解説するフィードとスピード: 実用的な機械工のガイド

送りおよび速度は、すべての加工カットの背後にある2 つの切断パラメータです: 速度は切断速度 (材料を横切って工具エッジがどれだけ速く動くか、SFM) であり、送り速度は、供給速度 (IPMまたはIPRで) 壊れたビットに対して完全にきれいな部品を得るには、SFMおよびIPMについて知るのに役立ちます 送りでは、切断速度 (FPM / SFPM) と送り速度の2 つのパラメータがあります 2 つのパラメータを適切な速度でヒットすると、完璧な仕上げ、タスクで使用されたビットの最小の無駄または迅速な操作時間などの良好な結果が得られますが、失敗すると、結果はノイズの多い仕上げ、損傷した表面および壊れた工具の速度と送り速度 (IPMまたは毎分回転数) を計算するための式がわかります

飼料と速度とは何ですか?

フィードと速度は、すべてのカットの背後にある2 つのモーション設定です: 速度 (切断速度、毎分表面フィート) は、ツールのエッジが材料を横切って移動する速度であり、フィード (送り速度、毎分インチまたは1 回転) は、材料とツーリングから切断速度を選択し、スピンドルRPMに変換してから、各歯に適切な咬合を与える送り速度を設定します。.

CNC旋盤とミルを構築する私たちの経験では、最も苦労しているオペレーターは、これらを1 つの設定として扱います: 彼らは安全に見える送り速度を選択し、スピンドル速度が着地する場所であればどこでも、それはうまくいかない、なぜなら、その後、材料のために間違った表面速度で走る刃先、および50 ~ 4,000 RPMを保持するように設計された機械は、間違った理由で選択された数を救出することができないからですなどの大学の教育ラボ ボストン 大学 の エンジニアリング 製品 イノベーション センター 同じ理由で、意図的に保守的な速度とフィードを公開します。.

ジョブショップの機械加工の場合、切断作業の基礎となるモーションパラメータは、送り速度と切断速度の2 つだけです。 切断速度 (「速度」) は、工具の刃先がワークピースを横切ってどれだけ速く動くかを決定し、通常は1 分あたりの切断動作のインチでリストされます。 旋盤上および一般にミル上の回転工具では、それはIPR (1 回転あたりのインチ) で表されるか、またはミル上の直線運動ではSFPM (1 分あたりの表面フィート) として表されます。送り速度 (「送り」) は、通常、ミル上のIPM (1 分あたりのインチ) または旋盤上のIPRで指定される、ワークを通して切削工具がどのくらい速く動くかを決定します Wikipedia の速度とフィードのエントリ 「それらが同時に発生するため...フィードと速度は、関連する、そして頻繁に一緒に指定される項目として議論されることがよくあります。」“

この区別が重要な理由: 切断速度は主に熱の大部分と工具の摩耗の発生を担当します 送り速度はチップの厚さ、切断力、表面仕上げを担当します 送り速度は、材料と工具に基づいて切断速度を選択し、それを切削工具の特定の直径のスピンドルRPMに変換し、歯ごとに適切な咬合を提供する送り速度を選択します この機械の側面がまったく新しい場合は、当社のプライマーが適用されます 旋盤およびミル操作の基礎 これらの数値が相互作用するハードウェアをカバーする優れた出発点です。.

切断速度とSFM:材料別の表面速度

機械工はチャート速度をRPMと読み間違えることがよくあります。 1/8 ″ツールと2 ″フェイスミルは、同じ600 SFMターンで非常に異なるRPMで回転するため、変換をスキップするショップは、小さなツールを燃やし、スナップされたカッターの危険があります。 、間違った表面速度がカットで最も高価なミスであるため、その変換を中心に構築されたすべてのスピンドルをサイズ調整します。 、30%の使用可能なRPMギャップは最高速度と同じくらい重要です。.

表面速度は機械セットアップの特徴であり、材料は工具の特性ではありません。たとえば、ステンレス鋼やチタンなどのアルミニウムから表面速度を向上させることができます。ご覧のとおり、あなたは達成しようとしている SFM を把握し、それをスピンドル RMP = に変換し、機械は表面速度ではなく RPM を制御します。.

SFMをRPMに変換するにはどうすればよいですか?

表面速度を工具直径で割ってから、1 分単位にスケーリングします。 clean shop の関係は RPM = (3.82 × SFM) × D で、D はカッター直径 (フライス加工) またはワークピース直径 (旋削加工) のいずれか (インチ単位) です。 (3.82 × 600) × 0.5 = 4,584 RPM である 600 SFM の 1/2 ″ 工具の場合、ほとんどの工具ハンドブックには同じ関係が記載されています。.

