Feeds en snelheden uitgelegd: een praktische machinistengids

Feeds en snelheden zijn de twee snijparameters achter elke bewerkingssnede: de snelheid is de snijsnelheid (hoe snel de gereedschapsrand over het materiaal beweegt, in SFM) en de feed is de feedsnelheid (hoe snel het gereedschap voortschrijdt, in IPM of IPR). Om een perfect schoon onderdeel te krijgen, versus een gebroken bit, helpt het om meer te weten te komen over SFM en IPM. In feed hebben we twee parameters: snijsnelheid (FPM/SFPM) en voedingssnelheid. Als we ze twee met de juiste snelheid raken, kunnen we goede resultaten verkrijgen, zoals een perfecte afwerking, minimale verspilling van de bits die bij de taak worden gebruikt of snelle bedrijfstijden, maar als we falen, zal het resultaat een gebroken IP- en een beschadigd IP-minuut-formaat zijn.

Wat zijn feeds en snelheden?

Feeds en snelheden zijn de twee bewegingsinstellingen achter elke snede: de snelheid (snijsnelheid, in oppervlaktevoeten per minuut) is hoe snel de gereedschapsrand over het materiaal beweegt, en de feed (feed rate, in inches per minuut of per omwenteling) is hoe snel het gereedschap voortbeweegt U kiest de snijsnelheid uit het materiaal en gereedschap, zet deze om in spindel-RPM, stel vervolgens een voedingssnelheid in die elke tand de juiste hap geeft.

In onze ervaring met het bouwen van CNC draaibanken en molens, behandelen de operators die het meest worstelen deze als één instelling: ze kiezen een voedingssnelheid die er veilig uitziet en laten de spindelsnelheid dalen waar deze ook terechtkomt Dat gaat mis omdat de snijkant dan op de verkeerde oppervlaktesnelheid voor het materiaal draait, en een machine die is ontworpen om 50-4.000 RPM te bevatten, kan een aantal dat om de verkeerde reden is gekozen niet redden Universitaire onderwijslaboratoria zoals Het Engineering Product Innovation Center van Boston University publiceer opzettelijk conservatieve snelheden en feeds om dezelfde reden.

Voor het bewerken van werkplaatsen zijn er slechts twee bewegingsparameters waarop een snijtaak is gebaseerd: voedingssnelheid en snijsnelheid. Snijsnelheid (de “speed”) bepaalt hoe snel de snijkant van het gereedschap over het werkstuk beweegt, meestal weergegeven in inches snijwerking per minuut. Op een draaibank en doorgaans met roterend gereedschap op de molen wordt dit uitgedrukt in IPR (inch per omwenteling), of met lineaire beweging op een molen, als SFPM (oppervlaktevoet per minuut). De voedingssnelheid (de “) bepaalt hoe snel het snijgereedschap door het werk beweegt, doorgaans gespecificeerd in IPM (inch per minuut) op de molen, of IPR op een draaibank Wikipedia's bericht Speeds en feeds zegt het, omdat ze tegelijkertijd voorkomen...feeds en snelheden worden vaak besproken als een gerelateerd en vaak samen gespecificeerd item.“

Waarom dit onderscheid belangrijk is: De snijsnelheid is in de eerste plaats verantwoordelijk voor het genereren van het grootste deel van de warmte en uw gereedschapslijtage. De voedingssnelheid is verantwoordelijk voor de spaandikte, snijkrachten en oppervlakteafwerking. U kiest een snijsnelheid op basis van uw materiaal en gereedschap, zet die vervolgens om in het spiltoerental voor de specifieke diameter van uw snijgereedschappen en selecteer een voedingssnelheid om een geschikte beet per tand te bieden. Als dit machine-aspect ervan geheel nieuw voor u is, onze primer op de basisprincipes van draaibank- en molenwerking is een uitstekend startpunt voor de hardware waarmee deze nummers interageren.

Snijsnelheid en SFM: Oppervlaktesnelheid per materiaal

Machinisten lezen een kaartsnelheid vaak verkeerd als een toerental. Een 1/8″ gereedschap en een 2″-gezichtsmolen bij dezelfde 600 SFM draaien bij zeer verschillende toerentallen, dus een winkel die de conversie overslaat, zal het kleine gereedschap verbranden en het risico lopen op een kapotte snijder, omdat de verkeerde oppervlaktesnelheid de duurste fout in de snede is. We hebben elke spil, gebouwd rond die conversie, op maat, zodat een 30% bruikbare toerentallen net zo belangrijk zijn als de topsnelheid.

