beschikbaar

Maximaal spilkoppel

Continu versus kort-duurvermogen

Koppelkromme

Toerentalbereik van de spil

Dit onderscheid is van belang omdat zwaar snijden vaak plaatsvindt bij relatief lage of gematigde spilsnelheden.

Een spil die alleen bij een zeer hoog toerental een hoog vermogen levert, levert mogelijk niet dezelfde praktische prestaties als een spil met een sterk koppel bij lage- toerentallen.

2. Spilvermogen en spilkoppel zijn verschillend

Dit is een van de belangrijkste punten bij het selecteren van een CNC-machine voor zwaar snijden.

Macht beschrijft de snelheid waarmee werk kan worden uitgevoerd.

Koppel beschrijft de rotatiekracht die beschikbaar is op de spil.

De relatie kan worden uitgedrukt als:

P = T × n / 9550

waar:

P=spilvermogen in kW

T=spilkoppel in N·m

n=spiltoerental in tpm

Dit betekent dat een machine bij lagere spilsnelheden een aanzienlijk koppel nodig kan hebben om de gewenste snijbelasting te behouden.

Zwaar voorbewerken met een grote frees kan bijvoorbeeld met een relatief laag toerental werken, maar vereist een aanzienlijk spilkoppel.

Dit is de reden waarom een ​​koper het vermogen van een CNC-machine nooit mag vergelijken zonder het spilkoppel te controleren.

3. Waarom alleen het maximale kW misleidend kan zijn

Overweeg twee CNC-machines.

Machine A

Maximaal spilvermogen: 22 kW

Maximaal toerental: 18.000 tpm

Matig koppel bij lage- toerentallen

Machine B

Maximaal spilvermogen: 18,5 kW

Maximaal toerental: 12.000 tpm

Hoger koppel bij lage- toerentallen

Als uw productie voornamelijk bestaat uit grote frezen die aanzienlijke hoeveelheden staal verwijderen, kan Machine B kenmerken hebben die relevanter zijn voor de toepassing.

Dit betekent niet dat één machine universeel beter is.

Het betekent dat het maximale spilvermogen en het maximale toerental moeten worden beoordeeld aan de hand van het snijproces.

Voor zware bewerkingen kan de koppelcurve informatiever zijn dan het kW-getal.

4. Wat is zwaar zagen?

"Zwaar zagen" kan afhankelijk van de toepassing verschillende dingen betekenen.

Meestal gaat het om hogere snijbelastingen veroorzaakt door combinaties van:

Grote snedediepte

Grote radiale betrokkenheid

Grote gereedschapsdiameter

Hoge voedingssnelheid

Moeilijk-om-materialen te bewerken

Hoge materiaalafname

Het voorbewerken van een groot stalen onderdeel met een frees van 63 mm op een aanzienlijke snedediepte is bijvoorbeeld een heel andere toepassing dan het nabewerken van een aluminium behuizing met een vingerfrees van 10 mm.

Beide zijn CNC-frezen.

Slechts één daarvan vereist mogelijk een substantieel spilkoppel en machinevermogen.

Bepaal daarom, voordat u het CNC-machinevermogen selecteert, wat zwaar snijden betekent voor uw productie.

5. Materiaal heeft een direct effect op het vereiste machinevermogen

Verschillende materialen genereren verschillende snijbelastingen.

Aluminium

Aluminium kan vaak met relatief hoge snijsnelheden worden bewerkt.

De belangrijkste vereiste kan een hoge materiaalverwijderingssnelheid zijn in plaats van een extreem spilkoppel.

Een spil met hoge-snelheid kan daarom waardevol zijn, vooral bij kleinere gereedschappen.

Koolstofstaal

Staal vereist over het algemeen een grotere snijkracht dan aluminium.

Bij zwaar voorbewerkingswerk worden het spilkoppel en de machinestijfheid belangrijker.

Roestvrij staal

Roestvrij staal kan aanzienlijke snijbelastingen en hitte veroorzaken.

Gereedschapsgeometrie, snijsnelheid, koelmiddel en spaanafvoer hebben allemaal invloed op de vereiste machineprestaties.

Gietijzer

Gietijzer kan schurende gereedschapsslijtage en aanzienlijke snijbelastingen veroorzaken, afhankelijk van de soort en de bewerking.

