Het kiezen van het juiste CNC-spiltoerental is niet zo eenvoudig als het vinden van het maximale toerental vermeld in een machinespecificatie.

Een CNC-machine kan een spil hebben die 12.000, 15.000 of zelfs 20.000 tpm kan draaien, maar dat betekent niet dat de machine voor elk materiaal op maximale snelheid moet draaien.

Het juiste spiltoerental is afhankelijk van verschillende factoren die samenwerken:

• Materiaal van het werkstuk
• Materiaal snijgereedschap
• Gereedschapsdiameter
• Snijsnelheid
• Bewerking
• Diepte van de snede
• Voedingssnelheid
• Machinestijfheid
• Vereiste oppervlakteafwerking

Daarom kan het juiste CNC-spindeltoerental voor aluminium compleet verschillen van het juiste toerental voor koolstofstaal of roestvrij staal.

Voor kopers en machinisten is de nuttigste vraag niet:

"Hoeveel toeren kan deze CNC-machine bereiken?"

Het is:

"Welk spiltoerental kan deze machine effectief gebruiken voor de materialen en gereedschappen die we daadwerkelijk gebruiken?"

1. Spilsnelheid en snijsnelheid zijn niet hetzelfde

Dit is het eerste onderscheid dat we moeten begrijpen.

De spilsnelheid wordt normaal gesproken uitgedrukt in omwentelingen per minuut:

toerental

Het vertelt je hoe snel de spil draait.

Snijsnelheid beschrijft de relatieve snelheid tussen de snijkant en het werkstukoppervlak, normaal gesproken uitgedrukt in:

m/min of SFM

Deze twee waarden zijn gerelateerd aan de gereedschapsdiameter.

Voor metrische bewerking is een gebruikelijke berekening:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

Waar:

n=spiltoerental in tpm

Vc=snijsnelheid in m/min

D=gereedschapsdiameter in mm

Dit betekent dat dezelfde snijsnelheid zeer verschillende spilsnelheden kan vereisen, afhankelijk van de gereedschapsdiameter.

Een kleine vingerfrees kan bijvoorbeeld een veel hoger toerental vereisen dan een grote vlakfrees, zelfs bij het bewerken van hetzelfde aluminium onderdeel.

Dit is de reden waarom je zegt:

"Aluminium moet worden bewerkt met 10.000 tpm"

is technisch niet zinvol zonder de gereedschapsdiameter en snijomstandigheden te kennen.

2. Waarom hetzelfde materiaal verschillende spilsnelheden kan vereisen

Stel dat u aluminium bewerkt.

Een hardmetalen vingerfrees van 6 mm en een vlakfrees van 50 mm zullen niet hetzelfde spiltoerental gebruiken.

De kleinere snijder kan normaal gesproken met een veel hogere rotatiesnelheid werken.

De grotere frees legt meer afstanden af ​​per omwenteling, waardoor het benodigde toerental lager is bij dezelfde snijsnelheid.

Als de aanbevolen snijsnelheid bijvoorbeeld 300 m/min is:

Voor een gereedschap van 10 mm:

n ≈ 9.550 tpm

Voor een gereedschap van 50 mm:

n ≈ 1.910 tpm

Het materiaal veranderde niet.

De gereedschapsdiameter is gewijzigd.

Daarom moet de selectie van het CNC-spiltoerental altijd beginnen met het snijgereedschap en het materiaal, en niet met het maximale toerental van de machine.

3. Hoe u een CNC-spindelsnelheid voor aluminium kiest

Aluminium wordt vaak geassocieerd met CNC-bewerking op hoge-snelheid, omdat veel aluminiumlegeringen met relatief hoge snijsnelheden kunnen worden bewerkt.

Maar het exacte CNC-spindeltoerental voor aluminium hangt af van:

Aluminiumlegering

Materiaal gereedschap

Gereedschapsdiameter

Aantal fluiten

Snijbewerking

Koelmiddel

Machinestijfheid

Een kleine hardmetalen vingerfrees die wordt gebruikt voor het afwerken van een aluminium behuizing kan bijvoorbeeld met een aanzienlijk hoger toerental draaien dan een grote vlakfrees die wordt gebruikt voor voorbewerken.

Een hoog spiltoerental kan bijzonder nuttig zijn wanneer:

Gereedschappen met een kleine-diameter gebruiken

Bewerken van dunne wanden

Afwerking van aluminium oppervlakken

Materiaal verwijderen uit complexe zakken

Het maximale spiltoerental is echter niet automatisch het doel.