De oppervlaktesnelheid is een kenmerk van de machineopstelling en de materialen zijn geen eigenschap van het gereedschap. Je kunt bijvoorbeeld een betere oppervlaktesnelheid krijgen van aluminium dat roestvrij en titanium is. Zoals je ziet, denk je aan de SFM die je wilt bereiken, je vertaalt dat naar spindel-RMP - en de machine heeft controle over RPM 'niet over de oppervlaktesnelheid.

Hoe converteert u SFM naar RPM?

Deel de oppervlaktesnelheid door de gereedschapsdiameter en schaal vervolgens op tot een minuut. De relatie tussen de schone winkels is RPM = (3,82 × SFM) ÷ D, waarbij D de snijdiameter (frezen) of de werkstukdiameter (draaien) in inches is. Voor een 1/2″ gereedschap bij 600 SFM dat wil zeggen (3,82 × 600) ÷ 0,5 = 4.584 RPM, en de meeste gereedschapshandboeken vermelden dezelfde relatie.

MIT's Fab Lab voegt een belangrijke beperking in de echte wereld toe aan hun snelheids-en-toevoer grafiek: een spil zou misschien boven de 2000 RPM moeten gaan alleen maar om een behoorlijke oppervlaktesnelheid uit kleine frezen te halen, wat verklaart waarom hobby routers nauwelijks een chip staal kunnen achterwaarts werken aan de berekening (SFM = (RPM × D) ÷ 3,82) om de oppervlaktesnelheid te bepalen die uw gewenste RPM produceert.

Eerlijkheid met de cijfers hier De instructies van de machinewerkplaats in de U of Florida vertellen u duidelijk: “Deze aanbevolen oppervlaktesnelheden liggen aan de conservatieve kant...” Op dezelfde manier leunen de meeste technische en handboektabellen zo. Echte winkels die gecoat hardmetalen gereedschap gebruiken, duwen deze tarieven vaak veel verder dan wat een van deze tabellen suggereert.

“De onderstaande tabel bevat aanbevolen oppervlaktesnelheden voor gewone materialen... Deze waarden zijn conservatief.”

Universiteit van Florida Afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, Design & Manufacturing Lab

Voedingssnelheid, chipbelasting en voer per tand

Veruit de meest voorkomende invoerfout die we zien bij machines die worden teruggestuurd voor “spindle-problemen” is een te lage voedingssnelheid. Het gereedschap wrijft in plaats van te snijden omdat elke tand bijna niets kost, en de hitte die volgt slijt de rand en verhardt roestvrij. Een machine die is ontworpen voor een chipbelasting van 0,004″ faalt nog steeds bij 0,0005", omdat de fysica, en niet de machine, de limiet is.

Zodra u het toerental hebt ingesteld, bepaalt de voedingssnelheid hoeveel materiaal elke snijpunt tijdens een beet opstijgt. De maalvoedingsformule, identiek vermeld door MIT's Fab Lab en nog veel meer:

Voedingssnelheid (IPM) = RPM × spaanbelasting per tand × aantal tanden

Deze formule voor de voedingssnelheid is gekoppeld aan de RPM-formule uit de laatste sectie: de RPM-formule stelt de spindelsnelheid in op basis van de oppervlaktesnelheid, waarna de formulesets voor de voedingssnelheid voortgaan op de chipbelasting en het aantal tanden (de fluiten) op de frees. Of je nu snelstaal of carbide gebruikt, de wiskunde is identiek; alleen de oppervlaktesnelheid die je invult verandert, aangezien carbide veel hogere snijsnelheden tolereert dan snelstaal.

Chiplading (feed per tand) is de dikte van het materiaal dat elke snijkant per omwenteling verwijdert Het is het meest onbegrepen getal in feeds en snelheden Te hoog en je overbelast het gereedschap, waardoor gebabbel en gebroken randen ontstaat Te laag en de rand wrijft in plaats van te snijden, wat warmte opbouwt, een opgebouwde rand op het gereedschap vormt, het snel dof maakt en werkverharding in roestvrij staal veroorzaakt Een veelgebruikte winkelvuistregel is ongeveer 0,001″ chipbelasting per tand voor elke 0,25″ snijdiameter, wat aansluit bij de kaart per diameter verderop in deze gids Onlinetools zoals de Machining Doctor chip load calculator gebruik dezelfde feed-per-tooth basis.

