Feeds e Velocidades Explicadas: Um Guia Prático do Maquinista

Alimentações e velocidades são os dois parâmetros de corte por trás de cada corte de usinagem: a velocidade é a velocidade de corte (quão rápido a borda da ferramenta se move pelo material, em SFM) e a alimentação é a taxa de alimentação (quão rápido a ferramenta avança, em IPM ou IPR).Para obter uma peça perfeitamente limpa, versus um bit quebrado, ajuda a saber sobre SFM e IPM. Na alimentação, temos dois parâmetros: velocidade de corte (FPM /SFPM) e taxa de alimentação Se atingirmos os dois nas taxas certas, podemos obter bons resultados, como um acabamento perfeito, desperdício mínimo dos bits usados na tarefa ou tempos de operação rápidos, mas se falharmos, o resultado será um acabamento ruidoso, superfícies danificadas e ferramentas quebradas Aqui você descobrirá, as fórmulas para calcular: Velocidades e Alimentações FPM e taxas de alimentação (em IPM ou rotações por minuto)

O que são feeds e velocidades?

Alimentações e velocidades são as duas configurações de movimento por trás de cada corte: a velocidade (velocidade de corte, em pés de superfície por minuto) é a rapidez com que a borda da ferramenta se move pelo material, e a alimentação (taxa de alimentação, em polegadas por minuto ou por revolução) é a rapidez com que a ferramenta avança. Você escolhe a velocidade de corte do material e do ferramental, converte-a em RPM do fuso e, em seguida, define uma taxa de alimentação que dá a cada dente a mordida certa.

Em nossa experiência na construção de tornos e moinhos CNC, os operadores que mais lutam tratam estes como um único cenário: eles escolhem uma taxa de alimentação que parece segura e deixam a velocidade do fuso cair onde quer que caia Isso dá errado porque a aresta de corte então corre na velocidade de superfície errada para o material, e uma máquina projetada para conter 50.000 RPM não pode resgatar um número escolhido pelo motivo errado Laboratórios de ensino da universidade, como Centro de Inovação de Produtos de Engenharia da Universidade de Boston publique velocidades e feeds deliberadamente conservadores pelo mesmo motivo.

Para usinagem em oficina, existem apenas dois parâmetros de movimento nos quais uma tarefa de corte é baseada: Taxa de alimentação e velocidade de corte A velocidade de corte (o “speed”) dita a rapidez com que a aresta de corte da ferramenta se move pela peça de trabalho, geralmente listada em polegadas de ação de corte por minuto Em um torno e geralmente com ferramentas rotativas no moinho, é expressa em IPR (polegadas por revolução), ou com movimento linear em um moinho, como SFPM (pés de superfície por minuto) A taxa de alimentação (o “feed”) determina a rapidez com que a ferramenta de corte se move através do trabalho, normalmente especificada em IPM (polegadas por minuto) no moinho, ou IPR em um torno, como Entrada Velocidades e feeds da Wikipedia dito isto, “as eles ocorrem simultaneamente...feeds e velocidades são frequentemente discutidos como um item relacionado e frequentemente especificado em conjunto.”

Por que essa distinção é importante: A velocidade de corte será responsável principalmente por gerar a maior parte do calor e seu desgaste de ferramentas A taxa de alimentação tem responsabilidade pela espessura do chip, forças de corte e acabamento superficial Você escolherá uma velocidade de corte com base em seu material e ferramentas, depois converta isso para a RPM do fuso para o diâmetro específico de suas ferramentas de corte e selecione uma taxa de alimentação para fornecer uma mordida adequada por dente Se esse aspecto da máquina for totalmente novo para você, nosso primer no noções básicas de operação de torno e moinho é um excelente ponto de partida para cobrir o hardware com o qual esses números interagem.

Velocidade de corte e SFM: velocidade de superfície por material

Os maquinistas muitas vezes interpretam mal a velocidade do gráfico como uma RPM. Uma ferramenta de 1/8″ e um moinho de face de 2″ na mesma curva de 600 SFM a RPM muito diferentes, portanto, uma loja que pula a conversão queimará a pequena ferramenta e arriscará um cortador quebrado, porque a velocidade de superfície errada é o erro mais caro no corte. Dimensionamos cada fuso, construído em torno dessa conversão, de modo que uma folga de RPM utilizável de 30% seja importante tanto quanto a velocidade máxima.

