Nella lavorazione CNC , conoscere la velocità di avanzamento e la velocità di taglio è fondamentale per ottenere la massima efficienza . Questi due importanti parametri di lavorazione sono alla base della realizzazione di pezzi precisi e dell'aumento della produttività. In questa guida, esplorerò cosa sono, perché sono importanti e come interagiscono. Migliorando la mia conoscenza di questi parametri, spero di affinare le mie competenze CNC e ottenere risultati costanti e di alta qualità.
Cos'è la velocità di avanzamento?
La velocità di avanzamento indica la velocità con cui un utensile da taglio si muove attraverso il materiale durante la lavorazione. I macchinisti la misurano in millimetri al minuto (mm/min) o pollici al minuto (IPM). Questa velocità influisce anche sulla qualità della superficie finita e sulla velocità di rimozione del materiale.
Cos'è la velocità di taglio?
La velocità di taglio ci dice quanto velocemente il pezzo e l'utensile si muovono l'uno rispetto all'altro durante la lavorazione. Si misura in piedi al minuto (ft/min) o metri al minuto (m/min). Influisce su quanto si riscalda il processo, quanto durano gli utensili e quanto diventa liscia la superficie finale.
Principali fattori per i macchinisti nella determinazione della migliore velocità di avanzamento:
Per scegliere la giusta velocità di avanzamento è necessario considerare diversi fattori importanti.
1. Finitura superficiale
La velocità di avanzamento scelta inciderà direttamente sulla levigatezza della superficie finale. Velocità di avanzamento più lente, comprese tra 0.01 e 0.05 mm/giro, creano superfici più lisce, perfette per lavori di finitura. Velocità più elevate lasciano segni più visibili sulla superficie.
2. Produttività
Velocità di avanzamento più elevate aumentano la produzione e rimuovono il materiale più velocemente. Per il taglio grezzo normale, velocità di avanzamento da 0.05 a 0.5 mm/giro funzioneranno meglio per aumentare la produzione e gli utensili rimarranno anche in buone condizioni. Ma ricorda che velocità più elevate non sono sempre migliori, poiché devi bilanciare la velocità con l'usura dell'utensile e la qualità della superficie.
3. Limite di velocità di avanzamento
Ogni macchina ha un limite di velocità. Per questo motivo, i torni di base offrono meno opzioni di velocità. D'altro canto, le macchine CNC hanno velocità regolabili tra 20 e 200 m/min, a seconda di cosa si sta realizzando.
4. Larghezza di taglio
Se cambia la velocità di avanzamento, cambia anche la larghezza del taglio. Puoi aumentare le velocità di avanzamento quando devi tagliare il pezzo in lavorazione a meno della metà del diametro dell'utensile. I tagli con larghezza maggiore necessitano di velocità di avanzamento inferiori per risparmiare gli utensili e rimuovere completamente il materiale.
5. Capacità della macchina utensile
Velocità di avanzamento maggiori causeranno più vibrazioni durante il taglio. Ogni macchina ha determinati limiti su quanta vibrazione può gestire. Devi adattare la tua velocità di avanzamento a ciò che la tua macchina può gestire in sicurezza per evitare problemi.
6. Geometria dell'utensile da taglio
Il design e la forma dell'utensile da taglio influiscono sulla velocità di avanzamento. Gli utensili realizzati con materiali più duri come il carburo possono gestire velocità di avanzamento maggiori. Anche il numero di taglienti è importante perché determina la quantità di materiale che puoi rimuovere facilmente.
Come decidere la velocità di taglio ottimale?
La scelta della giusta velocità di taglio è importante nelle operazioni di lavorazione. Molti aspetti lavorano insieme per trovare la migliore velocità di taglio per il tuo particolare pezzo da lavorare
Forza dell'utensile da taglio
La resistenza del materiale dell'utensile da taglio determina il limite massimo di velocità per un funzionamento sicuro. Gli utensili moderni, come il nitruro di boro cubico (CBN) e il diamante policristallino (PCD), possono lavorare a velocità 5 volte superiori rispetto all'acciaio rapido (HSS). Anche gli utensili in carburo raggiungono velocità 3 volte superiori rispetto agli utensili in HSS. Per una maggiore durata, gli utensili necessitano di un'eccezionale resistenza al calore e durezza, poiché un'elevata velocità genera più calore e vibrazioni.
Durezza del pezzo
Anche la durezza del materiale del pezzo in lavorazione influisce sulla selezione della velocità. Dovrai tagliare materiali duri come il titanio a velocità più basse, solitamente inferiori a 60 m/min. Materiali morbidi come l'alluminio possono gestire velocità fino a 500 m/min. Ciò indica che i materiali duri necessitano di velocità di taglio basse per evitare che i tuoi utensili si usurino troppo rapidamente.
