Объяснение кормов и скоростей: руководство практического машиниста

Подачи и скорости - это два параметра резки, стоящие за каждым вырезом обработки: скорость - это скорость резки (насколько быстро кромка инструмента движется по материалу, в SFM), а подача - это скорость подачи (насколько быстро инструмент продвигается вперед, в IPM или IPR). Чтобы получить идеально чистую деталь по сравнению со сломанным битом, полезно знать об SFM и IPM. В подаче у нас есть два параметра: скорость резки (FPM/SFPM) и скорость подачи. Если мы ударим по ним двум с правильной скоростью, мы сможем получить хорошие результаты, такие как идеальная отделка, минимальная трата битов, используемых в задаче, или быстрое время работы, но если мы потерпим неудачу, результатом будет шумная отделка, поврежденные поверхности и сломанные инструменты. Здесь вы узнаете формулы для расчета: скорости и скорости подачи FPM и скорости подачи (в IPM или оборотах в минуту)

Что такое ленты и скорость?

Подачи и скорости - это две настройки движения за каждым разрезом: скорость (скорость резки, в футах поверхности в минуту) - это скорость, с которой кромка инструмента движется по материалу, а подача (скорость подачи, в дюймах в минуту или за оборот) - это скорость продвижения инструмента. Вы выбираете скорость резки из материала и инструментов, преобразуете ее в обороты шпинделя, а затем устанавливаете скорость подачи, которая дает каждому зубу правильный прикус.

В нашем опыте создания токарных станков и мельниц с ЧПУ операторы, которые больше всего борются, относятся к ним как к одной настройке: они выбирают скорость подачи, которая выглядит безопасной, и позволяют скорости шпинделя падать, где бы он ни приземлился. Это идет не так, потому что режущая кромка затем работает с неправильной поверхностной скоростью для материала, и машина, сконструированная для удержания 504 000 об/мин, не может спасти число, выбранное по неправильной причине. Университетские учебные лаборатории, такие как Инновационный центр инженерных продуктов Бостонского университета публикуйте намеренно консервативные скорости и каналы по той же причине.

Для обработки рабочего цеха существует только два параметра движения, на которых основана задача резания: Скорость подачи и скорость резания Скорость резания (“speed”) диктует, насколько быстро режущая кромка инструмента движется поперек заготовки, обычно перечисленная в дюймах режущего действия в минуту. На токарном станке и вообще с вращающейся оснасткой на стане она выражается в IPR (дюймы за оборот), или с линейным движением на стане, как SFPM (поверхностные футы в минуту) Скорость подачи (“feed”) определяет, насколько быстро режущий инструмент движется через работу, обычно заданную в IPM (дюймы в минуту) на стане, или IPR на токарном станке, как Скорость и запись в Википедии выражаясь, “как они происходят одновременно...feeds и скорости часто обсуждаются как связанные, и часто указываются вместе, item.”

Почему это различие важно: Скорость резки будет отвечать в первую очередь для генерировать большую часть тепла и ваш инструмент износ. Скорость подачи несет ответственность за толщину стружки, силы резки и поверхности отделки. вы выберете скорость резки на основе вашего материала и инструмента, затем преобразуйте это в шпиндель RPM для конкретного диаметра ваших режущих инструментов и выберите скорость подачи, чтобы обеспечить подходящий прикус на зуб. Если этот машинный аспект это совершенно новый для вас, наш грунтовка на основы работы токарных станков и мельниц является отличной отправной точкой, охватывающей аппаратное обеспечение, с которым взаимодействуют эти числа.

Скорость резки и SFM: скорость поверхности по материалам

Машинисты часто неправильно читают скорость диаграммы как обороты. инструмент 1/8″ и торцевая мельница 2″ на одном и том же 600 УФМ вращаются на очень разных оборотах, поэтому магазин, который пропускает преобразование, сожжет маленький инструмент и рискует сломаться резаком, потому что неправильная скорость поверхности является самой дорогой ошибкой в разрезе. мы измеряем каждый шпиндель, построенный вокруг этого преобразования, так что разрыв 30% usable-RPM имеет такое же значение, как и максимальная скорость.