A velocidade da superfície é uma característica da configuração da máquina e da velocidade da máquina não uma propriedade da ferramenta Por exemplo, você pode obter melhor superfície de alumínio que inoxidável e. Como você vê, você figura o SFM seu olhar para alcançar, você traduz que para o fuso RMP (spindle) e a máquina tem controle sobre RPM (não velocidade de superfície).

Como você converte SFM em RPM?

Divida a velocidade da superfície pelo diâmetro da ferramenta, em seguida, escala para um minuto A relação de limpeza da loja é RPM = (3.82 × SFM) ÷ D, onde D é ou o diâmetro do cortador (fresamento) ou o diâmetro da peça de trabalho (giro) em polegadas Para uma ferramenta 1/2″ a 600 SFM que é (3.82 × 600) 0.5 = 4,584 RPM, e a maioria dos manuais de ferramentas afirmam a mesma relação.

Laboratório Fabular do MIT adiciona uma importante limitação do mundo real ao seu gráfico de velocidades e alimentações: um fuso pode ter que ir acima de 2000 RPM apenas para obter uma velocidade superficial decente de pequenos cortadores, o que explica por que os roteadores amadores mal conseguem cortar um chip de aço Trabalhe o cálculo para trás (SFM = (RPM × D) 3.82) para determinar a velocidade de superfície que sua RPM desejada produz.

Honestidade com os números aqui As instruções da oficina mecânica da U of Florida dizem claramente: “Essas velocidades de superfície recomendadas estão no lado conservador...” Da mesma forma, a maioria das tabelas técnicas e de manuais se inclinam dessa maneira. Lojas reais que usam ferramentas de metal duro revestidas geralmente empurram essas taxas muito além do que qualquer uma dessas tabelas sugere.

“A tabela abaixo contém velocidades de superfície recomendadas para materiais comuns... Esses valores são conservadores.”

Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, Laboratório de Design e Fabricação da Universidade da Flórida

Taxa de alimentação, carga de chip e alimentação por dente

De longe, o erro de alimentação mais comum que vemos em máquinas enviadas de volta para problemas de fuso “” é uma taxa de alimentação definida muito baixa A ferramenta esfrega em vez de cortar porque cada dente não leva quase nada, e o calor que se segue desgasta a borda e endurece o aço inoxidável Uma máquina projetada para uma carga de chip de 0,004″ ainda falha em 0,0005″ porque a física, não a máquina, é o limite.

Depois de definir RPM, a taxa de alimentação determina quanto material cada ponta do cortador está decolando em uma mordida A fórmula de alimentação de moagem, declarada de forma idêntica por Laboratório Fabular do MIT e muitos outros:

Taxa de alimentação (IPM) = RPM × carga de cavacos por dente × número de dentes

Esta fórmula de taxa de alimentação emparelha com a fórmula RPM da última seção: a fórmula RPM define a velocidade do fuso a partir da velocidade da superfície, então a fórmula de taxa de alimentação define o avanço da carga do chip e o número de dentes (as flautas) no cortador Se você executa aço rápido ou metal duro, a matemática é idêntica; apenas a velocidade da superfície que você conecta muda, uma vez que o metal duro tolera velocidades de corte muito mais altas do que o aço rápido.

Carga chip (alimentação por dente) é a espessura do material que cada aresta de corte remove por revolução É o único número mais incompreendido em alimentações e velocidades Muito alto e você sobrecarrega a ferramenta, causando tagarelice e arestas quebradas Muito baixo e a borda esfrega em vez de cortar, o que constrói calor, forma uma borda construída na ferramenta, embota-a rapidamente e causa endurecimento do trabalho em aço inoxidável Uma regra prática de loja amplamente utilizada é de aproximadamente 0,001″ de carga de cavacos por dente para cada 0,25″ de diâmetro do cortador, que se alinha com o gráfico por diâmetro mais tarde neste guia Ferramentas on-line, como o Usinagem Calculadora carga chip Doctor use a mesma base de ração por dente.

