Hliníkové posuvy a rychlosti: RPM, zatížení třísky a tabulky SFM pro CNC frézování

Hliník má pověst snadného materiálu a většinou si tuto pověst získává. Řeže rychle, rychle odvádí teplo od řezné hrany a jen zřídka vyžaduje opatrný přístup, který vyžaduje kalená ocel. Tato pověst skrývá druhou polovinu příběhu: hliník je lepkavý, během několika sekund se vytvoří na matné hraně a s radostí omotá dlouhou vláknitou třísku kolem frézy, dokud se drážky pevně nezabalí a nástroj nezaklapne.

Čelní stopkové frézy ze slinutého karbidu brousíme v Changzhou, uprostřed čínského nástroje na výrobu nástrojů, a velká část otázek, které se dostávají k našemu aplikačnímu stolu, zní téměř stejně: jaké otáčky za minutu, jaké posuvy, kolik břitů a proč se poslední fréza rozbila? Tato příručka odpovídá na tyto otázky stejnými čísly a stejnými úvahami, které každý týden klademe před strojírny.

Čtyři čísla za každým řezem hliníku

Posuvy a rychlosti nejsou jedno nastavení. Jsou to čtyři hodnoty, které na sobě závisí a změna jedné vždy posune ostatní.

• Řezná rychlost (SFM nebo m/min): jak rychle se řezná hrana pohybuje materiálem. Hliník snáší velmi vysoké povrchové rychlosti, protože tak účinně odvádí teplo od hrany.
• Rychlost vřetena (RPM): otáčky, které váš stroj skutečně produkuje, odvozené z řezné rychlosti a průměru nástroje.
• Posuv na zub nebo třísku (mm/zub nebo dovnitř/zub): tloušťka materiálu, kterou každá drážka odebere při jednom průchodu. Toto je číslo, které rozhoduje o tom, zda nástroj řeže nebo drhne.
• Posuv stolu (mm/min nebo IPM): naprogramovaná dráha stroje, vypočtená z otáček, zatížení třísky a počtu drážek.

Dva řídící vzorce jsou dostatečně krátké, aby si je zapamatovali. Rychlost vřetena se rovná řezné rychlosti vynásobené 3,82 a dělené průměrem nástroje v palcích nebo v metrických jednotkách, řezná rychlost vm/min vynásobená 1000 a dělená 3,14násobkem průměru v milimetrech. Posuv stolu se rovná rychlosti vřetena vynásobené posuvem na zub vynásobeném počtem břitů.

U hliníku více než u téměř jakéhokoli jiného materiálu záleží na dvou pravidlech. Za prvé, tříska musí být dostatečně silná, aby odváděla teplo z řezu; zatížení třísky pod zhruba 0,02 mm na zub znamená, že hrana se dře, leští povrch a vytváří nahromaděnou hranu namísto odstraňování materiálu. Zadruhé, odvod třísek je stejně důležitý jako samotná čísla, protože měkké hliníkové třísky se přivařují k horké hraně překvapivou rychlostí.

Hliníkové posuvy a rychlosti: Základní graf podle slitiny

Níže uvedená tabulka je praktickým výchozím bodem pro nepovlakované, leštěné karbidové stopkové frézy běžící v hliníku s proudem vzduchu nebo lehkým chladivem. Posuv na sloupek zubu předpokládá frézu 12 mm s mírným radiálním záběrem.

Považujte graf spíše za výchozí bod než jako strop. Průměr nástroje mění zatížení třísky více než cokoli jiného: 3mm fréza nemůže unést stejné zatížení zubů jako 12mm fréza, takže zmenšete posuv na zub pro malé nástroje a zvyšte pro velké nástroje. Litý a přetavený materiál si zaslouží konzervativní konec řady, protože tvrdé inkluze a poréznost trestají rychlý, agresivní řez.

Jak vypočítat otáčky za minutu a rychlost posuvu krok za krokem

Aritmetika je dostatečně krátká, aby ji bylo možné provést při ovládání stroje, a trvá méně než minutu.

