При обробці сталі, чавуну, великих прес-форм або інших складних деталей потужність верстатів з ЧПК стає важливим критерієм при покупці.

Але вибрати верстат з ЧПК для важкого різання не так просто, як придбати верстат з найбільшою потужністю шпинделя.

Машина зі шпинделем потужністю 30 кВт автоматично не є кращою для кожного важкого -різання, ніж машина зі шпинделем потужністю 20 кВт.

Фактична продуктивність різання залежить від кількох факторів, які взаємодіють разом:

• Потужність шпинделя
• Крутний момент шпинделя
• Швидкість різання
• Діаметр інструменту
• Глибина пропилу
• Радіальне зачеплення
• Норма подачі
• Швидкість знімання матеріалу
• Жорсткість машини
• Стійкість інструменту та тримача

Для покупців, які порівнюють обробний центр з ЧПК, більш корисним є таке запитання:

Яке різальне навантаження насправді вимагає мій виробничий процес і чи може машина підтримувати це навантаження безперервно?

Це основа для вибору правильної потужності верстата з ЧПК.

1. Що насправді означає потужність машини з ЧПУ?

Коли виробник верстатів з ЧПК вказує потужність шпинделя, це число зазвичай стосується потужності, доступної від шпинделя верстата.

Це може бути виражено в:

кВт

HP

Наприклад, шпиндель може бути визначений як:

18,5 кВт

або:

25 HP

Але сама по собі номінальна потужність не скаже вам, як працюватиме машина під час важкого різання.

Вам також необхідно знати:

При якій швидкості шпинделя доступна номінальна потужність

Максимальний крутний момент шпинделя

Безперервна та короткочасна потужність-

Крива крутного моменту

Діапазон обертів шпинделя

Ця відмінність має значення, оскільки важке різання часто відбувається при відносно низьких або помірних швидкостях шпинделя.

Шпиндель, який забезпечує високу потужність лише при дуже високих обертах на хвилину, може не забезпечувати такої ж практичної продуктивності, як шпиндель із сильним крутним моментом-на низькій швидкості.

2. Потужність шпинделя та крутний момент шпинделя відрізняються

Це один з найважливіших моментів при виборі верстата з ЧПК для важкого різання.

Потужність описує швидкість, з якою може виконуватися робота.

Крутний момент описує силу обертання, доступну на шпинделі.

Відношення можна виразити так:

P = T × n / 9550

де:

P=потужність шпинделя в кВт

T=крутний момент шпинделя в Н·м

n=швидкість шпинделя в об/хв

Це означає, що за нижчих обертів шпинделя машині може знадобитися значний крутний момент для підтримки бажаного навантаження різання.

Наприклад, важка чорнова обробка великим різцем може працювати на відносно низьких обертах, але вимагає значного крутного моменту шпинделя.

Ось чому покупець ніколи не повинен порівнювати потужність верстата з ЧПК без перевірки крутного моменту шпинделя.

3. Чому сама по собі максимальна потужність може ввести в оману

Розглянемо два верстати з ЧПК.

Машина А

Максимальна потужність шпинделя: 22 кВт

Максимальна швидкість: 18 000 об/хв

Крутний момент на помірній-низькій швидкості

Машина В

Максимальна потужність шпинделя: 18,5 кВт

Максимальна швидкість: 12 000 об/хв

Вищий крутний момент-на низькій швидкості

Якщо ваше виробництво в основному включає великі фрези, які видаляють значну кількість сталі, машина B може мати характеристики, які більше відповідають застосуванню.

Це не означає, що одна машина універсально краща.

Це означає, що максимальна потужність шпинделя та максимальні оберти на хвилину повинні бути оцінені порівняно з процесом різання.

Для важкої обробки крива крутного моменту може бути більш інформативною, ніж заголовне число кВт.

4. Що таке важке різання?

«Важке різання» може означати різні речі залежно від застосування.

Зазвичай це передбачає вищі навантаження при різанні, спричинені комбінаціями:

Велика глибина різу

Велике радіальне зачеплення

Великий діаметр інструменту

Висока швидкість подачі

Матеріали, які важко{0}}обробляти-

Висока швидкість знімання матеріалу

Наприклад, чорнова обробка великої сталевої деталі фрезою діаметром 63 мм із значною глибиною різання дуже відрізняється від обробки алюмінієвого корпусу торцевою фрезою діаметром 10 мм.

