Posuwy i prędkości aluminium: obroty na minutę, obciążenie wiórów i wykresy SFM dla frezowania CNC

Aluminium ma reputację łatwego materiału i w większości przypadków zasługuje na tę reputację. Tnie szybko, szybko odprowadza ciepło z krawędzi skrawającej i rzadko wymaga ostrożnego podejścia, jakiego wymaga hartowana stal. Za tą reputacją kryje się druga połowa historii: aluminium jest lepkie, w ciągu kilku sekund osadza się na matowej krawędzi i z radością owinie długi, nitkowaty wiór wokół noża, aż rowki staną się solidne, a narzędzie pęknie.

Szlifujemy frezy trzpieniowe z węglika spiekanego w Changzhou, w samym środku chińskiego klastra narzędziowego, a duża część pytań, które docierają do naszego biura aplikacyjnego, brzmi niemal identycznie: jakie obroty, jaki posuw, ile rowków i dlaczego ostatni frez się zepsuł? W tym przewodniku znajdziesz odpowiedzi na te pytania, posługując się tymi samymi liczbami i tym samym uzasadnieniem, które co tydzień stawiamy przed warsztatami mechanicznymi.

Cztery liczby kryjące się za każdym cięciem aluminium

Posuwy i prędkości nie są pojedynczym ustawieniem. Są to cztery wartości, które są od siebie zależne, a zmiana jednej zawsze porusza pozostałe.

• Prędkość skrawania (SFM lub m/min): jak szybko krawędź tnąca przemieszcza się w materiale. Aluminium toleruje bardzo duże prędkości powierzchniowe, ponieważ skutecznie odprowadza ciepło od krawędzi.
• Prędkość wrzeciona (RPM): faktycznie wytwarzany przez maszynę obrót, obliczony na podstawie prędkości skrawania i średnicy narzędzia.
• Posuw na ząb lub obciążenie wiórów (mm/ząb lub cal/ząb): grubość materiału usuwanego przez każde ostrze w jednym przejściu. Jest to liczba decydująca o tym, czy narzędzie tnie, czy pociera.
• Posuw stołu (mm/min lub IPM): zaprogramowany przesuw maszyny, obliczony na podstawie obrotów, obciążenia wiórów i liczby rowków.

Dwie rządzące formuły są na tyle krótkie, że można je zapamiętać. Prędkość wrzeciona równa się prędkości skrawania pomnożonej przez 3,82 i podzielonej przez średnicę narzędzia w calach lub w jednostkach metrycznych, prędkość skrawania w m/min pomnożona przez 1000 i podzielona przez 3,14 razy średnica w milimetrach. Posuw stołu równa się prędkości obrotowej wrzeciona pomnożonej przez posuw na ząb pomnożony przez liczbę rowków.

W aluminium niż w jakimkolwiek innym materiale dwie zasady mają większe znaczenie. Po pierwsze, wiór musi być wystarczająco gruby, aby odprowadzać ciepło z miejsca cięcia; obciążenie wiórami poniżej około 0,02 mm na ząb oznacza, że ​​krawędź ociera się, poleruje powierzchnię i tworzy narost na krawędzi, zamiast usuwać materiał. Po drugie, odprowadzanie wiórów jest równie ważne jak same liczby, ponieważ wióry z miękkiego aluminium wtapiają się w gorącą krawędź z zaskakującą szybkością.

Posuwy i prędkości aluminium: Wykres bazowy według stopów

Poniższa tabela stanowi praktyczny punkt wyjścia dla niepowlekanych, polerowanych frezów palcowych z węglików spiekanych do obróbki aluminium z nadmuchem powietrza lub lekkim chłodziwem. Posuw na kolumnę zębów przyjmuje się dla frezu o średnicy 12 mm z umiarkowanym zazębieniem promieniowym.

Traktuj wykres jako punkt wyjścia, a nie sufit. Średnica narzędzia zmienia obciążenie wiórów bardziej niż cokolwiek innego: frez 3 mm nie może wytrzymać takiego samego obciążenia zęba jak frez 12 mm, dlatego należy skalować posuw na ząb w przypadku małych narzędzi i zwiększać w przypadku dużych. Materiały odlewane i przetapiane zasługują na konserwatywną końcówkę asortymentu, ponieważ twarde wtrącenia i porowatość utrudniają szybkie i agresywne cięcie.

Jak krok po kroku obliczyć obroty i posuw

Arytmetyka jest na tyle krótka, że można ją wykonać przy sterowaniu maszyny i zajmuje mniej niż minutę.

1. Wybierz prędkość skrawania stopu z powyższej tabeli lub z danych dostawcy narzędzi i zanotuj jednostki.
2. Przelicz prędkość skrawania na prędkość wrzeciona: obr./min równa się SFM pomnożona przez 3,82 podzielona przez średnicę w calach lub m/min pomnożona przez 1000 podzielona przez 3,14 średnicy w milimetrach.
3. Porównaj wynik z maksymalną prędkością wrzeciona maszyny. Jeśli obliczona prędkość obrotowa przekracza limit maszyny, cofnij się od limitu i upewnij się, że obciążenie wiórami nadal pozostaje powyżej minimum.
4. Wybierz posuw na ząb w zalecanym zakresie. Zacznij od środka, a nie od dołu, ponieważ w dolnej części opaski zaczyna się tarcie.
5. Oblicz posuw stołu, mnożąc liczbę obrotów na minutę, posuw na ząb i liczbę rowków, a następnie załaduj wartość do programu.