As fórmulas de alimentação e velocidade: um exemplo trabalhado

É aqui que uma loja tem uma surpresa desagradável: a calculadora retorna 6.112 RPM e o maquinista a envia para um moinho projetado para girar 4.000, de modo que a ferramenta nunca atinge a velocidade de superfície planejada Nós sinalizamos esse risco durante a seleção da máquina porque um processo que precisa de altas RPM em pequenas ferramentas pertence a um fuso de alta velocidade, não a um padrão.

Gráficos e calculadoras estão bem, mas você deve ser capaz de fazer as contas à mão para sanidade-verificar qualquer número uma máquina ou aplicativo mãos você Aqui é a cadeia completa, que chamamos O Método Feeds e Velocidades de 4 Entradas, porque quatro entradas (velocidade da superfície, diâmetro da ferramenta, carga da microplaqueta, e contagem da flauta) dão-lhe tanto sua velocidade do fuso e sua taxa de alimentação, as mesmas oficinas de máquinas da universidade do cálculo como Loja do Olin College ensinar.

O último ponto é onde a maioria das calculadoras de loja mentiu para os alunos As máquinas de velocidade variável que construímos têm faixas de velocidade do fuso de alguns onde entre 50-4000 rpm então o pequeno cortador pedindo alta velocidade de superfície pode ter exigido uma velocidade de rotação maior do que a maioria dos fusos desse tipo são capazes Um cortador de 1/8 de diâmetro pedir em 1000 sfm iria querer cerca de 30560 rpm que vai levar um fuso de roteador de alta velocidade para fazer acontecer No moinho/latão padrão, você morder de volta na velocidade de superfície e os números não precisam ajustados o mesmoQuer ver o código que produz esses números, em nosso site você encontrará uma referência à nossa lista de g/m-códigos onde os códigos S e F são indicadores diretos.

Feeds e gráficos de velocidades por material

Os gráficos tentam você a tratar um valor como a única resposta certa, e isso é um erro caro Um maquinista cortando 6061 em um VMC rígido e outro em um moinho de bancada desgastado não deve executar o mesmo número, porque empurrar o valor errado corre o risco de tagarelar e ferramentas quebradas; rigidez, não a mesa, define o teto, e um corte de 301TP10 T na alimentação às vezes é a única correção Publicamos intervalos, não valores únicos, exatamente por esse motivo, da mesma forma que o Laboratório de Design e Fabricação da Universidade da Flórida rotula sua tabela de velocidade superficial como conservadora.

Use-os como linhas de guia aproximadas e iniciais As faixas de velocidade da superfície abaixo dos valores acadêmicos conservadores aproximados e os valores mais ótimos para o carboneto revestido moderno atingirão, escolha o valor mais baixo para configurações sólidas nas quais você tem alguma dúvida e desenvolva a partir daqui Estes são referenciados cruzados a partir de dados de lojas universitárias, velocidade do fabricante da ferramenta e dados de alimentação, e bases de dados de engenharia.

Os valores de intervalo mostrados foram retirados do Laboratório de Design e Fabricação da Universidade da Flórida, sugestões dos fabricantes de ferramentas e livros de referência de engenharia, e estes devem ser considerados intervalos mínimos apropriados.

Rações e Velocidades para Fresagem e Moinhos Finais

Erro de fresagem clássico: uma alimentação para tudo Uma passagem de perfil e um slot de largura total não são o mesmo corte, então um maquinista que se encaixa na alimentação de perfilamento quebrará a ferramenta porque o cortador salta de 301TP10 T engatado para 1001TP10 T; usar uma alimentação em todos os lugares é o erro que quebra mais moinhos finais do que qualquer velocidade errada Nos moinhos rígidos que construímos você pode empurrar o slot, mas somente depois de diminuir o número que o gráfico lhe deu; Referência de feeds e velocidades do Fab Lab do MIT faz o mesmo ponto sobre combinar feed com engajamento.