MITのファブラボ スピードとフィードのチャートに重要な現実世界の制限が追加されます。小型カッターから適切な表面速度を得るためだけに、スピンドルは 2000 RPM を超えなければならない可能性があり、ホビー ルーターが鋼鉄チップをかろうじて切断できる理由が説明されています。逆算 (SFM = (RPM × D) × 3.82) を実行して、目的の RPM が生成する表面速度を決定します。.

ここにある数字を正直に言うと、フロリダ大学の機械工場の指示には、「これらの推奨表面速度は保守側にあります...」と明確に示されています。同様に、ほとんどの技術表やハンドブック表はそのように傾いています。コーティングされた超硬工具を使用する実際の店では、これらのレートがこれらの表の示唆をはるかに超えていることがよくあります。.

“「以下の表には、一般的な材料の推奨表面速度が含まれています。これらの値は控えめです。」”

フロリダ大学機械航空宇宙工学科、設計および製造研究所

歯ごとの送り速度、チップ荷重、および送り

「スピンドルの問題」で送り返された機械で見られる最も一般的な送りミスは、送り速度設定が低すぎることです。各歯はほとんど何も取らず、その後に続く熱がエッジを摩耗させ、ステンレス鋼を鍛えるため、工具が切断されるのではなく摩擦されます。 0.004 ″のチップ負荷用に設計された機械は、機械ではなく物理学が限界であるため、0.0005 ″では依然として故障します。.

RPM を設定すると、送り速度によって、各カッターチップが噛み合ったときにどのくらいの量の材料が剥がれるかが決まります。フライス送り式。によって同じように述べられています MITのファブラボ そして他の多くの人は:

送り速度 (IPM) = 歯あたりの RPM × チップ負荷 × 歯の数

この送り速度の式は、最後のセクションからのRPM式と対になります: RPM式は、表面速度からスピンドル速度を設定し、次に送り速度の式は、チップ負荷とカッター上の歯 (フルート) の数から前進するかどうか高速度鋼を実行するか、超硬、数学は同一です; 唯一の表面速度をプラグインが変化します, 超硬は、高速度鋼よりもはるかに高い切断速度を許容するため。.

チップ ロード (feed per tooth) は、各刃先が1 回転あたりに取り除く材料の厚さです。 feedsとspeedsでは最も誤解されている単一の数値です。 too highとあなたはツールを過負荷にし、おしゃべりや壊れたエッジを引き起こします。 too lowと刃先が切断の代わりにこすれることで熱が蓄積され、ツールに内蔵のエッジが形成され、高速で鈍くなり、ステンレス鋼で加工硬化を引き起こします。 shopの経験則として広く使用されているのは、カッター直径0.25 ″ごとに歯1 個あたりのチップ荷重がおよそ0.001 ″であり、このガイドの後半の直径あたりのチャートと一致しています マシニングドクターチップ荷重計算機 同じ歯ごとの送り基準を使用します。.

供給量と速度の式: 実用的な例

ここで、ショップは厄介な驚きを得ます: 電卓は6,112 RPMを返し、機械工は4,000 を回転するように設計されたミルにそれを送るので、ツールは計画された表面速度に達することはありません 小さなツールで高いRPMを必要とするプロセスは、標準ではなく高速スピンドルに属しているため、機械の選択中にこのリスクにフラグを立てます。.

チャートや計算機でも問題ありませんが、機械やアプリが手元にある任意の数字を正気度チェックするために、手で計算できるはずです。これをフルチェーンと呼びます 4 入力フィードおよび速度法, 、4 つの入力(表面速度、工具直径、破片の負荷、およびフルートの数)があなたの紡錘の速度およびあなたの送り速度の両方を与えるので、同じ計算大学機械店のような オリンカレッジのお店 教える.

最後のポイントは、ほとんどのショップ電卓が学生に嘘をついた場所です。 私たちが構築する可変速マシンは、スピンドル速度範囲がいくつかの場所 50-4000 rpm の間 だから、高い表面速度を求める小さなカッターは、そのタイプのほとんどのスピンドルが可能なスピンスピードよりも高いスピンスピードを要求した可能性があります 1000sfmで求める直径1/8 のカッターは、それを実現するために高速ルータースピンドルを取る約30560 rpmを望んでいるでしょう 標準のミル/旋盤では、表面速度を噛み返し、数値は同じように調整する必要はありません これらの数値を生成するコードを見たい、私たちのサイトでは、SおよびFコードが直接指標であるg / mコードリストへの参照を見つけるでしょう。.

材料別のフィードと速度のチャート

チャートは、1 つの値を単一の正しい答えとして扱うように誘惑し、それはコストのかかる間違いです。 剛性VMC上の6061 を切断し、摩耗したベンチミル上の別の機械工は、同じ番号を実行してはなりません, 間違った値をプッシュすると、おしゃべりや壊れたツールの危険があるので; 剛性, テーブルではありません, 天井を設定します, そして、フィード内の30%カットが時々唯一の修正であるように、我々は、単一の値ではなく、範囲を公開します, まさにその理由のために, 同じ方法で フロリダ大学デザイン&マニュファクチャリングラボ 表面速度テーブルには保守的なラベルが付けられています。.