Обидва фрезерні з ЧПУ.

Лише для одного може знадобитися значний крутний момент шпинделя та потужність машини.

Тому, перш ніж вибрати потужність верстата з ЧПК, визначте, що означає важке різання для вашого виробництва.

5. Матеріал безпосередньо впливає на необхідну потужність машини

Різні матеріали створюють різні навантаження при різанні.

Алюміній

Алюміній часто можна обробляти на відносно високих швидкостях різання.

Головною вимогою може бути висока швидкість знімання матеріалу, а не екстремальний крутний момент шпинделя.

Тому високошвидкісний шпиндель може бути цінним, особливо з меншими інструментами.

Вуглецева сталь

Сталь, як правило, потребує більшої сили різання, ніж алюміній.

Для важкої чорнової обробки крутний момент шпинделя та жорсткість машини стають більш важливими.

Нержавіюча сталь

Нержавіюча сталь може створювати значні навантаження при різанні та тепло.

Геометрія інструменту, швидкість різання, охолоджуюча рідина та видалення стружки – усе це впливає на необхідну продуктивність машини.

Чавун

Чавун може спричиняти абразивний знос інструменту та значні навантаження при різанні залежно від сорту та експлуатації.

Для великих виливків важливими факторами можуть стати жорсткість машини та крутний момент шпинделя.

Тому правильна потужність верстата з ЧПК залежить як від матеріалу, так і від умов різання.

6. Діаметр інструменту змінює вимоги до потужності

Більший різець може видаляти більше матеріалу за один оберт, але він також змінює навантаження різання на шпиндель.

Наприклад, порівняйте:

Кінцева фреза 12 мм

з:

Торцева фреза 63 мм

Фреза діаметром 63 мм може використовуватися для високого зняття матеріалу під час чорнової обробки, але вона може створювати значно більші сили різання.

Це означає, що вибір шпинделя верстата з ЧПК лише відповідно до максимальних обертів може ввести в оману.

Великий різак може працювати зі значно нижчими обертами, вимагаючи значного крутного моменту.

Для важкої обробки завжди враховуйте:

Діаметр інструменту + швидкість різання + глибина різання + радіальне зачеплення

разом.

7. Швидкість зняття матеріалу – кращий спосіб подумати про потужність різання

Одним із корисних способів оцінки важкого різання є швидкість знімання матеріалу (MRR).

Спрощений розрахунок фрезерування:

MRR=Ap × Ae × Vf

де:

Ap=осьова глибина різання

Ae=радіальна ширина різу

Швидкість подачі Vf =

Зі збільшенням цих значень збільшується кількість матеріалу, що видаляється за хвилину.

Необхідна потужність різання також збільшується відповідно до матеріалу та умов різання.

Ось чому машина, яка добре працює з неглибокими фінішними проходами, може мати проблеми з агресивною чорновою обробкою.

Тому, купуючи обробний центр з ЧПК, корисно надати виробнику верстатів типові:

Діаметр інструменту

Глибина пропилу

Радіальне зачеплення

Норма подачі

матеріал

а не просто сказати:

«Нам потрібна потужна машина».

8. Важке різання вимагає більше, ніж потужність шпинделя

Поширеною помилкою при купівлі є припущення, що збільшення потужності шпинделя вирішує всі проблеми важкого-різання.

Це не так.

Важке різання також вимагає достатнього:

Жорсткість машини

Конструкція верстата повинна витримувати сили різання.

Жорсткість шпинделя

Шпиндель і підшипники повинні залишатися стабільними під навантаженням.

Тримання інструменту

Тримач інструменту повинен передавати крутний момент без надмірного биття або руху.

Workholding

Пристосування повинно надійно утримувати заготовку.

Таблиця і структура

Машина повинна підтримувати зусилля різання без надмірної вібрації.

Якщо конструкція машини недостатньо жорстка, додавання потужності шпинделя може просто зробити машину здатною застосовувати більше зусилля без покращення стабільності різання.

Ось чому жорсткість верстата з ЧПК є важливою частиною вибору-різального верстата.