Als de machine een toerental van 18.000 tpm bereikt, maar het geselecteerde gereedschap en de snijomstandigheden 8.000 tpm vereisen, is het draaien op 18.000 tpm simpelweg omdat de machine dat kan, geen voordeel.

4. Hoe u de CNC-spindelsnelheid voor koolstofstaal kiest

Koolstofstaal vereist doorgaans een andere bewerkingsaanpak.

De aanbevolen snijsnelheid is doorgaans lager dan voor veel aluminiumtoepassingen, vooral bij gebruik van conventionele hardmetalen gereedschappen en het uitvoeren van zwaardere sneden.

Houd voor het CNC-spiltoerental voor staal rekening met:

Staalkwaliteit

Materiaal gereedschap

Coating van gereedschap

Gereedschapsdiameter

Voorbewerken of afwerken

Diepte van de snede

Machinestijfheid

Zware staalbewerking kan ook aanzienlijke belastingen op de spil en de machinestructuur met zich meebrengen.

Dit betekent dat het spilkoppel steeds belangrijker wordt.

Een machine met een extreem hoog toerental is wellicht niet de beste keuze als uw productie wordt gedomineerd door zwaar voorbewerken van staal.

Een frees met een grote -diameter die substantieel materiaal verwijdert, kan bijvoorbeeld met een relatief laag toerental werken, terwijl er een hoog spilkoppel nodig is.

Dit is een reden waarom kopers het spiltoerental en het spilkoppel met elkaar moeten vergelijken bij het selecteren van een CNC-bewerkingscentrum.

5. Roestvrij staal vereist meer zorg

Roestvast staal is een van de materialen waarbij slechte snijparameters snel voor problemen kunnen zorgen.

Afhankelijk van de soort en de bewerkingsomstandigheden kan overmatige hitte of wrijving bijdragen aan:

Slijtage van gereedschap

Werk verhardend

Slechte oppervlakteafwerking

Opgebouwd-voordeel

Dimensionale problemen

Daarom mag het selecteren van het CNC-spiltoerental voor roestvrij staal niet alleen op de materiaalnaam worden gebaseerd.

Austenitisch roestvrij staal, martensitisch roestvrij staal, precipitatie-hardend roestvrij staal en andere kwaliteiten kunnen verschillende bewerkingseigenschappen hebben.

Gereedschapsgeometrie en coating zijn ook van belang.

Als de gereedschapsleverancier aanbevolen snijsnelheidsbereiken- verstrekt, moeten deze waarden als uitgangspunt worden gebruikt.

Pas vervolgens de snijomstandigheden aan op basis van:

Werkelijke gereedschapsprestaties

Machinestijfheid

Koelmiddel

Stabiliteit van het werkstuk

Snijdiepte

6. Gietijzer vereist niet automatisch een hoog toerental

Het bewerken van gietijzer kan een heel andere snijomgeving genereren dan aluminium.

Afhankelijk van de soort en de toepassing kan gietijzer schurende slijtage en grote hoeveelheden spanen of stof veroorzaken.

Het juiste CNC-spiltoerental is afhankelijk van:

Gietijzeren kwaliteit

Materiaal gereedschap

Coating van gereedschap

Snijdiameter

Droge of natte bewerking

Voorbewerken of afwerken

Bij veel gietijzeren toepassingen kunnen machinestabiliteit en standtijd belangrijker zijn dan het maximaliseren van de spilsnelheid.

Dit is nog een voorbeeld van waarom het hoogste toerental op het specificatieblad van de machine niet noodzakelijkerwijs het meest bruikbare getal is voor productie.

7. Gereedschapsdiameter heeft een direct effect op het toerental

Gereedschapsdiameter is een van de belangrijkste variabelen bij de berekening van de spil-snelheid.

Gebruik:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

u kunt zien dat het toerental afneemt naarmate de gereedschapsdiameter groter wordt.

Voor dezelfde snijsnelheid:

Klein gereedschap → Hoger toerental

Groot gereedschap → Lager toerental

Dit wordt vooral belangrijk bij de keuze van een CNC-machinespindel.

Een spil met hoge-snelheid kan handig zijn als uw productie veel gereedschappen met een kleine- diameter gebruikt.

Maar als uw productie voornamelijk gebruik maakt van grote frezen voor zwaar voorbewerking, kunnen het spilkoppel en -vermogen belangrijker zijn dan het maximale toerental.

8. Voorbewerken en nabewerken Gebruik niet altijd hetzelfde spiltoerental

Hetzelfde materiaal en hetzelfde gereedschap kunnen onder verschillende snijomstandigheden worden gebruikt voor voorbewerken en nabewerken.