これらを近似的な初期ガイドラインとして使用します。表面速度の範囲は近似的な保守的な学術値を下回り、最新のコーティングされた炭化物のより最適な値が達成されます。 、いくつかの質問があるソリッドセットアップの低い値を選択し、ここから構築します。これらは大学のショップデータから相互参照されています、, ツールメーカーの速度とフィードデータ, 、 および エンジニアリング データベース.

表示されている範囲の値は、フロリダ大学設計製造研究所、工具メーカーの提案、およびエンジニアリング参考書から取得されたものであり、これらは最小の適切な範囲とみなされます。.

フライスおよびエンドミルのための供給と速度

古典的なフライス加工エラー: すべてのための1 つのフィード。 profilingパスと全幅スロットは同じカットではないので、プロファイリングフィードでスロットする機械工は、カッターが100%に係合した30%からジャンプするので、ツールをスナップします; どこでも1 つのフィードを使用すると、任意の間違った速度よりも多くのエンドミルを壊す間違いです。 私たちが構築する硬質ミルでは、スロットを押すことができますが、チャートがあなたに与えた数をディレートした後にのみ; MIT のファブラボのフィードとスピードのリファレンス フィードとエンゲージメントのマッチングについても同じことを指摘します。.

ミリングは、上記の式が最もよく使用される場所です チャートから表面速度を選択し、エンドミル直径のRPMに変換してから、チップ荷重とフルート数からフィードを設定します ミルには2 つの余分な変数が重要です: 半径方向の切断深さ (カッター幅のどれくらいが噛み合っていますか)と 軸方向の切込み深さ (どれくらい深い)。 full-widthスロットはカッター全体と係合し、最も多くの熱と力を発生させるので、軽いプロファイリングパスと比較して、表面速度と送り速度を低下させます。 aluminumは通常、チップクリアランスのために2 ~ 3 フルートを実行します; スチールとステンレス鋼は、エッジの強度と仕上げのために4 つ以上のフルートを実行し、より高い螺旋角度はより良い仕上げのためによりスムーズに剪断します。.

演出も大事. クライムミリング (カッターの回転は送り方向と一致します) 剛性の高い機械で厚から薄までのチップと優れた仕上げを実現し、最新の超硬加工のデフォルトです。. 従来 フライス (回転は送りに対向します) 各チップを薄く開始し、一部の材料をこすって加工硬化しますが、古い手動機械ではバックラッシュを許容します。材料の除去率を高めるために深さと送り込みを押し込むラフカットと、表面品質のためにチップを軽くするフィニッシュカットについては、別々の数値を保持します。.

1/4 ″エンドミルにはどのようなフィードと速度を使用する必要がありますか?

6061 アルミニウムで1/4 ″ (0.25 ″) 3 フルートカーバイドエンドミルを取りましょう。 700 SFMから始めます: RPM = (3.82 × 700) × 0.25 = 10,696 RPM。 0.0025 ″のチップ負荷で、送り = 10,696 × 0.0025 × 3 = 80 IPM。 4,000 RPM でスピンドル キャップを付けると、再び RPM が制限されるため、そこにキャップを付けると、送り量は 4,000 × 0.0025 × 3 = 30 IPM になります。.

軟鋼の同じ用具のために、およそ400 SFM (炭化物)および0.0015 ″の破片の負荷に低下して下さい。 このような生産の製粉は私達の毎日の仕事です CNCフライス盤, 、そしてリジッド 立形 マシニングセンタ これにより、これらの範囲の上限を実際にチャットなしで実行できるようになります。.

穴あけ、旋削、リーミング、タッピング

各操作は間違った送り方を違って罰します。 reamerを穴あけの速度で押すと、それは0.001 inでこすってサイズを失います; タップをそのピッチから供給し、それは穴を剥ぎ取ります、なぜならタップは糸に従う以外に選択肢がないからです。 workholdingはターニングセンターの馬力と同じくらい重要である理由です。.

同じ表面速度の計算が操作全体に適用されますが、供給単位と調整が変化します。それぞれがフライス加工とどのように異なるかは次のとおりです。.