Скорость поверхности особенность установки машины и материалов い не свойство инструмента Например вы можете получить лучшую скорость поверхности от алюминия, что нержавеющая и титан, Как вы видите, вы рисуете SFM ваш взгляд для достижения, вы переводите, что шпиндель RMP — и машина имеет контроль над RPM — не поверхность.

Как конвертировать SFM в RPM?

Разделите скорость поверхности на диаметр инструмента, затем масштабируйте до минуты. отношение чистого цеха - RPM = (3,82 × SFM) ÷ D, где D - либо диаметр резца (фрезерование), либо диаметр заготовки (токарная обработка) в дюймах. Для инструмента 1/2″ при 600 SFM это (3,82 × 600) ÷ 0,5 = 4584 RPM, и большинство справочников по оснастке указывают такое же соотношение.

Fab Lab Массачусетского технологического института добавляет важное ограничение в реальном мире к их диаграмме скорости и подачи: шпиндель, возможно, должен будет пойти выше 2000 об/мин только для того, чтобы получить приличную скорость поверхности из небольших фрезы, что объясняет, почему хобби маршрутизаторы могут едва разрезать стружку стали Работайте расчет назад (SFM = (RPM × D) ÷ 3,82), чтобы определить скорость поверхности, которую ваш желаемый RPM производит.

Честность с цифрами здесь.U of Florida инструкции по механическому цеху ясно говорят вам, “Эти Рекомендуемые скорости поверхности находятся на стороне консерваторов...” Аналогично, большинство технических и справочных столов наклоняются таким образом. реальные магазины, которые используют инструменты из покрытого карбида, часто толкают эти ставки далеко за пределы того, что предлагает любая из этих таблиц.

“Таблица ниже содержит рекомендуемые скорости поверхности для обычных материалов... Эти значения консервативны.”

Факультет машиностроения и аэрокосмической техники, лаборатория дизайна и производства Университета Флориды

Скорость подачи, загрузка чипа и подача на зуб

Безусловно, самая распространенная ошибка подачи, которую мы видим на машинах, отправленных обратно для “spindle задач” является слишком низкая скорость подачи установленная слишком низкая Инструмент трутся вместо того, чтобы резать, потому что каждый зуб почти ничего не берет, и тепло, которое следует за этим, изнашивает край и закаляет нержавеющую сталь, Машина, сконструированная для 0,004″ загрузки чипа все еще выходит из строя на 0,0005″, потому что физика, а не машина, является пределом.

После установки оборотов скорость подачи определяет, сколько материала каждый кончик фрезы взлетает в поклевке. Формула подачи фрезерования, указанная одинаково Fab Lab Массачусетского технологического института и многие другие:

Скорость подачи (IPM) = RPM × нагрузка чипа на зуб × количество зубов

Эта формула скорости подачи сочетается с формулой оборотов последнего раздела: формула оборотов устанавливает скорость шпинделя от скорости поверхности, затем формула скорости подачи устанавливает опережение от нагрузки стружки и количества зубьев (канавок) на фрезе. независимо от того, бежите ли вы высокоскоростную сталь или карбид, математика идентична; меняется только скорость поверхности, которую вы подключаете, поскольку карбид допускает гораздо более высокие скорости резания, чем высокоскоростная сталь.

Чип-загрузка (подача на зуб) - толщина материала, которую каждая режущая кромка удаляет за оборот Это единственное наиболее неправильно понятое число в подачах и скоростях. Слишком высоко, и вы перегружаете инструмент, вызывая треск и ломаные края. Слишком низко, и кромка трутся вместо резки, что накапливает тепло, формирует на инструменте застроенную кромку, быстро притупляет ее и вызывает закалку работы в нержавеющей стали. широко используемое практическое правило - примерно 0,001″ загрузки стружки на зуб на каждые 0,25″ диаметра резца, что совпадает с диаграммой каждого диаметра позже в этом руководстве. Онлайн-инструменты, такие как Обработка калькулятора загрузки чипа Доктора используйте ту же основу подачи на зуб.