De formules voor feeds en snelheden: een uitgewerkt voorbeeld

Dit is waar een winkel een nare verrassing krijgt: de rekenmachine geeft 6.112 RPM terug en de machinist stuurt het naar een molen die is ontworpen om 4.000 te draaien, zodat het gereedschap nooit de geplande oppervlaktesnelheid bereikt. We wijzen op dit risico tijdens de machineselectie omdat een proces dat een hoog toerental op klein gereedschap nodig heeft, op een hogesnelheidsspindel thuishoort, en niet op een standaardspindel.

Grafieken en rekenmachines zijn prima, maar je zou de wiskunde met de hand moeten kunnen doen om gezond verstand te controleren - controleer elk nummer dat een machine of app je overhandigt Hier is de volledige keten, die we noemen De 4-Input Feeds and Speeds Method, omdat vier ingangen (oppervlaktesnelheid, gereedschapsdiameter, chipbelasting en fluittelling) u zowel uw spilsnelheid als uw voedingssnelheid geven, dezelfde berekening die universitaire machinewerkplaatsen leuk vinden De winkel van Olin College teach.

Het laatste punt is waar de meeste winkelrekenmachines tegen studenten logen. De machines met variabele snelheid die we bouwen hebben spindelsnelheidsbereiken van sommige tussen 50-4000 tpm, dus de kleine frees die om hoge oppervlaktesnelheid vraagt, had mogelijk een centrifuge nodig die hoger was dan de meeste spindels van dat type. Een frees met een diameter van 1/8, gevraagd bij 1000sfm, zou ongeveer 30560 tpm willen, waarvoor een snelle routerspindel nodig is om dit mogelijk te maken. Op de standaardmolen/lat, bijt u terug op de oppervlaktesnelheid en de cijfers hoeven niet hetzelfde te worden aangepast. Wilt u de code zien die deze cijfers produceert, op onze sitecodes, waar u naar toe verwijst.

Feeds en snelheidsgrafieken per materiaal

Grafieken verleiden je om één waarde te behandelen als het enige juiste antwoord, en dat is een kostbare fout Een machinist die 6061 snijdt op een stijve VMC en een andere op een versleten bankmolen mag niet hetzelfde nummer draaien, omdat het indrukken van de verkeerde waarde het risico inhoudt van geklets en gebroken gereedschap; stijfheid, niet de tafel, stelt het plafond in, en een 30%-snijding in voer is soms de enige oplossing. We publiceren bereiken, geen enkele waarden, om precies die reden, op dezelfde manier als de Ontwerp- en productielab van de Universiteit van Florida bestempelt de oppervlaktesnelheidstafel conservatief.

Gebruik deze als geschatte, initiële richtlijnen. De oppervlaktesnelheid varieert onder de geschatte conservatieve academische waarden en de meer optimale waarden voor modern gecoat carbide zullen bereiken, kies de lagere waarde voor vaste opstellingen waarin u enige vragen heeft en bouw vanaf hier voort. Hier wordt naar verwezen uit gegevens van universitaire winkels, snelheid en feedgegevens van de fabrikant van het gereedschap, en technische databases.

De getoonde bereikwaarden zijn afkomstig van het Design and Manufacturing Lab van de Universiteit van Florida, suggesties van gereedschapsfabrikanten en technische naslagwerken, en deze moeten als minimaal geschikte bereiken worden beschouwd.

Feeds en snelheden voor frees- en eindmolens

Klassieke freesfout: één feed voor alles Een profileringspas en een sleuf over de volledige breedte zijn niet dezelfde snede, dus een machinist die slots bij profilering feed zal het gereedschap knippen omdat de frees springt van 30% ingeschakeld tot 100%; overal één feed gebruiken is de fout die meer eindmolens breekt dan elke verkeerde snelheid Op de stijve molens die we bouwen kun je de sleuf duwen, maar alleen nadat je het getal dat de grafiek je gaf hebt afgeleid; MIT's Fab Lab feeds-and-speeds-referentie maakt hetzelfde punt over het matchen van feed met betrokkenheid.

