如何計算車削和銑削的 SFM 和 RPM(逐步 + 自檢)

如果你知道 如何計算SFM 理論上,但通常要第二次猜測錶盤上的數字,請逐步瀏覽此頁面,而不是瀏覽它。它將帶您完成計算並在機器上完成,然後向您展示如何在循環開始之前檢查您自己的工作;這裡的想法是它補充了您的其他參考材料。.

如何計算SFM 這是一個四步驟過程:找到您的直徑,選擇起始表面速度,運行公式,然後在切割前驗證您的結果。.

此頁面教授計算步驟,而不僅僅是公式

本頁的目標是幫助您借助這些說明自行計算 SFM 和 RPM,並在開始剪切之前驗證您的數學資訊:該頁面不是用於查找速度或進給的圖表,或總體概述這些數字如何一起移動。您在 SFM 中的實際切割速度是實際切割刃在材料上移動的速度,SFM 控制磨損以及零件表面的光滑程度;它不一定是 RPM 錶盤自行讀取!

想像一下,您在相同的轉速下進行了兩次看似相同的切割,但由於工件直徑或工裝 OD 不同,它們在刀具磨損方面產生了非常不同的結果;這是本教學旨在強調的情況。一些來源使用其他表面速度符號,例如 SFPM 或 SFM 任一縮寫都指相同的概念和用法,對於這種材料,我們將堅持使用 SFM。如果您想了解基本進給和速度作為概念 1 的解釋,例如切削刀具切屑負載或每轉進給量,以及影響速度與進給量的因素,您可以查閱我們的 進給和加速基礎知識 指導,因為我們將盡可能避免在這裡重複這些資訊。與計算器應用程式不同,本課程還旨在讓您能夠在不使用外部電腦的情況下僅在機器上的紙上確定速度設定。.

計算 SFM 和 RPM 的 4 個步驟

在主軸準備好之前,需要四個連續的、重要的步驟,所有這些步驟都基於使用目標或近似 SFM 值:首先找到切割直徑,然後查找 SFM 圖表上的起點,使用公式計算設定然後確保計算出的主軸rpm 的SFM 設定是合理的。其中任何一個都可能導致最終計算不正確,從而導致機器設定不正確,因此您不要急於完成這些步驟比記住公式背後的數學更重要。.

1. 確定重要的直徑 車床上的,即工件直徑;在銑床或鑽頭上,它是切削刀具的直徑。使用錯誤的設定是最常見的設定錯誤(請參閱下面的健全性檢查)。.
2. 為您的材料選擇起始 SFM 使用參考表(請參閱下面的「從哪裡取得您的起始 SFM 號碼」)而不是猜測。.
3. 運行公式 RPM = (SFM × 3.82) 立管直徑,使用直徑(英吋)。.
4. 您的機器實際上可以撥入的速度 然後確認反對 四點理智檢查 切割之前。.

常數 3.82 不是任意的。它來自重新排列 SFM = π × 直徑 × RPM 12,工件或工具的周長(π × D,以英吋為單位)乘以 RPM 給出每分鐘行駛的英吋數,然後除以 12 將其轉換為英尺每分鐘。翻轉公式以求解 RPM 和 12 × π 輪到 3.82。當你進行代數時,三個獨立的來源落在相同的常數上:a 佛羅裡達大學機械加工課程, ,a 切割工具工程貿易新聞解釋器, 和 維基百科自己的推導, ,對於您將在機器上信任的公式來說,這是一個合理的一致程度。.

3.82常數從何而來?

3.82 常數為 12 除以π,四捨五入到小數點後兩位(12 ERT 3.14159 = 3.8197。。,四捨五入到 3.82)。 12 將英吋轉換為英尺,因為每英尺有 12 英寸,機械師通常以英吋為單位測量直徑,而 SFM 每分鐘追蹤英尺;π 值來自於將直徑轉換為圓週,因為切削刃每轉繞整個圓週移動一次,而不僅僅是穿過直徑。.

佛羅裡達大學加工參考表示與 N = 12V ERT (π × D) 相同的關係,一旦求解 RPM,它在代數上是相同的;交叉檢查是本頁將 3.82 指定為固定常數而不是對沖它的原因之一。.