Формулы подачи и скорости: рабочий пример

Вот тут-то цех и получает неприятный сюрприз: калькулятор возвращает 6112 об/мин, и машинист отправляет его на мельницу, сконструированную так, чтобы вращать 4000, так что инструмент никогда не достигает запланированной поверхностной скорости. мы отмечаем этот риск во время выбора станка, потому что процесс, который требует высоких оборотов на небольших инструментах, принадлежит высокоскоростному шпинделю, а не стандартному.

Графики и калькуляторы в порядке, но вы должны быть в состоянии сделать математические расчеты вручную, чтобы проверить здравомыслие - проверить любое число машина или приложение, которые вам вручает Вот полная цепочка, которую мы называем Метод подачи и скорости с 4 входами, потому что четыре входа (поверхностная скорость, диаметр инструмента, нагрузка на стружку и количество канавок) дают вам как скорость шпинделя, так и скорость подачи, такие же расчетные университетские механические мастерские, как и Магазин Олинского колледжа учить.

Последний пункт, где большинство калькуляторов магазина солгали студентам. машины с переменной скоростью, которые мы строим имеют диапазоны скоростей шпинделя некоторые где между 50-4000 об/мин так что маленький резак запрашивая высокую скорость поверхности, возможно, потребовал скорость вращения выше, чем большинство шпинделей этого типа способны на. 1/8 диаметр резак запрашивать на 1000sfm хотел бы около 30560 об/мин который возьмет высокоскоростной шпиндель маршрутизатора, чтобы это произошло На стандартной мельнице/лейте, вы кусать назад на поверхности скорость и цифры не нужно регулировать то же самое. Хотите увидеть код, который производит эти цифры, на нашем сайте вы найдете ссылку на наш список g/m-кодов где коды S и F являются прямыми индикаторами.

Диаграммы подачи и скорости по материалам

Диаграммы искушают вас относиться к одному значению как к единственному правильному ответу, и это дорогостоящая ошибка. машина резки 6061 на жестком VMC и другой на изношенном станке скамейки не должны запускать то же число, потому что толчок неправильного значения рискует болтовня и сломанные инструменты; жесткость, а не стол, устанавливает потолок, и 30% разрезать в подаче иногда является единственным исправлением. мы публикуем диапазоны, а не отдельные значения, именно по этой причине, так же, как Лаборатория дизайна и производства Университета Флориды маркирует свою таблицу поверхностных скоростей консервативной.

Используйте их как приблизительные, начальные направляющие линии. Скорость поверхности колеблется ниже приблизительных консервативных академических значений и более оптимальных значений для современного карбида с покрытием достигнете, выберите более низкое значение для твердых установок, в которых у вас есть некоторые вопросы, и на основе этого. Это перекрестные ссылки из данных университетских магазинов, данные о скорости и подаче производителя инструмента, и инженерные базы данных.

Показанные значения дальности взяты из Лаборатории проектирования и производства Университета Флориды, предложений производителей инструментов и инженерных справочников, и их следует считать минимально подходящими диапазонами.

Подачи и скорости для фрезерных и концевых мельниц

Классическая ошибка фрезерования: одна подача для всего Проход профилирования и прорезь во всю ширину не одинаковы вырезать, поэтому машинист, который прорези на профилирующей подаче будет щелкать инструмент, потому что резак скачет от 30% включенный к 100%; использование одной подачей везде ошибка, которая разбивает больше концевых фрез, чем любая неправильная скорость На жестких фрез мы строим вы можете толкать прорезь, но только после того, как вы деритируете число, которое дал вам график; Справочник MIT по лентам и скоростям Fab Lab то же самое касается соответствия подачи зацеплению.