Voor grote gietstukken kunnen de stijfheid van de machine en het spilkoppel belangrijke factoren worden.

Het juiste CNC-machinevermogen is daarom afhankelijk van zowel het materiaal als de snijomstandigheden.

6. Gereedschapsdiameter verandert de vermogensbehoefte

Een grotere frees kan meer materiaal per omwenteling verwijderen, maar verandert ook de snijbelasting op de spindel.

Vergelijk bijvoorbeeld:

12 mm vingerfrees

met:

63 mm vlakfrees

De 63 mm frees kan worden gebruikt voor een hoge materiaalafname tijdens het voorbewerken, maar kan aanzienlijk grotere snijkrachten genereren.

Dit betekent dat het selecteren van een CNC-machinespil alleen op basis van het maximale toerental misleidend kan zijn.

Een grote frees kan met een veel lager toerental werken, terwijl er een aanzienlijk koppel nodig is.

Houd bij zware bewerkingen altijd rekening met:

Gereedschapsdiameter + snijsnelheid + snedediepte + radiale aangrijping

samen.

7. Het materiaalverwijderingspercentage is een betere manier om na te denken over het verminderen van stroom

Een nuttige manier om zwaar snijwerk te evalueren is door middel van de materiaalverwijderingssnelheid (MRR).

Een vereenvoudigde freesberekening is:

MRR=Ap × Ae × Vf

waar:

Ap=axiale snedediepte

Ae=radiale snedebreedte

Vf=voedingssnelheid

Naarmate deze waarden toenemen, neemt de hoeveelheid materiaal die per minuut wordt verwijderd toe.

Afhankelijk van het materiaal en de snijomstandigheden neemt ook het benodigde snijvermogen toe.

Dit is de reden waarom een ​​machine die goed presteert met ondiepe nabewerkingsgangen moeite kan hebben met agressief voorbewerken.

Bij het kopen van een CNC-bewerkingscentrum is het daarom handig om de machinefabrikant uw typische:

Gereedschapsdiameter

Diepte van de snede

Radiale betrokkenheid

Voedingssnelheid

Materiaal

in plaats van simpelweg te zeggen:

"We hebben een krachtige machine nodig."

8. Zwaar zagen vereist meer dan alleen spilkracht

Een veel voorkomende aankoopfout is de veronderstelling dat het verhogen van het spilvermogen elk zwaar-snijprobleem oplost.

Dat is niet het geval.

Zwaar snijden vereist ook voldoende:

Machinestijfheid

De machineconstructie moet bestand zijn tegen snijkrachten.

Stijfheid van de spindel

De spindel en lagers moeten onder belasting stabiel blijven.

Gereedschap vasthouden

De gereedschapshouder moet het koppel overbrengen zonder overmatige slingering of beweging.

Werkstukopspanning

De armatuur moet het werkstuk stevig vasthouden.

Tabel en structuur

De machine moet de snijkrachten zonder overmatige trillingen kunnen opvangen.

Als de machinestructuur niet stijf genoeg is, kan het toevoegen van spilvermogen de machine eenvoudigweg in staat stellen meer kracht uit te oefenen zonder de snijstabiliteit te verbeteren.

Dit is de reden waarom de stijfheid van CNC-machines een belangrijk onderdeel is van de selectie van zware-snijmachines.

9. Hoe u weet of uw machine voldoende stroom heeft

Een praktische aanpak is om te beginnen met uw bestaande bewerkingsomstandigheden.

Dossier:

Materiaal van het werkstuk

Gereedschapsdiameter

Snijsnelheid

Voedingssnelheid

Axiale snedediepte

Radiale betrokkenheid

Spindelbelasting

Tijd snijden

Levensduur van het gereedschap

Als de machine tijdens uw normale voorbewerkingen regelmatig een zeer hoge spilbelasting bereikt, werkt u mogelijk dicht bij de praktische capaciteit van de spil.

Maar trek niet meteen de conclusie dat je een grotere spindel nodig hebt.

Een hoge spilbelasting kan ook worden veroorzaakt door:

Overmatige snedediepte

Overmatige radiale betrokkenheid

Saai gereedschap

Slechte gereedschapsgeometrie

Verkeerde voedingssnelheid

Afbuiging van het gereedschap

Zwakke werkhouding

De oorzaak moet worden geïdentificeerd voordat een krachtigere CNC-machine wordt geselecteerd.