Bij frezen worden de bovenstaande formules het meest gebruikt. Kies de oppervlaktesnelheid uit de grafiek, converteer naar toerental voor uw eindmolendiameter en stel vervolgens de voeding in op basis van de chipbelasting en het aantal fluit. Twee extra variabelen zijn van belang voor een molen: radiale snedediepte (hoeveel van de snijbreedte is ingeschakeld) en axiale snedediepte (hoe diep).Een sleuf over de volledige breedte grijpt de hele frees aan en genereert de meeste warmte en kracht, dus verlaag de oppervlaktesnelheid en voeding in vergelijking met een lichtprofileringspas. Aluminium draait meestal 2-3 fluiten voor spaanspeling; staal en roestvrij lopen 4 of meer fluiten voor randsterkte en afwerking, en een hogere spiraalhoek wordt soepeler gescheurd voor een betere afwerking.

Richting is ook van belang. Klimfrezen (de snijderrotatie komt overeen met de toevoerrichting) geeft een dik-naar-dunne chip en een betere afwerking op een stijve machine, en het is de standaard voor het meeste moderne hardmetalen werk. Conventioneel frezen (rotatie is tegengesteld aan feed) start elke chip dun, die wrijft en werk-hardt sommige materialen maar tolereert terugslag op oudere handmatige machines Houd aparte nummers voor een ruwe snede, waar u duwen diepte en feed voor materiaal verwijdering snelheid, en een afwerking gesneden, waar u lichter de chip voor oppervlaktekwaliteit.

Welke voedingen en snelheden moet ik gebruiken voor een 1/4″ eindmolen?

Laten we een 1/4″ (0,25″) 3-fluit carbide eindfrees nemen in 6061 aluminium Begin met 700 SFM: RPM = (3,82 × 700) ÷ 0,25 = 10.696 RPM. Bij een chipbelasting van 0,0025″ voer = 10.696 × 0,0025 × 3 = 80 IPM. Als uw spindelkappen bij 4.000 RPM zijn, bent u daar weer RPM-beperkt, dus dop 4,0× 0,0.

Voor hetzelfde gereedschap in zacht staal, dalen tot ongeveer 400 SFM (carbide) en een 0,0015″ chipbelasting Productie frezen als deze is het dagelijkse werk van onze CNC freesmachines, en een stijve verticaal bewerkingscentrum is wat je daadwerkelijk de hogere kant van deze bereiken laat uitvoeren zonder te kletsen.

Boren, draaien, ruimen en tikken

Elke bewerking straft de verkeerde voeding anders Duw een ruimer op boorsnelheid en hij wrijft en verliest grootte met 0,001 in; voer een kraan van zijn pitch en hij stript het gat, want een kraan heeft geen andere keuze dan de draad te volgen We zien beide storingen op machines die snel maar niet stijf waren, daarom is het werkhouden net zo belangrijk als pk's op een draaicentrum.

Diezelfde oppervlaktesnelheidswiskunde is van toepassing op alle bewerkingen, maar de toevoereenheden en aanpassingen veranderen. Dit is hoe elk verschilt van frezen.

Draaien is de handeling waarbij de controller het meeste werk voor je doet Een draaibank met G96 houdt een constante oppervlaktesnelheid vast door het toerental te verhogen naarmate de snijdiameter kleiner wordt, dus een gerichte snede houdt dezelfde SFM van de velg naar het midden Schakel over naar G97 (vast toerental) voor het inrijgen en voor het boren op de draaibank Een kraan is het strengste geval van allemaal: de voeding ervan is vergrendeld tot de draadsteek, dus een kraan die zelfs een beetje uit de verhouding wordt gevoerd, zal de draad strippen, daarom bestaat er gesynchroniseerd tappen. Deze logica leeft op elke machine in onze CNC draaibank lijn en dezelfde regels voor oppervlaktesnelheid zijn van toepassing op handmatig werken op een universele draaibank. Werkingsspecifieke snelheidsfactoren, zoals het langzamer laten draaien van een ruimer of een verzinking dan een boormachine, worden gedocumenteerd in universiteitswinkelschema's zoals Referentie van de freessnelheid van Olin College. Het kiezen van de juiste snijder voor elke klus is zijn eigen onderwerp, dat wordt behandeld in onze gids voor essentiële draaibank snijgereedschappen.