Vita utensile
La scelta della velocità di taglio influisce direttamente sulla longevità dell'utensile. Il calore si accumula più rapidamente ad alta velocità, il che determina un'usura più rapida dell'utensile. Anche un taglio troppo lento può danneggiare gli utensili o rendere il processo di taglio meno produttivo. L'approccio migliore è trovare una velocità che offra una buona produttività e faccia durare più a lungo gli utensili.
Materiale dell'utensile da taglio
Diversi materiali di utensili possono gestire diverse velocità massime. Gli utensili HSS funzionano meglio tra 20 e 40 m/min mentre gli utensili in carburo possono lavorare molto più velocemente, ovvero fino a 200 m/min. Per la produzione su larga scala, materiali moderni come utensili diamantati e boro cubico sono utili in quanto possono gestire velocità di circa 500 m/min.
Differenze tra velocità di avanzamento e velocità di taglio
La velocità di avanzamento e la velocità di taglio vengono utilizzate per scopi diversi e influiscono sulle operazioni di lavorazione in modi diversi.
- Unità di misura: Le unità di misura per la velocità di avanzamento sono millimetri al minuto (mm/min) o pollici al minuto (IPM), mentre per la velocità di taglio sono metri al minuto (m/min) o piedi di superficie al minuto (SFM).
- tipo di movimento: Il movimento di rotazione dell'utensile definisce la velocità di taglio. D'altro canto, la velocità di avanzamento è il movimento del pezzo in lavorazione in linea retta.
- Impatto sul materiale: La velocità di avanzamento influisce sulla qualità della superficie finita e sul modo in cui si formano i trucioli. La velocità di taglio usura gli utensili a causa del calore generato.
- Tipo di operazione: Nella tornitura, la velocità di avanzamento cambia in base alla fase di lavorazione in cui ci si trova, ma la velocità di taglio rimane la stessa
- Qualità della superficie: La velocità di avanzamento crea particolari motivi sulla superficie finita. Al contrario, il calore della velocità di taglio influisce sulla levigatezza della superficie.
- Controllo di processo: avanzamento imposta la quantità di materiale che l'utensile rimuove in ogni passaggio. E la velocità con cui il materiale viene rimosso dipende da velocità di taglio.
- Regolazione dei parametri: La velocità di avanzamento è controllata modificando il movimento dell'asse. Mentre nel caso della velocità di taglio, la velocità del mandrino la regola.
- Vita utensile: Velocità di avanzamento elevate possono causare la rottura degli utensili a causa delle sollecitazioni meccaniche. Le elevate velocità di taglio causano danni agli utensili dovuti al calore.
- Equilibrio della produttività: La velocità di avanzamento controlla la quantità di materiale rimosso, mentre la velocità di taglio determina la velocità di lavorazione della macchina.
- Limitazioni della macchina: La capacità della macchina di muoversi lungo il suo asse limita la velocità di avanzamento. E la potenza del mandrino limita la velocità di taglio.
| Parametro | Tasso di alimentazione | Velocità di taglio |
|---|---|---|
| Unità di misura | IPM o mm/min | SFM o m/min |
| Tipo di movimento | Movimento lineare del pezzo | Movimento di rotazione dell'utensile |
| Tipo di operazione | Varia in base alla fase | Rimane costante |
| Impatto del materiale | Influisce sulla finitura superficiale | Genera usura degli utensili |
| Qualità della superficie | Crea motivi di superficie | Influisce sulla levigatezza della superficie |
| Controllo del Processo | Materiale per passaggio | Tasso di rimozione del materiale |
| Regolazione dei parametri | Controllo del movimento degli assi | Regolazione della velocità del mandrino |
| Vita utensile | Danni da stress meccanico | Usura correlata al calore |
| Equilibrio della produttività | Controllo del volume del materiale | Produttività della lavorazione |
| Limitazioni della macchina | Capacità di movimento dell'asse | Limite di potenza del mandrino |
Come si calcola la velocità di avanzamento nelle operazioni di lavorazione?
Il calcolo della velocità di avanzamento utilizza una formula semplice: Velocità di avanzamento = (Velocità del mandrino × Numero di taglienti) / 1000. Per le operazioni di tornitura, misuriamo la velocità di avanzamento in millimetri per giro o pollici per giro. Il calcolo finale deve considerare tre aspetti principali, ovvero il tipo di utensile, il materiale del pezzo e la finitura superficiale richiesta.