9. Як дізнатися, чи має ваша машина достатньо потужності

Один практичний підхід полягає в тому, щоб почати з існуючих умов обробки.

запис:

Матеріал заготовки

Діаметр інструменту

Швидкість різання

Норма подачі

Осьова глибина різання

Радіальне зачеплення

Навантаження на шпиндель

Час різання

Термін служби інструменту

Якщо верстат часто досягає дуже високого навантаження на шпиндель під час звичайних чорнових операцій, можливо, ви працюєте близько до практичної потужності шпинделя.

Але не варто відразу робити висновок, що вам потрібен шпиндель більшого розміру.

Високе навантаження на шпиндель також може бути викликане:

Надмірна глибина різу

Надмірне радіальне зачеплення

Тупий інструмент

Погана геометрія інструменту

Неправильна швидкість подачі

Відхилення інструменту

Слабка хватка

Перш ніж вибрати більш потужний верстат з ЧПК, слід визначити причину.

10. Навантаження на шпиндель є корисним індикатором виробництва

Сучасні верстати з ЧПК зазвичай надають інформацію про навантаження-шпинделя через систему керування.

Під час інтенсивного різання оператори можуть контролювати, чи наближається шпиндель до граничного практичного навантаження.

Наприклад, якщо під час нормального виробництва машина постійно працює поблизу свого максимального навантаження на шпиндель, це може означати, що машина недостатня для процесу.

Однак коротке пікове навантаження відрізняється від постійного сильного навантаження.

Ця відмінність має значення.

Верстат може витримати тимчасове збільшення навантаження, але все ще бути непридатним для безперервної високо{0}}обробки.

Порівнюючи технічні характеристики верстатів з ЧПК, запитайте, чи становить зазначена потужність шпинделя:

Номінальна потужність

Максимальна потужність

Безперервна потужність

Короткочасна пікова потужність-

Це може запобігти непорозумінням під час покупки машини.

11. Безперервна потужність має значення для тривалих циклів чорнової обробки

Припустімо, що прес-форма потребує кількох годин грубої обробки.

Машина повинна підтримувати стабільні умови різання протягом всієї операції.

Технічні характеристики шпинделя, які виглядають вражаюче на папері, можуть не забезпечувати таку ж практичну продуктивність за постійного навантаження.

Для довго{0}}циклічної важкої обробки оцініть:

Постійна потужність шпинделя

Постійний крутний момент

Охолодження шпинделя

Конструкція підшипника

Жорсткість машини

Термостабільність

Це особливо важливо для виробничих середовищ, де цикли чорнової обробки повторюються протягом дня.

Виробник верстатів з ЧПК повинен мати можливість надати відповідну інформацію про продуктивність шпинделя для серйозних -застосувань різання.

12. Вимоги до потужності для великих торцевих млинів

Великі торцеві фрези є типовим прикладом, коли покупцям потрібно дивитися не тільки на RPM.

Великий різак може швидко покрити широку поверхню, але він також може створювати значні сили різання.

Припустімо, ви обробляєте велику сталеву пластину за допомогою:

Торцева фреза 63 мм

Верстат може працювати на відносно помірній швидкості шпинделя.

Важливими факторами стають:

Глибина різання

Радіальне зачеплення

Корм на зуб

Кількість вставок

Клас матеріалу

Крутний момент шпинделя

Жорсткість машини

Ось чому високошвидкісний шпиндель не робить машину автоматично придатною для фрезерування великих торців.

Шпиндель повинен мати потужність і крутний момент, доступні в діапазоні, в якому фактично працює фреза.

13. Важке різання алюмінію може бути різним

Важке різання не завжди означає низькі оберти.

Хорошим прикладом є алюміній.

Велику кількість алюмінію можна швидко видалити, оскільки алюмінієві сплави часто можуть підтримувати відносно високі швидкості різання.

У цій ситуації машині може знадобитися:

Висока швидкість шпинделя

Адекватна потужність шпинделя

Висока кормова здатність

Ефективне видалення стружки

Хороший контроль охолоджуючої рідини або повітря

Тому високошвидкісний обробний центр із ЧПК може бути цінним для виробництва алюмінію, навіть якщо сили різання нижчі, ніж при обробці важкої сталі.