Voorbewerken

Het doel is meestal om materiaal efficiënt te verwijderen.

Het proces kan het volgende inhouden:

Grotere snedediepte

Grotere radiale betrokkenheid

Hogere snijkrachten

Grotere spindelbelasting

Machinestijfheid en koppel worden belangrijk.

Afwerking

Het doel is meestal:

• Oppervlaktekwaliteit
• Dimensionale nauwkeurigheid
• Stabiele gereedschapsbeweging
• Consistente snijomstandigheden

Bij een nabewerking kan een andere gereedschapsdiameter, voedingssnelheid, radiale aangrijping en spilsnelheid worden gebruikt.

Daarom bestaat er niet één ‘juist toerental’ voor een materiaal.

Het juiste spiltoerental hoort bij een specifieke combinatie van gereedschap + materiaal + bewerking.

9. De spilsnelheid moet overeenkomen met de voedingssnelheid

Het veranderen van het toerental zonder rekening te houden met de voedingssnelheid kan een ander probleem veroorzaken.

Voor frezen is een veel voorkomende relatie:

Vf=n × z × fz

Waar:

Vf=voedingssnelheid

n=spiltoerental

z=aantal snijkanten

fz=voeding per tand

Stel dat u het spiltoerental aanzienlijk verhoogt, maar de voedingssnelheid ongewijzigd laat.

De spaanbelasting per tand kan te klein worden.

Het gereedschap kan beginnen te wrijven in plaats van efficiënt te snijden.

Aan de andere kant kan het verhogen van de voedingssnelheid zonder rekening te houden met de spilsnelheid de snijbelasting verhogen en mogelijk het volgende veroorzaken:

Gereedschapsbreuk

Babbelen

Slechte oppervlakteafwerking

Overbelasting van de spil

Daarom moeten het CNC-spiltoerental en de voedingssnelheid als paar worden geselecteerd, en niet onafhankelijk.

10. Negeer de maximale spilsnelheid van de CNC-machine niet

Nadat u het vereiste spiltoerental hebt berekend, vergelijkt u dit met de werkelijke capaciteit van de machine.

Bijvoorbeeld:

Vereiste snelheid:

14.000 tpm

Machinemaximum:

12.000 tpm

14.000 tpm kun je niet zomaar programmeren.

De CNC-machine moet binnen het snelheidsbereik van de spil- werken.

Maar de tegenovergestelde situatie is ook belangrijk.

Stel dat uw machine het volgende kan bereiken:

20.000 tpm

terwijl uw productie voornamelijk gebruik maakt van:

30–50 mm frezen voor staal

Het toerental van 20.000 tpm biedt mogelijk weinig waarde voor uw hoofdactiviteit.

Dit is de reden waarom een ​​koper de spindelspecificatie van de CNC-machine moet selecteren rond het daadwerkelijke snijbereik, in plaats van simpelweg de machine met het hoogste maximale toerental te kiezen.

11. Spilkoppel is belangrijk bij lagere snelheden

Spilvermogen en koppel worden vooral belangrijk tijdens zwaar zagen.

De relatie tussen spilvermogen, koppel en snelheid betekent dat het vermogen van een machine om het koppel over het hele werkbereik te behouden, van invloed is op de prestaties tijdens verschillende snijbewerkingen.

Dit is van belang bij het bewerken:

Koolstofstaal

Roestvrij staal

Gietijzer

Grote mallen

Zware mechanische componenten

Een spil met hoge-snelheid die is geoptimaliseerd voor licht zagen levert mogelijk niet dezelfde praktische prestaties als een spil die is ontworpen voor een hoog koppel bij lagere snelheden.

Wanneer u de specificaties van CNC-machines vergelijkt, vraag dan de fabrikant naar de spilkoppelcurve als zware bewerkingen deel uitmaken van uw productie.

Dat vertelt je meer dan alleen het maximale toerental.

12. De stijfheid van de machine kan de spilsnelheid beperken die u daadwerkelijk kunt gebruiken

Het berekende spiltoerental kan theoretisch correct zijn, maar de machine moet nog steeds stabiel snijden.

Als de opstelling zwak is, kan het verhogen van het toerental de trillingen soms verergeren.

Mogelijke oorzaken zijn onder meer:

Onvoldoende stijfheid van de machine

Lange uitsteeklengte van het gereedschap

Zwakke werkhouding

Dunne werkstukwanden

Ongebalanceerde tooling

Onjuiste snijparameters

Dit is vooral belangrijk voor diepe-kamerbewerkingen en grote gereedschappen.

Als u last heeft van klapperen, ga er dan niet automatisch van uit dat een hoger of lager spiltoerental de enige oplossing is.