Fresagem é onde as fórmulas acima são mais usadas Escolha a velocidade da superfície do gráfico, converta em RPM para o seu diâmetro de fresa final, em seguida, defina a alimentação da carga de cavacos e contagem de flautas Duas variáveis extras importam em um moinho: profundidade radial de corte (quanto da largura do cortador está engatada) e profundidade axial de corte (quão profundo é. Um slot de largura total engata todo o cortador e gera mais calor e força, portanto, diminua a velocidade e a alimentação da superfície em comparação com uma passagem de perfil de luz. O alumínio geralmente funciona com 2 flautas para liberação de cavacos; aço inoxidável funciona com 4 ou mais flautas para resistência e acabamento das bordas, e um ângulo de hélice mais alto é cortado mais suavemente para um melhor acabamento.

A direção também importa. Fresagem escalada (a rotação do cortador corresponde à direção de alimentação) fornece um chip espesso a fino e um melhor acabamento em uma máquina rígida, e é o padrão para a maioria dos trabalhos modernos de metal duro. Fresagem convencional (a rotação se opõe à alimentação) inicia cada chip fino, que esfrega e endurece alguns materiais, mas tolera a reação em máquinas manuais mais antigas Mantenha números separados para um corte bruto, onde você empurra a profundidade e a alimentação para a taxa de remoção de material, e um corte de acabamento, onde você alivia o chip para a qualidade da superfície.

Quais alimentações e velocidades devo usar para uma fresa de topo de 1/4″?

Vamos pegar um moinho final de carboneto de 1/4″ (0,25″) de 3 flautas em alumínio 6061. Comece com 700 SFM: RPM = (3,82 × 700) × 0,25 = 10.696 RPM. Com uma carga de chip de 0,0025″, alimentação = 10.696 × 0,0025 × 3 = 80 IPM. Se suas tampas de fuso a 4.000 RPM você estiver limitado por RPM novamente, então limite e a alimentação se tornará 4.000 × 0,0025 × 3 = 30 IPM.

Para a mesma ferramenta em aço macio, caia para cerca de 400 SFM (carboneto) e uma carga de cavacos de 0,0015″. Fresagem de produção como esta é o trabalho diário do nosso Fresadoras CNC, e um rígido centro usinagem vertical é o que permite executar o limite superior desses intervalos sem tagarelar.

Perfuração, torneamento, alargamento e rosqueamento

Cada operação pune a alimentação errada de forma diferente Empurre um alargador na velocidade de perfuração e ele esfrega e perde tamanho em 0,001 in; alimente uma torneira fora de seu passo e ele tira o buraco, porque uma torneira não tem escolha a não ser seguir o fio Vemos ambas as falhas em máquinas que eram rápidas, mas não rígidas, e é por isso que a fixação de trabalho importa tanto quanto a potência em um centro de giro.

Essa mesma matemática de velocidade de superfície se aplica a todas as operações, mas as unidades de alimentação e os ajustes mudam. Veja como cada um difere da fresagem.

Girar é a operação onde o controlador faz mais trabalho para você Um torno que corre G96 mantém uma velocidade de superfície constante elevando RPM como o diâmetro de corte encolhe, assim que um corte de revestimento mantém o mesmo SFM do aro para o centro Mudar para G97 (RPM fixo) para rosqueamento e para perfuração no torno Uma torneira é o caso mais estrito de todos: sua alimentação é travada para o passo da rosca, assim que uma relação alimentada mesmo ligeiramente fora tirará a rosca, razão pela qual a batida sincronizada existe Esta lógica vive em cada máquina em nossa Torno CNC linha, e as mesmas regras de velocidade superficial se aplicam ao trabalho manual em a torno universal. Fatores de velocidade específicos da operação, como operar um alargador ou contrafuro mais lentamente do que uma broca, são documentados em gráficos de lojas universitárias, como Referência de velocidade de fresagem do Olin College. Escolher o cortador certo para cada trabalho é um tópico próprio, abordado em nosso guia para ferramentas essenciais de corte de torno.

