Spiegazione di feed e velocità: una guida pratica per macchinisti

Alimentazioni e velocità sono i due parametri di taglio dietro ogni taglio di lavorazione: la velocità è la velocità di taglio (quanto velocemente il bordo dell'utensile si muove attraverso il materiale, in SFM) e l'alimentazione è la velocità di avanzamento (quanto velocemente avanza l'utensile, in IPM o IPR) Per ottenere una parte perfettamente pulita, rispetto a una punta rotta, aiuta a conoscere SFM e IPM. Nell'alimentazione, abbiamo due parametri: velocità di taglio (FPM/SFPM) e velocità di avanzamento Se colpiamo i due alle giuste velocità, possiamo ottenere buoni risultati, come una finitura perfetta, uno spreco minimo delle punte utilizzate nell'attività o tempi di funzionamento rapidi, ma se falliamo, il risultato sarà una finitura rumorosa, superfici danneggiate e utensili rotti. Qui scoprirai le formule da calcolare: Velocità e Alimentazioni FPM e velocità di avanzamento (in IPM o giri al minuto)

Cosa sono i feed e le velocità?

Le alimentazioni e le velocità sono le due impostazioni di movimento dietro ogni taglio: la velocità (velocità di taglio, in piedi superficiali al minuto) è la velocità con cui il bordo dell'utensile si muove attraverso il materiale e l'avanzamento (velocità di avanzamento, in pollici al minuto o per giro) è la velocità con cui l'utensile avanza. Scegli la velocità di taglio dal materiale e dagli utensili, convertila in giri al minuto del mandrino, quindi imposta una velocità di avanzamento che dia a ciascun dente il giusto morso.

Nella nostra esperienza nella costruzione di torni e mulini CNC, gli operatori che più faticano li trattano come un'unica impostazione: scelgono una velocità di avanzamento che sembra sicura e lasciano cadere la velocità del mandrino ovunque atterri. Ciò va storto perché il tagliente poi funziona alla velocità superficiale sbagliata per il materiale, e una macchina progettata per contenere 50.4.000 giri al minuto non può salvare un numero scelto per la ragione sbagliata. I laboratori didattici universitari come Centro di innovazione dei prodotti ingegneristici della Boston University pubblica velocità e feed deliberatamente conservativi per lo stesso motivo.

Per la lavorazione in officina, ci sono solo due parametri di movimento su cui si basa un compito di taglio: velocità di avanzamento e velocità di taglio La velocità di taglio (la “speed”) determina la velocità con cui il tagliente dell'utensile si muove attraverso il pezzo, solitamente elencato in pollici di azione di taglio al minuto. Su un tornio e generalmente con utensili rotanti sul mulino, è espressa in IPR (pollici per giro) o con movimento lineare su un mulino, come SFPM (piedi superficiali al minuto). La velocità di avanzamento (la “feed”) determina la velocità con cui l'utensile da taglio si muove attraverso il lavoro, tipicamente specificata in IPM (pollici al minuto) sul mulino o IPR su un tornio, come Voce e feed di Wikipedia in parole povere, “poiché si verificano simultaneamente...feed e velocità sono spesso discusse come un elemento correlato e spesso specificato insieme.”

Perché questa distinzione è importante: la velocità di taglio sarà responsabile principalmente della generazione della maggior parte del calore e dell'usura degli utensili La velocità di avanzamento è responsabile dello spessore del truciolo, delle forze di taglio e della finitura superficiale Sceglierai una velocità di taglio in base al materiale e agli utensili, quindi convertila nel numero di giri del mandrino per il diametro specifico dei tuoi utensili da taglio e seleziona una velocità di avanzamento per fornire un morso adatto per dente Se questo aspetto della macchina è completamente nuovo per te, il nostro primer sul basi del funzionamento del tornio e del mulino è un eccellente punto di partenza che copre l'hardware con cui interagiscono questi numeri.

Velocità di taglio e SFM: velocità superficiale per materiale

I macchinisti spesso interpretano erroneamente la velocità di un grafico come un numero di giri. Uno strumento da 1/8 di "e un mulino frontale da 2" allo stesso giro di 600 SFM a regimi molto diversi, quindi un negozio che salta la conversione brucerà il piccolo utensile e rischierà una fresa scattata, perché la velocità superficiale sbagliata è l'errore più costoso nel taglio Dimensioniamo ogni mandrino, costruito attorno a quella conversione, in modo che uno spazio tra giri utilizzabile 30% sia importante tanto quanto la velocità massima.