如果您寧願以公制工作,直徑和速度關係的相同組合成立:1 SFM 等於 0.00508 公尺每秒,即速度的 SI 單位,因此您可以透過乘以將公制線性表面速度測量值轉換回 SFM大約196.85,或只是切換到公式的公制形式(RPM = 318 × m/min RLAT 直徑,單位為mm),而不是在計算過程中轉換單位。.

“A 1吋直徑”。工具必須以 100 sfm 運作。根據方程,該工具必須以 382 rpm 轉速才能達到 100 sfm:100 RIST 1 × 3.82 = 382.”

克里斯多福‧泰特 (Christopher Tate),《切割工具工程》

工作範例,打開車床

以下是如何計算專門車削的 SFM:在車床上,工件旋轉,刀具保持靜止,因此重要的直徑是工件的外徑,而不是刀具的外徑。假設您正在轉動 2.75 英吋的低碳鋼軸 金屬車床 並想從保守的 90 SFM 開始。將 90 乘以 3.82 得到 343.8,然後除以 2.75 英吋直徑:343.8 ERT 2.75 = 124.8,您將在主軸轉盤上將其四捨五入到 125 RPM。.

這就是轉動的整個計算,僅考慮工件直徑以及每項工作的材料和工具所選的 SFM。如果棒材變為 1.5 英寸,但您想要相同的 90 SFM,則主軸速度跳至 90 × 3.82 → 1.5 = 229.2,四捨五入為 229 RPM。直徑越小,轉速越高,表面速度越大,這種關係最好知道,因為它也是最常見的計算誤差發生的地方(請參閱下面的健全性檢查)。.

工作範例,銑削

計算銑削 SFM 的步驟翻轉一個細節:在銑床上,刀具旋轉,工件保持靜止,因此重要的直徑會翻轉到切削刀具的直徑,與車削相反。無論您使用的是手動膝磨機還是運行完整銑削操作程序的 CNC 機器,下面的銑削公式的工作方式都相同;計算不會改變,只會改變輸入數字的方式。假設您正在切割鋁製 0.625 英吋 (5/8 英吋) 的 2 槽 HSS 立銑刀,並且想要從 250 SFM 開始,這是鋁的典型 HSS 起始數字。 RPM = 250 × 3.82 ± 0.625 = 955 ± 0.625 = 1,528 RPM。.

將相同的立銑刀更換為硬質合金版本,建議的表面速度也會提高,通常達到相同材料 HSS 數字的 2 到 2.5 倍左右(更多內容請參見下面“從哪裡獲得您的啟動 SFM 編號”中的乘數)。在 2.5× 時,即 625 SFM,對於相同的 0.625 英吋工具,其工作量為 625 × 3.82 × 0.625 = 3,820 RPM,是相同切割的 HSS 設定的兩倍多。這是一個足夠大的跳躍,以至於插入錯誤的工具材料假設是一種真實的、非理論上的方法,最終切割速度太慢或試圖運行得比主軸允許的速度快。.

【邊界條件】: 此算術假設工具的標稱直徑是實際進行切割的直徑。對於在淺切削深度工作的球鼻或其他輪廓刀具,該假設可能會失效:實際接觸點的有效切削直徑小於刀具的完整標稱直徑,因此僅基於標稱直徑的計算就會誇大您的實際SFM 有意義的餘裕。. 有關球端銑削的加工文獻 記錄了這種幾何效應,儘管間隙的確切大小因切割深度而異,並且對於每種設定都足夠具體,因此本頁不會為其附加一個通用百分比。平端銑床和標準鑽頭沒有這個問題;它只咬彎曲的切削刃。.

走向另一個方向,從已知的轉速中尋找 SFM

有時您已經知道 RPM,也許這是最後一個操作員將機器設定為什麼,並且您想在決定是否信任它之前知道它實際上代表什麼 SFM。公式從中乾淨地重新排列 相同的表面速度關係 本指南通篇使用:SFM = (RPM × 直徑) RIS 3.82。.