Controleer het volledige bewerkingssysteem:

Machine + gereedschap + houder + opspanning + werkstuk + snijparameters

13. Hoe gereedschapsmateriaal de spilsnelheid verandert

Het snijgereedschap zelf heeft ook invloed op de aanbevolen snijsnelheid.

Veel voorkomende gereedschapsmaterialen zijn onder meer:

Snel-snelstaal

Carbide

Gecoat hardmetaal

Keramiek

Andere gespecialiseerde snijmaterialen

Een hardmetalen gereedschap kan aanzienlijk hogere snijsnelheden ondersteunen dan een conventioneel HSS-gereedschap in hetzelfde materiaal.

Gereedschapscoating kan ook de prestaties beïnvloeden.

Coatings die zijn ontworpen voor specifieke materiaalgroepen kunnen bijvoorbeeld de slijtvastheid verbeteren en verschillende snijomstandigheden mogelijk maken.

Geef de leverancier van de CNC-machine daarom bij het berekenen van het CNC-spiltoerental niet alleen het werkstukmateriaal door.

Identificeer ook de beoogde tooling.

14. Een praktisch uitgangspunt voor verschillende materialen

De volgende tabel moet worden beschouwd als een startkader en niet als een universeel RPM-diagram.

Het exacte spiltoerental moet nog steeds afkomstig zijn uit de aanbevelingen van de fabrikant van het snijgereedschap- en moet worden aangepast aan de daadwerkelijke machine en opstelling.

15. Voorbeeld: waarom één materiaal verschillende toerentalwaarden kan gebruiken

Stel dat u een aluminium behuizing bewerkt.

Je hebt drie operaties:

Bewerking 1 - Vlakfrezen

Gereedschapsdiameter: 50 mm

Door de grotere frees kan een relatief laag spiltoerental geschikt zijn.

Bediening 2 - Kamerfrezen

Gereedschapsdiameter: 12 mm

De kleinere frees maakt een veel hoger toerental mogelijk bij dezelfde snijsnelheid.

Bewerking 3 - Bewerking van kleine- gaten

Gereedschapsdiameter: 4 mm

Het benodigde toerental kan weer aanzienlijk hoger zijn.

Het materiaal is identiek.

De automaat is identiek.

Maar het spiltoerental verandert omdat het gereedschap en de bewerking veranderen.

Daarom een ​​uitspraak als:

"Wij bewerken aluminium, dus we hebben een spil met een toerental van 20.000 tpm nodig."

biedt niet voldoende informatie om een ​​CNC-bewerkingscentrum te selecteren.

16. Wat gebeurt er als de spilsnelheid te hoog is?

Een te hoog spiltoerental kan verschillende problemen veroorzaken, afhankelijk van het gereedschap en het materiaal.

Mogelijke symptomen zijn onder meer:

Overmatige hitte

Snelle slijtage van het gereedschap

Slechte standtijd

Verbranding of verkleuring

Slechte oppervlakteafwerking

Trillingen

Overbelasting van de spil

Bij sommige materialen kan overmatige hitte ook het werkstuk aantasten of de slijtage van het gereedschap versnellen.

De juiste reactie is niet altijd simpelweg het toerental verlagen.

Mogelijk moet u ook het volgende aanpassen:

Voedingssnelheid

Diepte van de snede

Radiale betrokkenheid

Koelmiddel

Gereedschapsgeometrie

Het maaisysteem moet in balans blijven.

17. Wat gebeurt er als de spilsnelheid te laag is?

Een laag toerental kan ook problemen veroorzaken.

Afhankelijk van het gereedschap en het materiaal kan de snijder eerder wrijven dan snijden.

Dit kan resulteren in:

Slechte oppervlakteafwerking

Overmatige snijkracht

Opgebouwd-voordeel

Verhoogde slijtage van het gereedschap

Slechte spaanvorming

Ook hier is het juiste spiltoerental afhankelijk van de snijomstandigheden.

Het doel is niet om met een zo laag mogelijk toerental te werken.

Het is bedoeld om de juiste snijsnelheid voor het geselecteerde gereedschap en materiaal te behouden.

18. Hoe u stap voor stap de juiste CNC-spindelsnelheid kiest

Een praktisch selectieproces is:

Stap 1 - Identificeer het materiaal

Bepaal de werkelijke materiaalkwaliteit.

“Staal” is voor veel toepassingen niet specifiek genoeg.