Ajustando os valores dos gráficos para o mundo real

Os gráficos assumem uma configuração ideal Seu comprimento de máquina, dispositivo elétrico e ferramenta raramente corresponde ao laboratório Use essa sequência de decisão para sair dos números iniciais na direção certa Trabalho revisado por pares seleção cutting-parâmetro mostra o mesmo trade-off entre alimentação, velocidade e vida útil da ferramenta, Ajustamos os números publicados em máquinas mais leves porque a rigidez, e não o gráfico, define o limite, e um processo construído em torno de uma carga de chip de 0,004″ ainda precisa de um corte de cabelo de 201TP10 T quando a ferramenta é longa.

A maioria das pessoas esquece sobre o desbaste do chip: como um recurso observa, a carga do chip é igual a alimentação/dente apenas onde a profundidade do corte é igual ou o diâmetro do cortador Uma vez que giramos o dial down uso do chip menos da metade do diâmetro do cortador engatado (rad profundidade do corte) “thin o chip” e a verdadeira carga do chip Como nossa seção de educação diz, este fenômeno de desbaste do “chip é a principal razão pela qual a usinagem de alta velocidade produz taxas de alimentação tão altas quando usada no engate leve.”

6 erros de alimentação e velocidade que quebram ferramentas

Cada erro abaixo vincula os parâmetros de corte à vida útil da ferramenta, uma relação documentada em revisão por pares usinagem pesquisa.

Não há muitas razões diferentes pelas quais estamos tirando ferramentas, mas a maioria delas vai para uma meia dúzia familiar (desenhado a partir de anos em salas de lojas e catálogos de porta-ferramentas:

Perspectivas da indústria: feeds e velocidades adaptativos e orientados por IA

Para os construtores de máquinas este deslocamento aguça a mesma habilidade em vez de substituí-la Um operador que não entende SFM vai confiar em um sistema adaptativo cegamente e perder o momento em que ele está mascarando um problema de configuração, porque o software mantém a força, não o julgamento Nós construímos o sensor de fuso que alimenta esses sistemas, e uma máquina ainda depende de um maquinista que pode sanidade-verificar 4.000 RPM contra o corte; no chão de fábrica que o julgamento é o que separa um alvo de 6.112 RPM de uma realidade de 4.000 RPM.

A maior mudança para alimentações e velocidades não é uma nova fórmula; é a pessoa que define o número Os sistemas de controle adaptativos agora leem a carga, vibração e temperatura do fuso em tempo real e marcham automaticamente o cancelamento de alimentação para cima ou para baixo em tempo real para manter uma força de corte constante, em vez de uma alimentação programada constante. Isso está no centro da usinagem de alta velocidade (HSM), realizando cortes radiais muito leves em alimentações muito altas. A literatura de patentes já reconheceu isso. US20020091460A1, por exemplo, descreve um controle adaptativo que ajusta a taxa de alimentação efetiva com base nas forças de corte detectadas pelos sensores no fuso. US8880212B2 (fresagem de alto desempenho) da mesma forma divulgado controlar as taxas de alimentação para manter a carga de usinagem dentro de uma faixa predeterminada As empresas de software CAM também fornecem agora caminhos de ferramentas adaptativos e trocoidais que mantêm o engate da ferramenta com o material bastante constante, permitindo que a ferramenta seja alimentada muito mais rapidamente.

O principal julgamento, para um dono de loja que procura usinar com qualquer proficiência, é que o controle adaptativo transforma tabelas de feeds e velocidades iniciais em pontos de salto em vez de pistas de pouso Isso tem o efeito de, em vez de diminuir, aumentar a importância de entender a física de base por trás do desempenho da ferramenta de corte Qualquer pessoa familiarizada com SFM, carga de chips e desbaste de chips, afinal, aprenderá rapidamente quando o autoajuste de uma máquina está tomando decisões sensatas e econômicas e quando está mascarando um problema fundamental A pesquisa em economia de usinagem - como este artigo revisado por pares examinando a escolha de parâmetros de corte para um pedaço de alumínio composto - tem continuamente mantido chegando à mesma conclusão: obter a maior taxa de remoção de material para a qual você ainda tem espaço dentro da estrutura da vida útil da ferramenta e do custo - você vai fazer essa troca de acordo com os mesmos princípios de velocidade e alimentação que nos guiaram por um século. Para obter mais informações da máquina para CAM, veja nosso Blog de usinagem ANTISHICNC.

Perguntas frequentes