Машину слід обирати відповідно до стратегії видалення матеріалу, а не загального ярлика «важке різання».

14. Не забувайте про швидкість подачі

Потужність шпинделя тісно пов'язана з тим, скільки матеріалу видаляє машина за хвилину.

Якщо збільшити:

Глибина пропилу

Ширина різу

Норма подачі

збільшується швидкість знімання матеріалу.

Але якщо шпиндель не може підтримувати достатню потужність і крутний момент, у верстаті можуть виникнути:

Підвищене навантаження на шпиндель

Зменшення обертів

Балаканина

Поломка інструменту

Погана обробка поверхні

Тому потужність верстата з ЧПК слід оцінювати за швидкістю подачі та різанням, які ви фактично збираєтеся використовувати.

15. Потужність верстата та ресурс інструменту пов’язані

Більша потужність шпинделя автоматично не означає довшого терміну служби інструменту.

Якщо параметри різання занадто агресивні, знос інструменту може прискоритися, навіть коли машина має достатню потужність.

Термін служби інструменту залежить від:

матеріал

Швидкість різання

годувати

Глибина пропилу

Геометрія інструменту

Покриття інструменту

Охолоджуюча рідина

Стійкість машини

Жорсткий верстат з достатньою потужністю дозволяє ріжучому інструменту працювати ближче до заданих параметрів.

Це може підвищити ефективність виробництва без простого збільшення потужності шпинделя.

16. Скільки потужності машини з ЧПК вам потрібно?

Універсального значення потужності-шпинделя для «важкого різання» немає.

Наприклад, невеликий обробний центр, який використовується для сталевих компонентів, може ефективно працювати зі шпинделем із потужністю серед-1 кВт.

Велика машина-для виготовлення форм або важкий-портальний обробний центр може потребувати значно більшої потужності.

Правильна вимога залежить від процесу.

Практична оцінка повинна включати:

матеріал

↓

Діаметр інструменту

↓

Швидкість різання

↓

Глибина пропилу

↓

Радіальне зачеплення

↓

Норма подачі

↓

Швидкість знімання матеріалу

↓

Необхідна потужність і крутний момент шпинделя

Цей процес набагато надійніший, ніж вибір верстата лише за кВт шпинделя.

17. Приклад: чорнова обробка сталі

Розглянемо сталевий компонент, який грубо-оброблений великим твердосплавним різцем.

Процес вимагає:

Великий діаметр інструменту

Помірна швидкість шпинделя

Значна осьова глибина

Значне радіальне зачеплення

Висока швидкість подачі

Це класичний випадок, коли крутний момент шпинделя та жорсткість машини стають важливими.

Якщо машина має високі максимальні оберти за хвилину, але недостатній крутний момент при необхідній швидкості різання, підвищення швидкості шпинделя може не вирішити проблему.

Машині потрібна достатня потужність там, де різак фактично працює.

Це один із найважливіших моментів для обговорення з постачальником верстатів з ЧПК.

18. Приклад: Високошвидкісна-чорнова обробка алюмінію

Тепер розглянемо великий алюмінієвий компонент.

Процес може використовувати:

Висока швидкість шпинделя

Малі або середні твердосплавні кінцеві фрези

Висока швидкість подачі

Велика швидкість знімання матеріалу

У цьому випадку машина може отримати перевагу від високошвидкісного-шпинделя з достатньою потужністю у вищому діапазоні обертів.

Тому вимоги до шпинделя дуже відрізняються від чорнової обробки важкої сталі.

Це ілюструє, чому немає універсальної відповіді на:

«Скільки кВт повинен мати верстат з ЧПК?»

Відповідь залежить від того, що машина буде різати.

19. Вертикальні, горизонтальні та портальні машини мають різні вимоги до потужності

Конфігурація машини також впливає на обговорення потужності.

Вертикальний обробний центр

Вертикальний обробний центр широко використовується для загального фрезерування, свердління, формування компонентів і механічних деталей.

Відповідна потужність шпинделя залежить від розміру деталі та стратегії різання.

Горизонтальний обробний центр

Горизонтальний обробний центр часто використовується для виробничої та багатосторонньої -обробки.