Jako sprawdzony przykład, trójostrzowy frez o średnicy 12 mm ze stali 6061 przy 200 m/min daje w przybliżeniu 5300 obr./min. Przy 0,08 mm na ząb posuw stołu wynosi 5300 pomnożone przez 0,08 pomnożone przez 3, czyli około 1270 mm/min. W jednostkach imperialnych półcalowy dwuostrzowy frez przy 700 SFM obraca się z prędkością około 5350 obr./min, a 0,005 cala na ząb wytwarza posuw około 53 IPM.

Jeśli w Twoim sklepie pracuje również stal, stal nierdzewna lub tytan, nasze tabela prędkości skrawania frezowania gromadzi odniesienia do RPM, SFM i szybkości posuwu dla tych materiałów na jednej stronie referencyjnej.

Dopasowanie frezu palcowego do zadania

Liczby działają tylko z nożem, który je przetrwa. W przypadku aluminium liczba rowków, kąt pochylenia linii śrubowej i przygotowanie krawędzi decydują o tym, ile faktycznie uzyskasz obliczonej wydajności.

Ile rowków do aluminium?

Dwa rowki pozostają najbezpieczniejszym wyborem do wykonywania rowków, wgłębień i głębokich kieszeni, ponieważ szeroki wręb szybko usuwa miękkie wióry i pozostawia niewielkie ryzyko upakowania. Trzy rowki to najlepszy kompromis w zastosowaniach ogólnych: mocniejszy rdzeń umożliwia większy posuw stołu przy tym samym obciążeniu wiórami, czyli dokładnie to, czego wymaga obróbka zgrubna w produkcji. Co najmniej cztery rowki są stosowane w maszynach o dużej mocy oraz w operacjach wykańczających z lekkim zazębieniem promieniowym, gdzie ilość wiórów ma mniejsze znaczenie niż jakość powierzchni i szybkość usuwania metalu.

Frezy 2-ostrzowe do obróbki aluminium • Specjalna konstrukcja noża w połączeniu z zaawansowaną technologią polerowania i pasywacji skutecznie zapobiega wibracjom i rozwiązuje problem zaklejania się wiórów. • Wysokiej jakości... Zobacz produkt →

Nasza seria aluminium obejmuje oba krańce tego asortymentu, z geometrią z dwoma rowkami do rowków i małych maszyn oraz konstrukcjami z trzema rowkami dla warsztatów, które chcą zwiększyć posuw bez utraty luzu wiórowego.

Kąt linii śrubowej, geometria krawędzi i powłoki

Aluminium zapewnia ostrą, wypolerowaną krawędź skrawającą i duży kąt pochylenia linii śrubowej, zwykle od 40 do 45 stopni, ponieważ bardziej stroma spirala unosi wiór z nacięcia zamiast ciągnąć go wzdłuż ściany. Faliste lub faliste krawędzie tnące zmniejszają opory skrawania i łamią wiór na krótsze kawałki, co znacznie pomaga w głębokich kieszeniach i przy gumowatych temperacjach. Powłoki wymagają pielęgnacji: konwencjonalny azotek tytanu i glinu ma powinowactwo do aluminium i sprzyja tworzeniu się narostu na krawędzi, podczas gdy polerowany niepowlekany węglik, azotek cyrkonu lub specjalna powłoka o niskim współczynniku tarcia działają znacznie lepiej.

Frezy trzpieniowe z 3 rowkami falistymi do frezowania aluminium • Specjalna konstrukcja noża w połączeniu z zaawansowaną technologią polerowania i pasywacji skutecznie zapobiega wibracjom i rozwiązuje problem zaklejania się wiórów. • Wysokiej jakości... Zobacz produkt →

W celu bezpośredniego porównania liczby rowków i geometrii dopasowanej do obróbki aluminium, nasz zespół napisał praktykę Przewodnik po wyborze frezów palcowych do aluminium który przechodzi przez te same decyzje od strony łóżeczka narzędziowego.

Głębokość skrawania: sprzężenie promieniowe i osiowe

Wykres podaje prędkość skrawania i obciążenie wiórami, ale głębokość skrawania decyduje o tym, ile z tej wydajności fizycznie może zapewnić maszyna. Istnieją dwie ogólne strategie dotyczące aluminium i obie działają dobrze, jeśli są stosowane konsekwentnie.