Grafiekwaarden aanpassen voor de echte wereld

Grafieken gaan uit van een ideale opstelling Uw machine, armatuur, en gereedschapslengte komen zelden overeen met het lab Gebruik deze beslissingsvolgorde om de startnummers in de goede richting te laten gaan Peer-reviewed werk aan snijparameterselectie toont dezelfde afweging tussen feed, snelheid en standtijd We stemmen gepubliceerde cijfers af op lichtere machines omdat rigiditeit, niet de grafiek, de limiet bepaalt, en een proces dat is opgebouwd rond een chipbelasting van 0,004″ heeft nog steeds een kapsel van 20% nodig als het gereedschap lang is.

De meeste mensen vergeten het dunner worden van chips: zoals een bron opmerkt, is de chipbelasting alleen gelijk aan feed/tooth als de snedediepte gelijk is aan of groter is dan de diameter van de frees. Zodra we de wijzerplaat hebben ingedraaid, gebruiken we minder dan de helft van de ingeschakelde snijdiameter (radiale snedediepte). We moeten de chip“ gebruiken en de werkelijke chipbelasting neemt af. Zoals onze onderwijssectie zegt, is dit fenomeen van dunner worden van de ” de belangrijkste reden waarom snelle bewerking zulke hoge voedingssnelheden oplevert bij gebruik bij lichtinschakeling.“

6 Feeds-and-Speeds Fouten die gereedschap breken

Elke fout hieronder koppelt snijparameters aan de levensduur van het gereedschap, een relatie gedocumenteerd in peer-reviewed machining research.

Er zijn niet veel verschillende redenen waarom we gereedschap maken, maar de meeste gaan naar een bekend half dozijn, afkomstig uit jaren in winkelkamers en gereedschapshouderscatalogi:

Industrievooruitzichten: adaptieve en AI-gestuurde feeds en snelheden

Voor machinebouwers scherpt deze verschuiving dezelfde vaardigheid aan in plaats van deze te vervangen. Een operator die SFM niet begrijpt, zal een adaptief systeem blindelings vertrouwen en het moment missen waarop het een installatieprobleem maskeert, omdat de software kracht heeft en geen oordeel. We bouwen de spindeldetectie die deze systemen voedt, en een machine is nog steeds afhankelijk van een machinist die 4.000 tpm kan controleren op de snede; op de werkvloer is dat oordeel wat een doel van 6.112 tpm scheidt van een realiteit van 4.000 tpm.

De grootste verandering in feeds en snelheden is geen nieuwe formule; het is de persoon die het nummer instelt. Adaptieve besturingssystemen lezen nu realtime spilbelasting, trillingen en temperatuur en marcheren automatisch de feed-override in realtime omhoog of omlaag om een constante snijkracht te behouden, in plaats van een constant geprogrammeerde feed. Dit vormt de kern van snelle bewerking (HSM), waarbij zeer lichte radiale sneden bij zeer hoge voedingen worden gemaakt. De octrooiliteratuur heeft dit al onderkend. US20020091460A1,2 beschrijft bijvoorbeeld een adaptieve regeling die de effectieve voedingssnelheid aanpast op basis van snijkrachten die worden gedetecteerd door sensoren op de spil. US8880212B2 (hoogwaardig frezen) op soortgelijke wijze wordt het regelen van de toevoersnelheden beschreven om de bewerkingsbelasting binnen een vooraf bepaald bereik te houden. CAM-softwarebedrijven bieden nu ook adaptieve en trochoïdale gereedschapspaden die de aangrijping van het gereedschap op het materiaal redelijk constant houden, waardoor het gereedschap veel sneller kan worden gevoed.

Het belangrijkste oordeel, voor een winkeleigenaar die met enige vaardigheid wil machinaal bewerken, is dat adaptieve besturing tafels van startfeeds en snelheden omzet in startpunten in plaats van landingsbanen. Dit heeft tot gevolg dat het belang van het begrijpen van de basisfysica achter de prestaties van snijgereedschappen toeneemt. Iedereen die bekend is met SFM, chipbelasting en chipverdunning zal immers snel leren wanneer de zelfaanpassing van een machine verstandige, economische beslissingen neemt en wanneer deze een fundamenteel probleem maskeert. Het onderzoek naar de bewerkingseconomie - zoals dit peer-reviewed artikel waarin de keuze voor een snijparameter voor een stuk composiet aluminium-off wordt onderzocht - is voortdurend tot dezelfde conclusie gekomen: om de hoogste snelheid van materiaalverwijdering te krijgen waar je nog steeds ruimte voor hebt om de CAM-naar te handelen ANTISHICNC machining blog.

Veelgestelde vragen