La velocità superficiale è una caratteristica della configurazione della macchina (non è una proprietà dell'utensile) Ad esempio, puoi ottenere una migliore velocità superficiale dall'alluminio che dal titanio inossidabile. Come vedi, figura l'SFM che cerca di ottenere, traduci quel fuso RMP e la macchina non ha la superficie di controllo.

Come si converte SFM in RPM?

Dividere la velocità della superficie per il diametro dell'utensile, quindi scalare fino a un minuto La relazione di negozio pulito è RPM = (3,82 × SFM) (Contesto D), dove D è o il diametro della fresa (fresatura) o il diametro del pezzo (giro) in pollici Per un utensile da 1/2 "a 600 SFM che è (3,82 × 600) = 0,5 = 4.584 RPM, e la maggior parte dei manuali di utensili affermano la stessa relazione.

Il Fab Lab del MIT aggiunge un'importante limitazione nel mondo reale al loro grafico velocità-e-avanzamenti: un mandrino potrebbe dover superare i 2000 giri al minuto solo per ottenere una velocità superficiale decente da piccole frese, il che spiega perché i router hobby riescono a malapena a tagliare un chip di acciaio Lavora il calcolo all'indietro (SFM = (RPM × D) 3,82) per determinare la velocità superficiale prodotta dal tuo RPM desiderato.

Onestà con i numeri qui Le istruzioni della officina meccanica U of Florida ti dicono chiaramente: “Queste velocità di superficie consigliate sono sul lato conservatore...” Allo stesso modo, la maggior parte delle tabelle tecniche e dei manuali si inclinano in questo modo. I veri negozi che utilizzano utensili in metallo duro rivestito spesso spingono queste tariffe ben oltre ciò che suggerisce una qualsiasi di queste tabelle.

“La tabella seguente contiene le velocità superficiali consigliate per i materiali comuni... Questi valori sono conservativi.”

Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale, laboratorio di progettazione e produzione dell'Università della Florida

Tasso di alimentazione, carico di chip e alimentazione per dente

Di gran lunga l'errore di alimentazione più comune che vediamo sulle macchine rimandate indietro per problemi di “spindle” è una velocità di avanzamento impostata troppo bassa L'utensile sfrega invece di tagliare perché ogni dente non richiede quasi nulla e il calore che segue indossa il bordo e si indurisce in modo inossidabile. Una macchina progettata per un carico di chip di 0,004 "non riesce ancora a 0,0005" perché la fisica, non la macchina, è il limite.

Una volta impostato il numero di giri, la velocità di avanzamento determina la quantità di materiale che ciascuna punta della taglierina sta togliendo in un morso. La formula di alimentazione della fresatura, indicata in modo identico da Il Fab Lab del MIT e molti altri:

Velocità di alimentazione (IPM) = RPM × carico di chip per dente × numero di denti

Questa formula della velocità di avanzamento si accoppia con la formula RPM dell'ultima sezione: la formula RPM imposta la velocità del mandrino dalla velocità superficiale, quindi la formula della velocità di avanzamento imposta l'avanzamento dal carico del truciolo e il numero di denti (le scanalature) sulla taglierina Sia che si esegua acciaio ad alta velocità o carburo, la matematica è identica; cambia solo la velocità superficiale che si inserisce, poiché il carburo tollera velocità di taglio molto più elevate rispetto all'acciaio ad alta velocità.

Carico chip (alimentazione per dente) è lo spessore del materiale che ogni tagliente rimuove per giro È il singolo numero più frainteso in feed e velocità Troppo alto e sovraccarichi l'utensile, causando chiacchiere e bordi rotti Troppo basso e il bordo sfrega invece di tagliare, che costruisce calore, forma un bordo costruito sull'utensile, lo attenua velocemente e provoca l'incrudimento in acciaio inossidabile Una regola pratica ampiamente utilizzata è di circa 0,001 "di carico di truciolo per dente per ogni 0,25" di diametro della taglierina, che si allinea con la tabella per diametro più avanti in questa guida Strumenti online come il Calcolatore di carico del chip Machining Doctor utilizzare la stessa base feed-per-tooth.