Важкі-застосування можуть виграти від сильного крутного моменту шпинделя та жорсткого утримання.

Портальний обробний центр

Портальний обробний центр часто вибирають для великих прес-форм, штампів, структурних компонентів і великих заготовок.

Тут потужність шпинделя потрібно враховувати разом із:

Великий розмір столу

Жорсткість машини

Конструкційна жорсткість

Маса заготовки

Довгі цикли різання

Асортимент портальних обробних центрів Dabai включає широкоформатні-верстати, призначені для значно більших заготовок, тому вибір шпинделя слід оцінювати разом із робочою зоною та конструкцією верстата.

20. Чи завжди вибирати верстат із ЧПК із-найвищою потужністю?

Не обов'язково.

Збільшення розміру шпинделя може збільшити вартість придбання, не забезпечуючи істотних переваг виробництва.

Якщо ваша звичайна обробка використовує:

Дрібні інструменти

Легкі порізи

Алюміній

Оздоблювальні операції

дуже високо{0}}потужний шпиндель може не підвищити продуктивність пропорційно.

З іншого боку, якщо ваше виробництво передбачає:

Великі сталеві компоненти

Великі фрези

Глибока чорнова обробка

Висока швидкість знімання матеріалу

Довгі безперервні цикли різання

недостатня потужність шпинделя може стати серйозним обмеженням.

Мета полягає в тому, щоб шпиндель відповідав фактичному виробничому процесу.

21. Яку інформацію ви повинні надати виробнику верстатів з ЧПК?

Якщо ви запитуєте рекомендацію машини для важкого різання, надайте більше, ніж назву матеріалу.

Корисна специфікація повинна містити:

Клас матеріалу

Найбільший розмір заготовки

Маса заготовки

Типовий діаметр інструменту

Максимальний діаметр інструменту

Швидкість різання

Норма подачі

Осьова глибина різання

Радіальне зачеплення

Чорнова або чистова обробка

Очікувана кількість годин обробки на день

Необхідний обсяг виробництва

Наприклад:

Матеріал: вуглецева сталь S45C
Інструмент: твердосплавна торцева фреза 63 мм
Глибина пропилу: 3 мм
Радіальне зачеплення: 40 мм
Виробництво: суцільна чорнова обробка

Ця інформація дає виробнику верстатів з ЧПК щось конкретне для оцінки.

Це набагато корисніше, ніж просити про «високо-потужний верстат з ЧПК».

22. Контрольний список вибору потужності верстата з ЧПК

Перш ніж купувати верстат з ЧПК для важкого різання, перевірте:

Останній: виберіть потужність для процесу різання, а не специфікацію

Правильна потужність верстата з ЧПК для важкого різання не може бути визначена лише кВт шпинделя.

Кращий процес відбору:

Матеріал → Інструмент → Швидкість різання → Діаметр інструменту → Глибина різання → Радіальне зачеплення → Швидкість подачі → Швидкість знімання матеріалу → Потужність шпинделя + Крутний момент

Для алюмінію більш важливими можуть бути висока швидкість шпинделя та висока здатність подачі.

Для сталі, нержавіючої сталі та чавуну крутний момент шпинделя, жорсткість машини та стабільна подача потужності можуть стати більш важливими під час важкої чорнової обробки.

Для великих різців шпиндель потребує корисного крутного моменту при обертах за хвилину, де ці різці фактично працюють.

А для тривалих виробничих циклів безперервна продуктивність шпинделя має більше значення, ніж короткочасна-пікова потужність.

Порівнюючи обробний центр з ЧПК, не запитуйте лише:

«Скільки кВт має шпиндель?»

запитати:

«Скільки потужності та крутного моменту доступні за умов різання, які ми фактично використовуємо?»

Це запитання дає вам набагато більш значущу основу для вибору верстата з ЧПК для важкого різання.

Dabai Precision Machine Tool постачає вертикальні обробні центри, горизонтальні обробні центри, портальні обробні центри та 5-осьові обробні центри з різними конфігураціями шпинделя. Для важкого -різання верстат можна оцінити відповідно до фактичного матеріалу заготовки, інструментів, параметрів різання, закріплення та виробничих вимог.