• Głęboko osiowo, lekko promieniowo: cięcie na głębokość od 1 do 2 razy większej od średnicy narzędzia przy zaledwie 10 do 30% zaangażowania promieniowego. Ten trochoidalny styl obróbki zgrubnej utrzymuje stałe obciążenie, rozkłada zużycie wzdłuż rowka i skutecznie odprowadza wióry, ponieważ frez nie jest zakopany w materiale.
• Płytkie osiowo, ciężkie promieniowo: tnij na głębokość kilku milimetrów, wykorzystując większość średnicy narzędzia. Pasuje to do sztywnych maszyn i narzędzi o krótkim zasięgu i wymaga sztywnej konfiguracji, ponieważ obciążenie krawędzi jest duże.

Wykończenie jest inne. Utrzymuj promieniowe światło zazębiające się na poziomie około 5 do 8 procent średnicy, w miarę możliwości wprowadź całą głębokość w jednym przejściu i posuw na tyle szybko, aby krawędź nadal tnieła, a nie polerowała ścianę. Przed dotarciem do górnego końca wykresu sprawdź także moc wrzeciona, ponieważ obróbka zgrubna aluminium przy dużej szybkości usuwania metalu może spowodować zatrzymanie małego wrzeciona na długo przed obciążeniem narzędzia.

Odprowadzanie chłodziwa i wiórów

Aluminium nie potrzebuje chłodziwa, aby przetrwać, ale zawsze potrzebuje sposobu, aby wiór opuścił miejsce cięcia. Większość prac związanych z frezowaniem wykonuje się za pomocą sprężonego powietrza lub systemu mgły, zapewniając widoczność obszaru roboczego oraz unikając szoku termicznego i bałaganu spowodowanego przez gęste chłodziwo. Chłodziwo zalewowe pozostaje przydatne w przypadku głębokich kieszeni, kieszeni o słabym dostępie i wszelkich operacji, podczas których wióry w przeciwnym razie krążyłyby pod frezem.

Praktyczna zasada jest prosta: jeśli po każdym przejściu widoczne są wióry na podłodze, a nie w kieszeni, oznacza to, że ewakuacja działa. Jeśli widzisz, że wióry są ponownie cięte, słyszysz zmianę dźwięku lub zauważasz pogorszenie wykończenia pod koniec przejścia, zatrzymaj się i napraw usuwanie wiórów przed dotknięciem wartości posuwu i prędkości.

Rozwiązywanie problemów: czytanie żetonów, dźwięk i wykończenie

Większość problemów z aluminium ujawnia się zanim część zostanie złomowana. Poniższa tabela przedstawia typowe objawy w odniesieniu do regulacji, które najszybciej je naprawią.

Sklepy, które rzadko psują przecinaki, od sklepów, które psują je co tydzień: zmieniają jedną zmienną na raz i słuchają cięcia po każdej zmianie. Dwie korekty na raz sprawiają, że nie wiadomo, która pomogła.

Często zadawane pytania

Z jakimi obrotami powinienem pracować ćwierćcalowym frezem walcowo-czołowym w 6061?

Przy prędkości skrawania od 500 do 800 SFM, ćwierćcalowy frez pracuje z prędkością około 7600 do 12000 obr./min. Najpierw sprawdź ograniczenie maszyny, a następnie sparuj prędkość wrzeciona z obciążeniem wiórów od 0,002 do 0,004 cala na ząb, co daje posuw stołu od około 30 do 95 IPM w zależności od liczby rowków.

Czy potrzebuję chłodziwa podczas frezowania aluminium?

Nie zawsze. Smarowanie strumieniem powietrza lub minimalną ilością radzi sobie z większością prac frezarskich i utrzymuje wióry w ruchu, podczas gdy zalewowe chłodziwo jest warte bałaganu w głębokich kieszeniach, podczas wiercenia i wszędzie tam, gdzie w przeciwnym razie wióry byłyby ponownie cięte.

Dlaczego wióry aluminium przyklejają się do mojego noża?

Prawie zawsze dlatego, że ilość wiórów jest zbyt mała lub krawędź skrawająca nie jest już ostra. Krawędź ociera się zamiast ścinać, aluminium jest zgrzewane pod ciśnieniem, a narost na krawędzi rośnie, aż do zniszczenia wykończenia lub złamania narzędzia.

Czy mogę używać tych samych posuwów i prędkości dla 7075 i 6061?

Zacznij od niższej wartości w przypadku 7075. Jest mocniejszy i mniej wybaczający agresywne zazębianie, więc rozpocznij w pobliżu 400 SFM przy umiarkowanym obciążeniu wiórami i zwiększaj dopiero, gdy cięcie będzie brzmiało stabilnie, a wióry staną się czyste i srebrne.

Posuwy i prędkości aluminium są ostatecznie punktem wyjścia, a nie ustaloną odpowiedzią, ponieważ każda maszyna, uchwyt i przedmiot obrabiany ma swoją własną opinię na temat tego, co się sprawdza. Wykres szybko wprowadzi Cię w odpowiedni zakres, formuły pozwolą Ci zachować uczciwość, a dźwięk cięcia powie Ci resztę. Dzięki tej kombinacji nasi inżynierowie ds. zastosowań podchodzą do każdego zadania związanego z aluminium, które przechodzi przez fabrykę, i jest to najszybsza droga do stabilnego procesu, który utrzymuje tolerancję w każdym cyklu.