1. Vyberte řeznou rychlost pro slitinu z výše uvedené tabulky nebo z údajů dodavatele nástroje a poznamenejte si jednotky.
2. Převod řezné rychlosti na rychlost vřetena: RPM se rovná SFM vynásobené 3,82 děleno průměrem v palcích nebo m/min vynásobené 1000 děleno 3,14 násobkem průměru v milimetrech.
3. Zkontrolujte výsledek v porovnání s maximálními otáčkami vřetena stroje. Pokud vypočtené otáčky překračují limit stroje, vraťte se od limitu a ujistěte se, že zatížení třísky stále zůstává nad minimem.
4. Zvolte posuv na zub v rámci doporučeného pásma. Začněte uprostřed, ne dole, protože spodní část pásu je místo, kde začíná tření.
5. Vypočítejte posuv stolu vynásobením otáček, posuvu na zub a počtu zubů a poté načtěte hodnotu do programu.

Jako zpracovaný příklad, 12mm tříbřitá fréza v 6061 při 200 m/min dává zhruba 5300 RPM. Při 0,08 mm na zub je posuv stolu 5300 násobeno 0,08 násobeno 3, neboli přibližně 1270 mm/min. V imperiálních jednotkách se půlpalcová dvoubřitá fréza při 700 SFM otáčí rychlostí přibližně 5350 otáček za minutu a 0,005 palce na zub vytváří posuv asi 53 IPM.

Pokud váš obchod provozuje také ocel, nerez nebo titan, naše tabulka řezných rychlostí frézování shromažďuje reference RPM, SFM a rychlosti posuvu pro tyto materiály na jediné referenční stránce.

Přizpůsobení čelní frézy k zakázce

Čísla fungují pouze s řezačkou, která je přežije. U hliníku rozhoduje počet drážek, úhel šroubovice a příprava hran, kolik z vypočítaného výkonu skutečně získáte.

Kolik fléten pro hliník?

Dvě drážky zůstávají nejbezpečnější volbou pro drážkování, zapichování a hluboké kapsy, protože široký jícen rychle odstraňuje měkké třísky a nechává malou šanci na zabalení. Tři drážky jsou nejlepším univerzálním kompromisem: silnější jádro umožňuje vyšší posuv stolu při stejném zatížení třísky, což je přesně to, co výrobní hrubování potřebuje. Čtyři a více břitů patří na vysoce výkonné stroje a do dokončovacích operací s lehkým radiálním záběrem, kde na prostoru pro třísky záleží méně než na kvalitě povrchu a rychlosti úběru kovu.

2břité čelní frézy pro obrábění hliníku • Speciální konstrukce nože v kombinaci s pokročilou technologií leštění a pasivace účinně zabraňuje vibracím a řeší problém ulpívání třísek. • Vysoký pe... Zobrazit produkt →

Naše hliníková řada pokrývá oba konce této řady, s dvoubřitou geometrií pro drážky a malé stroje a tříbřitým designem pro dílny, které chtějí zvýšit rychlost posuvu bez ztráty vůle třísek.

Úhel šroubovice, geometrie hran a povlaky

Hliník se odměňuje ostrým, leštěným břitem a vysokým úhlem šroubovice, typicky 40 až 45 stupňů, protože strmější šroubovice zvedá třísku z řezu, místo aby ji táhla po stěně. Zvlněné nebo zvlněné řezné hrany snižují řezný odpor a třísku lámou na kratší kousky, což značně pomáhá v hlubokých kapsách a při lepkavých površích. Povlaky vyžadují péči: konvenční nitrid titanu a hliníku má afinitu k hliníku a podporuje tvorbu nánosů, zatímco leštěný nepovlakovaný karbid, nitrid zirkonia nebo speciální povlak s nízkým třením funguje mnohem lépe.

3břité frézy s vlnitou hranou pro frézování hliníku • Speciální konstrukce nože v kombinaci s pokročilou technologií leštění a pasivace účinně zabraňuje vibracím a řeší problém ulpívání třísek. • Vysoký pe... Zobrazit produkt →

Pro vzájemné srovnání počtu břitů a geometrie přizpůsobené hliníkové práci sepsal náš tým praktický průvodce výběrem stopkové frézy pro hliník která prochází stejnými rozhodnutími ze strany nástrojové postýlky.

Hloubka řezu: Radiální versus axiální záběr

Tabulka uvádí řeznou rychlost a zatížení třísky, ale hloubka řezu rozhoduje o tom, kolik z tohoto výkonu může stroj fyzicky poskytnout. U hliníku existují dvě široké strategie a obě fungují dobře, když jsou aplikovány důsledně.