Le formule dei feed e delle velocità: un esempio pratico

È qui che un negozio ottiene una brutta sorpresa: la calcolatrice restituisce 6.112 giri al minuto e il macchinista la invia a un mulino progettato per girare 4.000, quindi l'utensile non raggiunge mai la velocità superficiale pianificata Segnaliamo questo rischio durante la selezione della macchina perché un processo che necessita di un numero di giri elevato su piccoli utensili appartiene a un mandrino ad alta velocità, non standard.

Grafici e calcolatrici vanno bene, ma dovresti essere in grado di fare i conti a mano per controllare la sanità mentale di qualsiasi numero che una macchina o un'app ti consegna. Ecco la catena completa, che chiamiamo Il metodo dei feed e delle velocità a 4 ingressi, perché quattro input (velocità superficiale, diametro dell'utensile, carico del chip e conteggio della scanalatura) ti danno sia la velocità del mandrino che la velocità di avanzamento, lo stesso calcolo piace alle officine meccaniche universitarie Il negozio dell'Olin College insegnare.

L'ultimo punto è dove la maggior parte dei calcolatori negozio mentito agli studenti Le macchine a velocità variabile che costruiamo hanno intervalli di velocità del mandrino di alcuni dove tra 50-4000 giri al minuto in modo che il piccolo cutter che chiede per l'alta velocità di superficie può aver richiesto una velocità di rotazione superiore alla maggior parte dei mandrini di quel tipo sono in grado di Un 1/8 di diametro chiedere a 1000sfm vorrebbe circa 30560 giri al minuto che prenderà un mandrino router ad alta velocità per farlo accadere Sul mulino/tornio standard, si morde indietro sulla velocità di superficie e i numeri non hanno bisogno di regolare lo stesso Vuoi vedere il codice che producono questi numeri, sul nostro sito troverete un riferimento al nostro g/m-codici elenco dove S e F codici sono indicatori diretti.

Grafici dei feed e delle velocità per materiale

I grafici ti tentano di trattare un valore come l'unica risposta giusta, e questo è un errore costoso Un macchinista che taglia 6061 su un VMC rigido e un altro su un mulino a banco usurato non deve eseguire lo stesso numero, perché spingere il valore sbagliato rischia chiacchiere e utensili rotti; la rigidità, non il tavolo, imposta il soffitto, e un taglio 30% nel feed a volte è l'unica soluzione Pubblichiamo intervalli, non singoli valori, esattamente per questo motivo, allo stesso modo Laboratorio di progettazione e produzione dell'Università della Florida etichetta il suo conservativo per tavolo a velocità superficiale.

Utilizzali come linee guida iniziali approssimative. La velocità superficiale varia al di sotto dei valori accademici conservativi approssimativi e i valori più ottimali per il moderno carburo rivestito raggiungeranno, scegli il valore inferiore per configurazioni solide in cui hai qualche domanda e costruisci da qui. Questi sono riferimenti incrociati dai dati dei negozi universitari, velocità del produttore dell'utensile e dati di alimentazione, e banche dati ingegneristiche.

I valori dell'intervallo mostrati sono stati presi dal Design and Manufacturing Lab dell'Università della Florida, dai suggerimenti dei produttori di utensili e dai libri di riferimento ingegneristici, e questi sono da considerarsi intervalli minimi appropriati.

Alimentazioni e velocità per fresatura e fresatura finale

Errore di fresatura classico: un feed per tutto Un passaggio di profilatura e uno slot a tutta larghezza non sono lo stesso taglio, quindi un macchinista che si inserisce all'alimentazione di profilatura scatterà l'utensile perché la fresa salta da 30% inserita a 100%; usare un feed ovunque è l'errore che rompe più frese terminali di qualsiasi velocità sbagliata Sui mulini rigidi che costruiamo puoi spingere lo slot, ma solo dopo aver deratato il numero che il grafico ti ha dato; Riferimento feed-and-speeds del Fab Lab del MIT sottolinea lo stesso punto sull'abbinamento del feed all'impegno.

La fresatura è il luogo in cui le formule di cui sopra vengono utilizzate maggiormente Scegli la velocità della superficie dal grafico, converti in RPM per il diametro del mulino finale, quindi imposta l'alimentazione dal carico di trucioli e dal conteggio delle scanalature Due variabili extra contano su un mulino: profondità radiale di taglio (quanta parte della larghezza della taglierina è impegnata) e profondità assiale di taglio (quanto profondo). Una fessura a tutta larghezza impegna l'intera taglierina e genera la maggior quantità di calore e forza, quindi deraglia la velocità e l'alimentazione della superficie rispetto a un passaggio di profilatura della luce. L'alluminio di solito esegue 2 scanalature Al3 per eliminare i trucioli; acciaio e acciaio inossidabile eseguono 4 o più scanalature per la finitura dei bordi e un angolo dell'elica più elevato taglia in modo più fluido per una finitura migliore.