10. Spindelbelasting is een nuttige productie-indicator

Moderne CNC-machines leveren normaal gesproken informatie over de spil-belasting via het besturingssysteem.

Tijdens zwaar zagen kunnen operators controleren of de spil zijn praktische belastingslimiet nadert.

Als een machine bijvoorbeeld tijdens de normale productie herhaaldelijk in de buurt van de maximale spilbelasting werkt, kan dit erop wijzen dat de machine te klein is voor het proces.

Een korte piekbelasting is echter anders dan continu zware belasting.

Dit onderscheid is van belang.

Een machine kan een tijdelijke toename van de belasting tolereren, terwijl deze nog steeds niet geschikt is voor bewerking met continue hoge- belasting.

Vraag bij het vergelijken van CNC-machinespecificaties of het opgegeven spilvermogen:

Nominaal vermogen

Maximaal vermogen

Continu vermogen

Piekvermogen van korte-duur

Dit kan misverstanden bij de aankoop van machines voorkomen.

11. Continu vermogen is belangrijk bij lange voorbewerkingscycli

Stel dat een mal enkele uren ruwe bewerking nodig heeft.

De machine moet gedurende het hele bedrijf stabiele snijomstandigheden handhaven.

Een spindelspecificatie die er op papier indrukwekkend uitziet, levert mogelijk niet dezelfde praktische prestaties bij continue belasting.

Voor zware bewerkingen met lange- cycli, evalueer:

Continu spilvermogen

Continu koppel

Spindelkoeling

Lager ontwerp

Machinestijfheid

Thermische stabiliteit

Dit is vooral belangrijk voor productieomgevingen waar voorbewerkingscycli de hele dag herhaaldelijk plaatsvinden.

Een fabrikant van CNC-machines moet in staat zijn de relevante informatie over de spilprestaties te leveren voor serieuze zware- snijtoepassingen.

12. Stroomvereisten voor grote vlakfrezen

Grote vlakfrezen zijn een veelvoorkomend voorbeeld waarbij kopers verder moeten kijken dan alleen RPM.

Een grote frees kan snel een groot oppervlak bestrijken, maar kan ook flinke snijkrachten genereren.

Stel dat u een grote stalen plaat bewerkt met een:

63 mm vlakfrees

De machine kan werken met een relatief gematigde spilsnelheid.

De belangrijke factoren worden:

Snijdiepte

Radiale betrokkenheid

Voer per tand

Aantal inzetstukken

Materiaalkwaliteit

Spindel koppel

Machinestijfheid

Dit is de reden waarom een ​​hoge-spil een machine niet automatisch geschikt maakt voor grootvlakfrezen.

De spil moet het vermogen en koppel beschikbaar hebben in het bereik waarin de frees daadwerkelijk werkt.

13. Zwaar zagen in aluminium kan anders zijn

Zwaar zagen betekent niet altijd een laag toerental.

Aluminium is een goed voorbeeld.

Grote hoeveelheden aluminium kunnen snel worden verwijderd omdat aluminiumlegeringen vaak relatief hoge snijsnelheden kunnen ondersteunen.

In deze situatie heeft de machine mogelijk het volgende nodig:

Hoge spilsnelheid

Voldoende spindelvermogen

Hoge voedingscapaciteit

Effectieve spaanafvoer

Goed koelvloeistof- of luchtbeheer

Een CNC-bewerkingscentrum met hoge-snelheid kan daarom waardevol zijn voor de productie van aluminium, zelfs als de snijkrachten lager zijn dan bij de bewerking van zwaar staal.

De machine moet worden geselecteerd op basis van de materiaalverwijderingsstrategie en niet op basis van het algemene label 'zwaar snijden'.

14. Vergeet de voedingssnelheid niet

Het spilvermogen hangt nauw samen met de hoeveelheid materiaal die de machine per minuut verwijdert.

Als u verhoogt:

Diepte van de snede

Breedte van de snede

Voedingssnelheid

de materiaalverwijderingssnelheid neemt toe.

Maar als de spil niet voldoende vermogen en koppel kan behouden, kan de machine last krijgen van:

Verhoogde spindelbelasting

Toerentalreductie

Babbelen

Gereedschapsbreuk

Slechte oppervlakteafwerking

Daarom moet het vermogen van de CNC-machine worden beoordeeld aan de hand van de voedingssnelheid en de snijwerking die u daadwerkelijk wilt gebruiken.