Фрезерование - это то, где формулы выше используются больше всего. Выберите скорость поверхности из диаграммы, преобразуйте в обороты для диаметра концевой мельницы, затем установите подачу из загрузки стружки и количества канавок. На мельнице важны две дополнительные переменные: радиальная глубина реза (какая часть ширины резака задействована) и осевая глубина реза (насколько глубоко). паз во всю ширину входит в зацепление со всем резаком и генерирует наибольшее количество тепла и силы, поэтому снижайте скорость поверхности и подачу по сравнению с пасом легкого профилирования. Алюминий обычно работает на 2 канавки 3 для зазора стружки; сталь и нержавеющая сталь бегут на 4 или больше канавок для прочности кромок и отделки, а более высокий угол спирали сдвигается более плавно для лучшего завершения.

Направление тоже имеет значение. Фрезерование восхождений (вращение резца соответствует направлению подачи) дает стружку от толстой до тонкой и лучшую отделку жесткой машины, и это является стандартом для большинства современных твердосплавных изделий. Обычное фрезерование (вращение противостоит подаче) начинает каждую стружку тонкой, которая трет и затвердевает некоторые материалы, но допускает люфт на старых ручных машинах. Сохраняйте отдельные цифры для грубого разреза, где вы нажимаете глубину и подачу для скорости удаления материала, а также для финишного разреза, где вы облегчаете чип для качества поверхности.

Какие подачи и скорости я должен использовать для концевой фрезы 1/4″?

Возьмем концевую мельницу из 3-флейтового карбида 1/4″ (0,25″) в 6061 алюминии.Начнем с 700 УФМ: RPM = (3,82 × 700) ÷ 0,25 = 10 696 об/мин. При загрузке стружки 0,0025″ подача = 10 696 × 0,0025 × 3 = 80 ИПМ. Если ваши колпачки шпинделя при 4000 об/мин вы снова ограничены RPM, так что колпачок туда и подача становится 4000 × 0,0025 × 3 = 30 ИПМ.

Для того же инструмента в мягкой стали, падение примерно до 400 SFM (карбид) и 0.0015″ загрузки стружки. производство фрезерования, как это является ежедневной работой нашего Фрезерные станки с ЧПУ, и жесткий вертикальный обрабатывающий центр это то, что позволяет вам фактически запускать более высокий конец этих диапазонов без болтовни.

Сверление, точение, развертка и постукивание

Каждая операция наказывает неправильную подачу по-разному. Нажмите расширитель на скорости сверления, и он потер и потеряет размер на 0,001 дюйма; подайте кран со своего шага, и он зачистит отверстие, потому что у крана нет другого выбора, кроме как следовать за резьбой. Мы видим оба отказа на машинах, которые были быстрыми, но не жесткими, поэтому удержание работы имеет такое же значение, как и лошадиные силы на центре поворота.

Та самая математика поверхностной скорости применима и к операциям, но блоки подачи и регулировки меняются. вот чем каждый отличается от фрезерования.

Токарная обработка - это операция, при которой контроллер делает больше всего работы для вас Токарный станок, работающий G96, поддерживает постоянную скорость поверхности, поднимая обороты, когда диаметр резания уменьшается, поэтому обращенный разрез сохраняет тот же SFM от обода к центру Переключитесь на G97 (фиксированные обороты) для резьбы и для сверления на токарном станке.Кран - самый строгий случай из всех: его подача заблокирована на шаг резьбы, поэтому кран, подаваемый даже немного выключенное соотношение, будет полоскать резьбу, поэтому существует синхронизированная нарезание резьбы. Эта логика живет на каждой машине в нашем Токарный станок с ЧПУ линия, и те же правила наземной скорости применяются к ручной работе на a универсальный токарный станок. Факторы скорости, специфичные для конкретной операции, такие как запуск расширителя или расточки медленнее, чем бурение, документированы в схемах университетских магазинов, таких как Эталон скорости фрезерования Олинского колледжа. Выбор подходящего резака для каждой работы - это отдельная тема, описанная в нашем руководстве основные токарные режущие инструменты.

Корректировка значений диаграмм для реального мира

Диаграммы предполагают идеальную настройку Ваша машина, приспособление, и длина инструмента редко совпадают с лабораторией Используйте эту последовательность решений, чтобы сдвинуть начальные числа в правильном направлении. рецензируемая работа над выбор режущих параметров показывает тот же компромисс между подачей, скоростью и сроком службы инструмента Мы настраиваем опубликованные цифры вниз на более легких станках, потому что жесткость, а не диаграмма, устанавливает предел, и процесс, построенный вокруг 0.004″ загрузки чипа все еще нуждается в 20% стрижка, когда инструмент длинный.