Stap 2 - Selecteer het snijgereedschap

Identificeren:

Materiaal gereedschap

Coating van gereedschap

Gereedschapsdiameter

Aantal fluiten

Stap 3 - Verkrijg de aanbevolen snijsnelheid

Gebruik de technische gegevens van de fabrikant van het snijgereedschap-als uitgangspunt.

Stap 4 - Bereken het spiltoerental

Gebruik:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

Stap 5 - Controleer de machinespil

Controleer of de CNC-machinespindel op het vereiste toerental kan werken en voldoende vermogen en koppel kan leveren.

Stap 6 - Bereken de voedingssnelheid

Gebruik de aanbevolen voeding per tand en gereedschapsgeometrie.

Stap 7 - Voer een gecontroleerde test uit

Monitor:

Spindelbelasting

Slijtage van gereedschap

Oppervlakteafwerking

Chipvorming

Trillingen

Dimensionale stabiliteit

Stap 8 - Aanpassen op basis van daadwerkelijke productie

De berekende waarde is een uitgangspunt.

Productieomstandigheden bepalen de uiteindelijke werkparameters.

19. Wat dit betekent bij het kopen van een CNC-machine

Als u een CNC-bewerkingscentrum koopt, vertel dit dan niet alleen aan de fabrikant:

"We hebben een hoge spilsnelheid nodig."

Vertel hen wat u daadwerkelijk machinaal bewerkt.

Bijvoorbeeld:

Aluminium behuizingen, hardmetalen vingerfrezen van 6–16 mm, productie van grote- volumes, voornamelijk kamerfrezen en contourfrezen.

Of:

Onderdelen van koolstofstaal, frezen van 40–80 mm, zwaar voorbewerken, diepe kamers, lange bewerkingscycli.

Deze twee toepassingen kunnen zeer verschillende spilkarakteristieken vereisen.

De CNC-machinefabrikant kan dan evalueren:

• Maximaal spiltoerental
• Nominaal spiltoerental
• Spindel kracht
• Spindel koppel
• Gereedschapsinterface
• Koelsysteem
• Machinestijfheid

Dit levert een veel nuttiger machineadvies op.

20. Koop geen CNC-machine alleen op basis van het maximale toerental

Een machine geadverteerd met:

20.000 tpm

is niet automatisch beter dan een met:

12.000 tpm

Het nuttige spindelbereik hangt af van wat u daadwerkelijk produceert.

Voor aluminiumbewerking op hoge-snelheid met klein gereedschap kan een hoger toerental waardevol zijn.

Bij zware staalbewerking met grote frezen kunnen koppel en stijfheid belangrijker zijn.

Voor gemengde productie kan een uitgebalanceerd spindelassortiment meer praktische flexibiliteit bieden.

Evalueer daarom bij het vergelijken van CNC-machinespecificaties de spil op basis van:

Materiaal + gereedschapsdiameter + snijsnelheid + snijbelasting + productievolume

in plaats van alleen het maximale toerental.

Laatste: Kies de spindel rond het snijproces

Het juiste CNC-spiltoerental kan niet alleen op basis van de materiaalnaam worden geselecteerd.

Een praktische berekening volgt:

Materiaal → Gereedschap → Gereedschapsdiameter → Snijsnelheid → Spiltoerental → Voedingssnelheid → Werkelijke snijtest

Voor aluminium kunnen hogere spilsnelheden nuttig zijn voor gereedschappen met een kleine- diameter en bewerkingen met hoge- snelheden.

Voor koolstofstaal en roestvrij staal hangt de juiste snelheid doorgaans nauwer samen met het gereedschapsmateriaal, de snijbelasting, de hittebeheersing, het spilkoppel en de stijfheid van de machine.

Voor grote frezen en zwaar voorbewerkingswerk kan het maximale toerental veel minder belangrijk zijn dan het vermogen van de spil om een ​​nuttig koppel te behouden.

Dit is de reden waarom kopers die een CNC-bewerkingscentrum beoordelen, moeten kijken naar de volledige spilprestaties in plaats van naar één cijfer op het specificatieblad.

Als u een CNC-machine voor een specifiek materiaal selecteert, geef dan de materiaalkwaliteit, de typische gereedschapsdiameter, de bewerking, de snijdiepte en de productievereisten door aan de fabrikant van de CNC-machine. Met deze details kunnen het spiltoerentalbereik, het spilvermogen, het koppel en de machineconfiguratie worden geëvalueerd ten opzichte van het daadwerkelijke bewerkingsproces.

Dabai Precision Machine Tool levert verticale bewerkingscentra, horizontale bewerkingscentra, portaalbewerkingscentra en 5-assige bewerkingscentra met verschillende spindelconfiguraties voor verschillende bewerkingsvereisten.