15. Machinevermogen en standtijd zijn met elkaar verbonden

Meer spilvermogen betekent niet automatisch een langere standtijd.

Als de snijparameters te agressief zijn, kan de slijtage van het gereedschap versnellen, zelfs als de machine voldoende vermogen heeft.

Standtijd is afhankelijk van:

Materiaal

Snijsnelheid

Voer

Diepte van de snede

Gereedschapsgeometrie

Coating van gereedschap

Koelmiddel

Machinestabiliteit

Een stijve machine met voldoende vermogen zorgt ervoor dat het snijgereedschap dichter bij de beoogde parameters kan werken.

Dat kan de productie-efficiëntie verbeteren zonder simpelweg het spilvermogen te vergroten.

16. Hoeveel CNC-machinevermogen heeft u nodig?

Er is geen universeel spil-krachtnummer voor 'zwaar zagen'.

Een klein bewerkingscentrum dat wordt gebruikt voor stalen componenten kan bijvoorbeeld effectief werken met een spil van midden-tientallen kW.

Een grote matrijs-machine of een zwaar- bewerkingscentrum voor portaalconstructies kan aanzienlijk meer vermogen vereisen.

De juiste eis is afhankelijk van het proces.

Een praktische evaluatie moet het volgende omvatten:

Materiaal

↓

Gereedschapsdiameter

↓

Snijsnelheid

↓

Diepte van de snede

↓

Radiale betrokkenheid

↓

Voedingssnelheid

↓

Materiaalverwijderingssnelheid

↓

Vereist spilvermogen en koppel

Dit proces is veel betrouwbaarder dan het kiezen van een machine alleen op basis van spil kW.

17. Voorbeeld: staal voorbewerken

Stel je een stalen onderdeel voor dat ruw-bewerkt is met een grote hardmetalen frees.

Het proces vereist:

Grote gereedschapsdiameter

Matige spilsnelheid

Aanzienlijke axiale diepte

Aanzienlijke radiale betrokkenheid

Hoge voedingssnelheid

Dit is een klassiek geval waarin het spilkoppel en de stijfheid van de machine belangrijk worden.

Als de machine een hoog maximum toerental heeft, maar onvoldoende koppel bij de vereiste snijsnelheid, kan het verhogen van de spilsnelheid het probleem mogelijk niet oplossen.

De machine heeft voldoende vermogen nodig op de plaats waar de frees daadwerkelijk in werking is.

Dit is één van de belangrijkste punten om te bespreken met een CNC-machineleverancier.

18. Voorbeeld: aluminium voorbewerken met hoge- snelheid

Overweeg nu een groot aluminium onderdeel.

Het proces kan gebruik maken van:

Hoge spilsnelheid

Kleine of middelgrote hardmetalen vingerfrezen

Hoge voedingssnelheid

Grote materiaalafname

In dit geval kan de machine profiteren van een spindel met hoge-snelheid en voldoende vermogen over het hogere toerentalbereik.

De spilvereisten zijn daarom heel anders dan bij het voorbewerken van zwaar staal.

Dit illustreert waarom er geen universeel antwoord is op:

"Hoeveel kW moet een CNC-machine hebben?"

Het antwoord hangt af van wat de machine naar verwachting zal snijden.

19. Verticale, horizontale en portaalmachines hebben verschillende stroomvereisten

Machineconfiguratie heeft ook invloed op de machtsdiscussie.

Verticaal bewerkingscentrum

Een verticaal bewerkingscentrum wordt veel gebruikt voor algemeen frezen, boren, matrijscomponenten en mechanische onderdelen.

Het juiste spilvermogen is afhankelijk van de onderdeelgrootte en de snijstrategie.

Horizontaal bewerkingscentrum

Een horizontaal bewerkingscentrum wordt vaak gebruikt voor productiebewerkingen en meervlaksbewerkingen.

Zware- toepassingen kunnen profiteren van een sterk spilkoppel en een stevige werkstukopspanning.

Gantry-bewerkingscentrum

Een portaalbewerkingscentrum wordt vaak geselecteerd voor grote mallen, matrijzen, structurele componenten en extra grote werkstukken.