• Hluboké axiální, lehké radiální: řez jeden až dvojnásobek průměru nástroje hluboko s pouze 10 až 30 procenty radiálního záběru. Tento trochoidní styl hrubování udržuje zatížení stabilní, šíří opotřebení podél drážky a efektivně odvádí třísky, protože fréza není zabořena do materiálu.
• Mělké axiální, těžké radiální: řežte několik milimetrů hluboko při použití většiny průměru nástroje. To vyhovuje pevným strojům a nástrojům s krátkým dosahem a vyžaduje pevné nastavení, protože zatížení ostří je vysoké.

Dokončení je jiné. Udržujte světlo radiálního záběru, kolem 5 až 8 procent průměru, projeďte celou hloubku v jednom průchodu, kde je to možné, a posouvejte dostatečně rychle, aby hrana nepřestávala řezat místo leštění stěny. Před sledováním horního konce tabulky také zkontrolujte výkon vřetena, protože hrubování hliníku při vysokých rychlostech úběru kovu může zastavit malé vřeteno dlouho předtím, než bude nástroj namáhán.

Odsávání chladicí kapaliny a třísek

Hliník nepotřebuje k přežití zaplavovací chladicí kapalinu, ale vždy potřebuje cestu, aby tříska opustila řez. Stlačený vzduch nebo mlhový systém zvládne většinu frézovacích prací, udrží pracovní oblast viditelnou a zamezí tepelnému šoku a nepořádku při silném zaplavení chladicí kapaliny. Chladicí kapalina zůstává užitečná pro hluboké kapsy, kapsy se špatným přístupem a jakékoli operace, kde by třísky jinak recirkulovaly pod frézou.

Praktické pravidlo je jednoduché: pokud jsou po každém průchodu vidět třísky na podlaze a ne v kapse, vaše evakuace funguje. Pokud vidíte, že se třísky znovu řežou, uslyšíte změnu zvuku nebo si všimnete, že se povrch ke konci průchodu zhoršuje, zastavte a opravte odstraňování třísek, než se dotknete hodnot posuvu a rychlosti.

Odstraňování problémů: Čtení čipů, zvuku a dokončení

Většina problémů s hliníkem se ohlásí před vyřazením součásti. Níže uvedená tabulka mapuje obvyklé příznaky na úpravu, která je opravuje nejrychleji.

Jeden zvyk odděluje obchody, které kráječe rozbijí jen zřídka, od obchodů, které je porušují každý týden: mění vždy jednu proměnnou a po každé změně poslouchají střih. Dvě úpravy najednou znemožňují poznat, která pomohla.

Často kladené otázky

Jaké otáčky za minutu bych měl spustit čtvrtpalcovou stopkovou frézu v 6061?

Při řezné rychlosti 500 až 800 SFM pracuje čtvrtpalcová fréza zhruba na 7600 až 12 000 ot./min. Nejprve zkontrolujte limit stroje a potom spárujte otáčky vřetena se zatížením třísky 0,002 až 0,004 palce na zub, což dává posuv stolu kolem 30 až 95 IPM v závislosti na počtu břitů.

Potřebuji chladicí kapalinu při frézování hliníku?

Ne vždy. Profukování vzduchem nebo mazání minimálním množstvím zvládne většinu frézovacích prací a udržuje třísky v pohybu, zatímco chladicí kapalina zaplavená stojí za nepořádek v hlubokých kapsách, při vrtání a všude tam, kde by se třísky jinak řezaly.

Proč se hliníkové třísky lepí na mou frézu?

Téměř vždy proto, že zatížení třísky je příliš malé nebo řezná hrana již není ostrá. Hrana se dře místo střihu, tlakem se hliník přivaří k žlábku a narostlá hrana roste, dokud se nezdaří povrchová úprava nebo se nástroj zlomí.

Mohu použít stejné posuvy a rychlosti pro 7075 a 6061?

Začněte níže v 7075. Je silnější a méně shovívavý k agresivnímu záběru, takže začněte kolem 400 SFM s mírným zatížením třísky a zvyšujte až poté, co bude řez znít stabilně a třísky se odlepí čisté a stříbrné.

Hliníkové posuvy a rychlosti jsou nakonec výchozím bodem, nikoli pevnou odpovědí, protože každý stroj, držák a obrobek má svůj vlastní názor na to, co funguje. Tabulka vás rychle dostane do správného rozsahu, vzorce vás udrží upřímní a zvuk střihu vám řekne zbytek. Tato kombinace je způsob, jakým naši aplikační inženýři přistupují ke každé hliníkové zakázce, která prochází továrnou, a je to nejrychlejší cesta ke stabilnímu procesu, který si zachovává toleranci.