Qual è la formula per calcolare la velocità di taglio?
I calcoli della velocità di taglio variano in base al sistema di misurazione. Per le unità metriche, utilizzare:
Vc = (π × D × N) / 1000
Dove: Vc = Velocità di taglio (m/min),
π = Pi (circa 3.14159),
D = Diametro del pezzo (mm),
N = Velocità del mandrino (rpm)
Per le misure imperiali, questa formula cambia in:
Vc = (π × D × N) / 12
Dove: Vc = Velocità di taglio (SFM),
D = Diametro del pezzo (pollici)
Nota: durante la fresatura, in questi calcoli utilizzare il diametro dell'utensile anziché il diametro del pezzo.
Determinazione della velocità di taglio rispetto alla velocità di avanzamento
Il giusto equilibrio tra velocità di taglio e determinazione della velocità di avanzamento inizia con la selezione di una profondità di taglio adeguata. Questa scelta dipende dalle qualità dell'utensile e dal materiale. Imposta la velocità di avanzamento in base alla stabilità della macchina e alla finitura superficiale desiderata. La velocità di taglio dovrebbe essere modificata dopo, in modo che il materiale possa essere rimosso nel modo migliore e la durata dell'utensile possa essere massimizzata. Ricorda, i materiali duri necessitano di impostazioni basse per questi parametri e i materiali morbidi possono gestire valori più alti. Queste modifiche aiutano a controllare il calore e la corretta formazione del truciolo.
Interazione tra velocità di avanzamento e velocità di taglio
Ci sono due movimenti principali nel processo di taglio. La velocità di taglio avvia il movimento principale che rimuove il materiale tramite forza di compressione. La velocità di avanzamento controlla il movimento dell'utensile sulla superficie del pezzo in lavorazione. Questi movimenti si uniscono per formare trucioli continui. Ogni tipo di operazione di lavorazione necessita di diverse intensità di movimento di avanzamento per ottenere i migliori risultati.
Percorso non lineare
Le velocità di avanzamento solitamente si muovono in linea retta durante la lavorazione, ma in caso di tagli circolari o ad arco l'utensile segue invece percorsi curvi. Questa modifica della traiettoria aumenta con l'aumentare della profondità di taglio. L'angolo di contatto dell'utensile con il materiale diventa più ampio, in particolare per il taglio di angoli interni. L'utensile entra in contatto con il materiale in questo caso più di quanto non faccia negli angoli esterni. Queste variazioni influenzano direttamente la qualità della finitura superficiale e la precisione del taglio.
Conclusione
Il giusto equilibrio tra velocità di taglio e velocità di avanzamento porta a una lavorazione di successo. Dovresti conoscere molti aspetti come il materiale del pezzo in lavorazione, la progettazione dell'utensile da taglio e la capacità della tua macchina di gestire il materiale. Puoi fare la migliore lavorazione quando sai veramente come questi due lavorano insieme.
FAQ
In che modo la velocità di taglio e la velocità di avanzamento influiscono sulla qualità e sulla produttività della lavorazione CNC?
La combinazione di velocità di taglio e velocità di avanzamento determina la rapidità con cui puoi rimuovere il materiale e il tipo di finitura superficiale che otterrai. Una velocità elevata può aumentare i tassi di produzione, ma può usurare gli utensili più rapidamente. Per ottenere i risultati migliori, scegli velocità di avanzamento che bilancino la qualità della superficie e la velocità entro le capacità della tua macchina.
In che modo le variazioni della velocità di avanzamento influiscono sullo spessore del truciolo?
La velocità di avanzamento influisce direttamente sullo spessore del truciolo, poiché velocità di avanzamento elevate creano trucioli più rigidi e spessi che si romperanno più facilmente. I trucioli diventano elastici e più sottili quando si rallenta la velocità di avanzamento. Ciò li rende più difficili da rompere in modo pulito. Queste modifiche influenzeranno la qualità della superficie finale e la velocità di rimozione.
Quale materiale supporta la velocità di taglio più elevata per ottenere i migliori risultati di lavorazione?
Nei materiali comuni, l'alluminio consente le velocità di taglio più elevate. Puoi lavorarlo a 100-500 SFM perché è facile da tagliare ed è morbido.
Quali sono le conseguenze dell'utilizzo di velocità di taglio molto elevate?
Far funzionare la macchina troppo velocemente può causare calore in eccesso. Questo può dare origine a molti problemi, come il danneggiamento del pezzo in lavorazione dovuto al calore, l'usura rapida degli utensili e la finitura superficiale. Ciò aumenterà le spese.