Hier moet het spilvermogen samen met het volgende worden beschouwd:

Groot tafelformaat

Machinestijfheid

Structurele stijfheid

Gewicht van het werkstuk

Lange snijcycli

Het assortiment portaalbewerkingscentra van Dabai omvat machines van groot-formaat die bedoeld zijn voor aanzienlijk grotere werkstukken. De keuze van de spil moet dus worden geëvalueerd in combinatie met het werkbereik en het structurele ontwerp van de machine.

20. Moet u altijd de -krachtigste CNC-machine kiezen?

Niet noodzakelijkerwijs.

Het te groot maken van de spil kan de aanschafkosten verhogen zonder betekenisvolle productievoordelen te bieden.

Als uw normale bewerking gebruik maakt van:

Klein gereedschap

Lichte bezuinigingen

Aluminium

Afwerkingen

een spindel met een zeer hoog-vermogen verbetert mogelijk de productiviteit niet proportioneel.

Aan de andere kant, als uw productie betrekking heeft op:

Grote stalen componenten

Grote snijders

Diep voorbewerken

Hoge materiaalverwijderingspercentages

Lange continue snijcycli

onvoldoende spilvermogen kan een ernstige beperking worden.

Het doel is om de spil af te stemmen op het daadwerkelijke productieproces.

21. Welke informatie moet u een CNC-machinefabrikant geven?

Als u een machine-aanbeveling voor zwaar zagen aanvraagt, geef dan meer dan uw materiaalnaam op.

Een nuttig specificatieblad zou het volgende moeten bevatten:

Materiaalkwaliteit

Grootste werkstukgrootte

Gewicht van het werkstuk

Typische gereedschapsdiameter

Maximale gereedschapsdiameter

Snijsnelheid

Voedingssnelheid

Axiale snedediepte

Radiale betrokkenheid

Voorbewerken of afwerken

Verwachte bewerkingsuren per dag

Benodigd productievolume

Bijvoorbeeld:

Materiaal: S45C koolstofstaal
Gereedschap: 63 mm hardmetalen vlakfrees
Zaagdiepte: 3 mm
Radiale betrokkenheid: 40 mm
Productie: continu voorbewerken

Deze informatie geeft de CNC-machinefabrikant iets concreets om te evalueren.

Het is veel nuttiger dan eenvoudigweg vragen om een ​​'CNC-machine met hoog-vermogen'.

22. Controlelijst voor vermogensselectie van de CNC-machine

Controleer voordat u een CNC-machine voor zwaar snijden aanschaft:

Laatste: Kies kracht voor het snijproces, niet het specificatieblad

Het juiste CNC-machinevermogen voor zwaar snijwerk kan niet alleen door de kW van de spil worden bepaald.

Een beter selectieproces is:

Materiaal → Gereedschap → Snijsnelheid → Gereedschapsdiameter → Snedediepte → Radiale aangrijping → Voedingssnelheid → Materiaalverwijderingssnelheid → Spilvermogen + koppel

Voor aluminium kunnen een hoog spiltoerental en een hoge voedingscapaciteit belangrijker zijn.

Voor staal, roestvrij staal en gietijzer kunnen het spilkoppel, de stijfheid van de machine en een stabiele vermogensafgifte belangrijker worden tijdens zwaar voorbewerkingswerk.

Voor grote frezen heeft de spil een nuttig koppel nodig bij het toerental waarop die frezen daadwerkelijk werken.

En voor lange productiecycli zijn continue spilprestaties belangrijker dan een piekvermogen van korte- duur.

Wanneer u een CNC-bewerkingscentrum vergelijkt, vraag dan niet alleen:

"Hoeveel kW is de spil?"

Vragen:

"Hoeveel vermogen en koppel zijn er beschikbaar bij de snijomstandigheden die we daadwerkelijk gebruiken?"

Die vraag geeft u een veel zinvollere basis voor het selecteren van een CNC-machine voor zwaar snijden.

Dabai Precision Machine Tool levert verticale bewerkingscentra, horizontale bewerkingscentra, portaalbewerkingscentra en 5-assige bewerkingscentra met verschillende spindelconfiguraties. Voor een zware-snijtoepassing kan de machine worden geëvalueerd op basis van het feitelijke werkstukmateriaal, de gereedschappen, de snijparameters, de werkstukopspanning en de productievereisten.