Anche la direzione conta. Fresatura Climb (la rotazione della taglierina corrisponde alla direzione di avanzamento) fornisce un chip spesso-sottile e una finitura migliore su una macchina rigida, ed è l'impostazione predefinita per la maggior parte dei lavori in metallo duro moderni. Fresatura convenzionale (la rotazione si oppone all'alimentazione) avvia ogni chip sottile, che strofina e indurisce alcuni materiali ma tollera il contraccolpo sulle macchine manuali più vecchie. Mantieni numeri separati per un taglio approssimativo, dove spingi profondità e alimentazione per la velocità di rimozione del materiale, e un taglio finale, dove alleggerisci il chip per la qualità della superficie.

Quali feed e velocità dovrei usare per un mulino terminale da 1/4 di "?"?

Prendiamo un mulino terminale in carburo a 3 scanalature da 1/4 "(0,25") in alluminio 6061. Inizia con 700 SFM: RPM = (3,82 × 700) (Contemplare 0,25 = 10.696 RPM. Con un carico di chip di 0,0025 ", alimentazione = 10.696 × 0,0025 × 3 = 80 IPM. Se i tuoi cappucci del fuso a 4.000 RPM sei nuovamente limitato in RPM, quindi copri lì e l'alimentazione diventa 4.000 × 0,0025 3 = 30 IPM.

Per lo stesso utensile in acciaio dolce, scendere a circa 400 SFM (carburo) e un carico di chip di 0,0015 "La fresatura di produzione come questa è il lavoro quotidiano del nostro Fresatrici CNC, e un rigido centro di lavoro verticale è ciò che ti consente di eseguire effettivamente la fascia più alta di questi intervalli senza chiacchiere.

Foratura, tornitura, alesatura e maschiatura

Ogni operazione punisce diversamente l'alimentazione sbagliata Spingere un alesatore a velocità di foratura e sfrega e perde dimensioni di 0,001 pollici; alimentare un rubinetto fuori dal suo passo e si spoglia il foro, perché un rubinetto non ha altra scelta che seguire il filo Vediamo entrambi i guasti su macchine veloci ma non rigide, motivo per cui la tenuta di lavoro conta tanto quanto i cavalli su un centro di tornitura.

La stessa matematica della velocità superficiale si applica a tutte le operazioni, ma le unità di alimentazione e le regolazioni cambiano. Ecco come ciascuna differisce dalla fresatura.

La tornitura è l'operazione in cui il controller fa più lavoro per te Un tornio che esegue G96 mantiene una velocità superficiale costante aumentando il numero di giri man mano che il diametro di taglio si restringe, quindi un taglio rivolto mantiene lo stesso SFM dal cerchio al centro Passa a G97 (giri fissi) per la filettatura e per la foratura al tornio Un rubinetto è il caso più rigoroso di tutti: il suo avanzamento è bloccato al passo del filo, quindi un rubinetto alimentato anche leggermente fuori rapporto spoglierà il filo, motivo per cui esiste una maschiatura sincronizzata Questa logica vive su ogni macchina del nostro Tornio CNC linea e le stesse regole di velocità superficiale si applicano al lavoro manuale su a tornio universale. I fattori di velocità specifici del funzionamento, come l'esecuzione di un alesatore o di un controforo più lentamente di un trapano, sono documentati nelle tabelle dei negozi universitari come Riferimento alla velocità di fresatura dell'Olin College. Scegliere il cutter giusto per ogni lavoro è un argomento a sé stante, trattato nella nostra guida a utensili da taglio essenziali per torni.

Regolazione dei valori dei grafici per il mondo reale

I grafici presuppongono una configurazione ideale La lunghezza della macchina, dell'apparecchio e dell'utensile raramente corrisponde al laboratorio Utilizzare questa sequenza decisionale per spostare i numeri iniziali nella giusta direzione Lavoro sottoposto a revisione paritaria su selezione taglio-parametro mostra lo stesso compromesso tra alimentazione, velocità e durata dell'utensile Sintonizziamo i numeri pubblicati su macchine più leggere perché la rigidità, non il grafico, stabilisce il limite e un processo costruito attorno a un carico di chip di 0,004 "ha ancora bisogno di un taglio di capelli 20% quando l'utensile è lungo.