旋削加工はコントローラーが最も作業してくれる操作です G96 を作動する旋盤は、切断直径が縮小するにつれて RPM を上げることによって一定の表面速度を保持するため、フェーシング カットはリムから中央まで同じ SFM を維持します G97 (固定 RPM) にねじ切りと旋盤の穴あけに切り替えます。タップはすべての中で最も厳密なケースです。供給がねじピッチにロックされているため、わずかにオフの比率でも供給されるタップはねじを剥がすため、同期タッピングが存在します。このロジックは、当社のすべてのマシンで動作します CNC 旋盤 ラインと同じ表面速度ルールが、a の手動作業にも適用されます ユニバーサル旋盤. 。リーマーやカウンターボアの実行がドリルよりも遅いなどの動作固有の速度係数は、次のような大学のショップ チャートに文書化されています オーリン大学のフライス加工速度のリファレンス. 。各仕事のための右のカッターを選ぶことは私達のガイドでカバーされるそれ自身のトピックである 必須の旋盤の切削工具.

現実世界のチャート値を調整します

チャートは理想的なセットアップを前提としています マシン、フィクスチャ、ツールの長さがラボと一致することはほとんどありません この決定シーケンスを使用して、開始番号から正しい方向に移動するためのピアレビュー済みの作業 切断パラメータの選択 送り、速度、工具寿命の間の同じトレードオフを示します。チャートではなく剛性が制限を設定し、0.004 ″ チップ負荷を中心に構築されたプロセスでは、工具が長い場合でも 20% ヘアカットが必要となるため、軽量なマシンで公開された数値を調整します。.

ほとんどの人はチップ薄化を忘れています: リソースのメモとして、切りくずの負荷は、切りくずの深さがカッターの直径と同じかそれを超える場合にのみ送り/歯に等しくなります。 ダイヤルダウンを回すと ー 半分未満のカッター直径がエンゲージ (半径方向の切りくずの深さ) を使用します ー ー 「チップを薄く」し、真のチップ負荷が減少します。 私たちの教育セクションが言うように、この「チップ薄化現象は、高速機械加工が軽いエンゲージで使用するとこのような高い送り速度を生み出す主な理由です。」“

ツールを壊す6つのフィードと速度の間違い

以下の各ミスは、切断パラメータを工具寿命に結び付けており、その関係は査読済みで文書化されています マシニング 研究.

私たちがツールをスナップしている理由はそれほど多くありませんが、それらのほとんどは、ショップルームやツールホルダーカタログで何年も描かれたおなじみの6 ダース ee ulaに行きます:

業界の見通し: 適応型および AI 駆動のフィードと速度

マシンビルダーにとって、このシフトは、同じスキルを交換するのではなく、研ぎ澄ます。 SFMを理解していないオペレータは、適応システムを盲目的に信頼し、それがセットアップの問題を隠している瞬間を見逃すでしょう、なぜなら、ソフトウェアは判断ではなく力を保持しているからです私たちはこれらのシステムに供給するスピンドルセンシングを構築し、機械は依然として正気をチェックできる機械工に依存しています 4,000 RPM カットに対して; 製造現場では、その判断が 6,112 RPM のターゲットと 4,000 RPM の現実を区別するものです。.

送りや速度への最大の変更は新しい式ではありません; それは、数字を設定する人です 適応制御システムは、リアルタイムのスピンドル負荷、振動と温度を読み取り、自動的に送りオーバーライドをリアルタイムで上下に行進し、一定のプログラムされた送りではなく、一定の切断力を維持します これは、高速機械加工 (HSM) の中心であり、非常に高い送りで非常に軽いラジアルカットを取る特許文献では、すでにこれを認識していました。. US20020091460A1,、例えば、スピンドル上のセンサーによって検出された切断力に基づいて有効送り速度を調整する適応制御について説明します。. US8880212B2 (高性能フライス加工) 同様に、機械加工荷重を所定の範囲内に保つために送り速度を制御することも開示されています。 CAM ソフトウェア会社も、工具と材料の係合をほぼ一定に保つ適応型およびトロコイド型ツールパスを提供するようになり、工具にはるかに速く送り込むことができるようになりました。.

主な判断は、任意の熟練度で機械加工を探しているショップのオーナーのために、それは適応制御ターンテーブルが、開始フィードと速度の着陸ストリップではなく、ジャンプオフポイントに減少するのではなく、ターンテーブルを、切断ツールの性能の背後にある基本的な物理学を理解することの重要性を高める効果を持っています.SFM、チップ負荷とチップ薄化に精通している誰もが、結局のところ、機械の自己調整が賢明で経済的な決定を下しているとき、そしてそれが根本的な問題をマスキングしているときにすぐに学習します機械加工経済学の研究 - 複合アルミニウム片のための切断パラメータの選択を調べるこの査読済みの論文など - 継続的に同じ結論に達し続けている: 工具寿命とコストの枠組みの中でまだ余地がある材料の除去の最高率を得るために、そのトレードオフを1 世紀にわたって私たちを導いてきた速度と送りというまったく同じ原則に従って行うつもりです機械からCAMへのさらなる洞察については、私たちを参照してください ANTISHICNCマシニングブログ.

よくある質問frequently Asked Questions