假設鑽床設定為 850 RPM,並且您即將運行 0.375 英吋(3/8 英吋)鑽頭。 SFM = 850 × 0.375 ERT 3.82 = 318.75 ERT 3.82 = 83.4,因此設定運行速度約為 83 SFM。如果機器僅提供固定台階,且最近的台階為 700 RPM 和 1,000 RPM,則您可以向下舍入至 700 RPM(約 69 SFM)而不是向上,因為稍微低於目標 SFM 運行比在其上運行更安全。鑽孔使用與車削和銑削相同的岩心公式,插入的直徑是鑽頭的直徑,因為切削刃位於鑽頭的外側。鉸孔和攻絲遵循相同的數學原理,但通常使用相同材料的鑽孔 SFM 的一小部分進行(有關特定情況,請參閱下面的常見問題)。.

四點理智檢查

計算一個數字與信任它不同。在將計算出的 RPM 提交給主軸之前,請先將其運行 四點理智檢查 四個快速問題,捕捉機器上實際發生的錯誤,而不是假設的錯誤。.

第1 點和第2 點中的單元混亂和直徑混合故障模式也是獨立機械師寫作和車間討論中最常被報告的兩種現實世界SFM 錯誤,這不是一個假設的列表,而是一種重複的模式每次都足以值得專門檢查,而不僅僅是在工作感覺陌生時。.

從哪裡取得您的起始 SFM 號碼

公式只能讓您了解輸入的 SFM,該數字取決於材料和工具。下表是來自大學加工參考的一組 HSS 起點,以定義的相同一小時刀具壽命約定為基準 ISO 3685, ,單點車削刀具壽命測試的國際標準;將每個值視為微調的起點,而不是固定規則。.

有關完整的材料表,包括附加合金以及並排的高速鋼和碳化物柱,請參閱 按材料切割速度圖表 防止此頁面在此處保留標題編號,這樣您就不會陷入沒有起點的困境,但更完整的參考就在那裡。.

從 HSS 切換到碳化物工具會改變您應該為相同材料插入的 SFM。大學加工參考資料給出了一個明確的經驗法則:碳化物的 HSS 表面速度乘以大約 2.5。其他來源報告的範圍更廣:有些來源將硬質合金刀頭刀具放置在 HSS 速度的 3 到 10 倍之間,具體取決於塗層和應用,因此沒有每個來源都同意的數字,並且您嘗試的 SFM 越高,沒有匹配的工具和剛性,您就越有可能 縮短工具壽命而不是節省時間 以同樣的經濟權衡作為同行評審的切割速度選擇研究文件。將 2.5× 視為合理的起始乘數,而不是保證或製造商的正式建議,並透過在前幾次通過時觀察刀具磨損情況而不是僅相信數字來確認特定材料和設定的最佳設定。.

下表將相同的公式轉換為現成的查找:選擇您的直徑和目標 SFM 設定,直接讀出 RPM,並用它來理智地檢查您手動計算的任何值(0.625 英寸和 2.75 英寸)行與上面的銑削和車削加工範例完全匹配。.

SFM 與進給速率(晶片負載)有兩個不同的數字

SFM 和進給率回答了兩個不同的問題,將它們組合起來是錯誤的,與上面健全性檢查所涵蓋的任何內容無關。 SFM 告訴您切削刃應該以多快的速度穿過材料,然後上面的公式將其轉換為主軸 RPM。進給率,工作台或工件前進的速度,通常表示為 IPM(每分鐘英寸),CHED 是根據 IPT(每顆牙齒英寸,也稱為)構建的第二個獨立計算 晶片負載) 和笛子數量,根本不是來自 SFM:IPM = RPM × IPT × 笛子數量。對於在 0.003 英吋晶片負載下運行 1,528 RPM(上面的銑削範例)的 4 笛子立銑刀,計算結果為 1,528 × 0.003 × 4 = 18.3 IPM。.

將其視為同一台機器上的兩個獨立錶盤:SFM 設定工具旋轉的速度,進給速率設定工具通過切口的速度。它的簡單進給速率x(切割深度x 切割寬度)是MRR,在猜測工具週期時間時很有幫助,但這並不是您首先嘗試計算SFM/RPM 的原因。正確使用 SFM 和錯誤進給速率(反之亦然)仍然會產生錯誤的切割,因為您必須獨立計算和檢查這兩個數字,然後將它們組合起來。您的工具製造商的目錄通常會列出其特定插件的每顆牙齒的推薦 IPT 起點,在您依賴通用數字之前值得檢查。一旦您已經信任本頁引導您通過的 SFM 編號,進給速率計算器或一般速度和進給計算器就可以自動執行數學的後半部分。.

常見問題