La maggior parte delle persone dimentica l'assottigliamento del chip: come nota di una risorsa, il carico del chip è uguale al feed/dente solo dove la profondità di taglio è uguale al diametro della taglierina Una volta abbassato il quadrante, il diametro del chip viene utilizzato meno della metà del diametro della taglierina inserita (profondità di taglio radiale) “sottile il chip” e il vero carico del chip diminuisce Come dice la nostra sezione educativa, questo fenomeno di assottigliamento del chip “ è la ragione principale per cui la lavorazione ad alta velocità produce velocità di avanzamento così elevate quando viene utilizzata in caso di innesto leggero-”

6 errori di feed e velocità che interrompono gli strumenti

Ogni errore riportato di seguito lega i parametri di taglio alla vita dell'utensile, una relazione documentata in peer-reviewed ricerca lavorazione.

Non ci sono molte ragioni diverse per cui stiamo agganciando gli strumenti, ma la maggior parte di essi va a una mezza dozzina familiare di strumenti disegnati da anni nei cataloghi dei negozi:

Prospettive del settore: feed e velocità adattivi e guidati dall'intelligenza artificiale

Per i costruttori di macchine questo spostamento affina la stessa abilità piuttosto che sostituirla Un operatore che non capisce SFM si fiderà ciecamente di un sistema adattivo e perderà il momento in cui sta mascherando un problema di configurazione, perché il software mantiene la forza, non il giudizio Costruiamo il rilevamento del mandrino che alimenta questi sistemi, e una macchina dipende ancora da un macchinista che può controllare i 4.000 giri al minuto contro il taglio; in officina quel giudizio è ciò che separa un target a 6.112 giri al minuto da una realtà a 4.000 giri al minuto.

Il cambiamento più grande per alimentazioni e velocità non è una nuova formula; è la persona che imposta il numero I sistemi di controllo adattivi ora leggono il carico, le vibrazioni e la temperatura del mandrino in tempo reale e fanno marciare automaticamente il override di alimentazione verso l'alto o verso il basso in tempo reale per mantenere una forza di taglio costante, piuttosto che un'alimentazione programmata costante. Questo è al centro della lavorazione ad alta velocità (HSM), che esegue tagli radiali molto leggeri a feed molto elevati. La letteratura brevettuale lo ha già riconosciuto. US20020091460A1, ad esempio, descrive un controllo adattivo che regola la velocità di alimentazione effettiva in base alle forze di taglio rilevate dai sensori sul mandrino. US8880212B2 (fresatura ad alte prestazioni) allo stesso modo sono stati descritti controlli delle velocità di avanzamento per mantenere il carico di lavorazione entro un intervallo predeterminato. Anche le aziende di software CAM forniscono percorsi utensile adattivi e trocoidali che mantengono l'impegno dell'utensile con il materiale abbastanza costante, consentendo all'utensile di essere alimentato molto più velocemente.

Il giudizio principale, per un proprietario di un negozio che cerca di lavorare con qualsiasi competenza, è che le tavole girevoli di controllo adattivo dei feed di partenza e delle velocità nei punti di salto piuttosto che nelle piste di atterraggio Ciò ha l'effetto, piuttosto che diminuire, di aumentare l'importanza di comprendere la fisica di base dietro le prestazioni degli utensili da taglio Chiunque abbia familiarità con SFM, carico di trucioli e assottigliamento dei trucioli, dopo tutto, imparerà rapidamente quando l'auto-regolazione di una macchina sta prendendo decisioni sensate ed economiche e quando sta mascherando un problema fondamentale La ricerca sull'economia della lavorazione - come questo documento sottoposto a revisione paritaria che esamina la scelta del parametro di taglio per un pezzo di alluminio composito - ha continuato a raggiungere la stessa conclusione: ottenere il più alto tasso di rimozione del materiale per cui hai ancora spazio nel quadro della vita dell'utensile e del costo - farai quel compromesso secondo gli stessi principi di velocità e alimentazione che ci hanno guidato per un secolo Per ulteriori approfondimenti dalla macchina alla CAM, vedi il nostro Blog di lavorazione ANTISHICNC.

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