Большинство людей забывают об утончении стружки: как отмечает ресурс, нагрузка стружки равна подаче/зубу только там, где глубина резания равна или превышает диаметр резака. как только мы поворачиваем набор вниз (используем меньше половины диаметра резака, включен (радиальная глубина реза) “тон чипа и истинная нагрузка на стружку уменьшается. как говорит наш раздел образования, это явление утончения ” является основной причиной, почему высокоскоростная обработка производит такие высокие скорости подачи, когда используется при легком зацеплении“.”

6 ошибок в подаче и скорости, которые ломают инструменты

Каждая ошибка ниже связывает параметры резки со сроком службы инструмента - взаимосвязь, зафиксированная в рецензируемом журнале механические исследования.

Разных причин, по которым мы щелкаем инструментами, не так уж много, но большинство из них идут к знакомым полудюжине armunit, нарисованных годами в цехах и каталогах держателей инструментов:

Перспективы отрасли: адаптивные и управляемые искусственным интеллектом ленты и скорости

Для машиностроителей этот сдвиг обостряет тот же навык, а не заменяет его. оператор, который не понимает SFM, будет слепо доверять адаптивной системе и упускать момент, когда она маскирует проблему настройки, потому что программное обеспечение удерживает силу, а не суждение. Мы создаем шпиндельное ощущение, которое питает эти системы, и машина по-прежнему зависит от машиниста, который может проверить разумность 4000 об/мин на соответствие разрезу; в цехе это суждение - это то, что отделяет цель со скоростью 6112 об/мин от реальности со скоростью 4000 об/мин.

Самое большое изменение в подачах и скоростях - это не новая формула; это человек, устанавливающий число Адаптивные системы управления теперь считывают нагрузку шпинделя в реальном времени, вибрацию и температуру и автоматически перемещают подачу вверх или вниз в реальном времени, чтобы поддерживать постоянное усилие резания, а не постоянную запрограммированную подачу. Это лежит в основе высокоскоростной обработки (HSM), принимая очень легкие радиальные разрезы при очень высоких подачах. В патентной литературе это уже признавалось. US20020091460A1, например, описывается адаптивное управление, которое регулирует эффективную скорость подачи на основе сил резания, обнаруженных датчиками на шпинделе. US8880212B2 (Высокопроизводительное фрезерование) аналогичным образом раскрыто управление скоростями подачи для поддержания нагрузки на обработку в заданном диапазоне. компании CAM-программного обеспечения также теперь предоставляют адаптивные и трохоидальные траектории инструмента, которые поддерживают достаточно постоянное взаимодействие инструмента с материалом, позволяя подавать инструмент гораздо быстрее.

Основное суждение, для владельца магазина, смотрящего на машину с любым мастерством, заключается в том, что адаптивный контроль поворотных столов стартовых подач и скоростей в точки прыжка, а не посадочные полосы. Это имеет эффект, а не уменьшает, увеличивая важность понимания базовой физики, лежащей в основе производительности режущего инструмента. Любой, кто знаком с УУЛ, загрузкой стружки и утончением стружки, в конце концов, быстро узнает, когда саморегулировка машины принимает разумные, экономические решения и когда она маскирует фундаментальную проблему. Исследования в области экономики обработки - такие как эта рецензируемая статья, исследующая выбор параметров резки для куска композитного алюминия - постоянно приходит к одному и тому же выводу: чтобы получить самый высокий уровень удаления материала, для которого у вас все еще есть место в рамках срока службы инструмента и затрат - вы собираетесь сделать этот компромисс в соответствии с теми же принципами скорости и подачи, которыми мы руководствовались на протяжении столетия. Для дальнейшего понимания от машины до CAM см. наш ANTISHICNC обрабатывая блог.

Часто задаваемые вопросы