Ved maskinering av stål, støpejern, store støpeformer eller andre vanskelige arbeidsstykker, blir CNC-maskinkraft en viktig innkjøpshensyn.

Men å velge en CNC-maskin for tung kutting er ikke så enkelt som å kjøpe maskinen med høyest spindelkraft.

En maskin med en 30 kW spindel er ikke automatisk bedre for hver tunge-skjæring enn en maskin med en 20 kW spindel.

Den faktiske kutteytelsen avhenger av flere faktorer som virker sammen:

• Spindelkraft
• Spindelmoment
• Kuttehastighet
• Verktøydiameter
• Kuttdybde
• Radialt engasjement
• Matehastighet
• Materialfjerningshastighet
• Maskinstivhet
• Verktøy- og arbeidsstabilitet

For kjøpere som sammenligner et CNC maskineringssenter, er det mer nyttige spørsmålet:

Hvor mye skjærebelastning krever produksjonsprosessen min, og kan maskinen opprettholde denne belastningen kontinuerlig?

Det er grunnlaget for å velge riktig CNC maskinkraft.

1. Hva betyr CNC-maskinkraft egentlig?

Når en CNC-maskinprodusent angir spindelkraft, refererer tallet normalt til kraften som er tilgjengelig fra maskinspindelen.

Det kan uttrykkes i:

kW

HP

For eksempel kan en spindel spesifiseres som:

18,5 kW

eller:

25 HK

Men effekten alene forteller deg ikke hvordan maskinen vil yte under tung skjæring.

Du må også vite:

Ved hvilken spindelhastighet er merkeeffekten tilgjengelig

Maksimalt spindelmoment

Kontinuerlig versus kort-varighet kraft

Momentkurve

Spindelhastighetsområde

Denne forskjellen er viktig fordi tung kutting ofte skjer ved relativt lave eller moderate spindelhastigheter.

En spindel som bare gir høy effekt ved svært høye RPM gir kanskje ikke den samme praktiske ytelsen som en spindel med sterkt lav{0}}dreiemoment.

2. Spindelkraft og spindelmoment er forskjellige

Dette er et av de viktigste punktene når du velger en CNC-maskin for tung kutting.

Power beskriver hastigheten som arbeid kan utføres med.

Dreiemoment beskriver rotasjonskraften som er tilgjengelig på spindelen.

Forholdet kan uttrykkes som:

P = T × n / 9550

hvor:

P=spindeleffekt i kW

T=spindelmoment i N·m

n=spindelhastighet i rpm

Dette betyr at ved lavere spindelhastigheter kan en maskin kreve betydelig dreiemoment for å opprettholde ønsket skjærebelastning.

For eksempel kan tung grovarbeiding med en stor kutter operere ved et relativt lavt turtall, men kreve betydelig spindelmoment.

Dette er grunnen til at en kjøper aldri bør sammenligne CNC-maskinkraft uten å sjekke spindelmomentet.

3. Hvorfor maksimal kW alene kan være misvisende

Tenk på to CNC-maskiner.

Maskin A

Maksimal spindeleffekt: 22 kW

Maksimal hastighet: 18.000 rpm

Middels lavt-moment

Maskin B

Maksimal spindeleffekt: 18,5 kW

Maksimal hastighet: 12.000 rpm

Høyere dreiemoment på lav-hastighet

Hvis produksjonen din hovedsakelig involverer store kuttere som fjerner betydelige mengder stål, kan Maskin B ha egenskaper som er mer relevante for applikasjonen.

Dette betyr ikke at én maskin er universelt bedre.

Det betyr at maksimal spindeleffekt og maksimalt turtall må vurderes mot skjæreprosessen.

For tung maskinering kan dreiemomentkurven være mer informativ enn overskriften kW-nummer.

4. Hva er Heavy Cutting?

"Tung skjæring" kan bety forskjellige ting avhengig av bruksområde.

Det innebærer vanligvis høyere skjærebelastninger forårsaket av kombinasjoner av:

Stor skjæredybde

Stort radialt inngrep

Stor verktøydiameter

Høy matehastighet

Vanskelig-å-bearbeide materialer

Høy materialfjerningshastighet

For eksempel er grovarbeiding av en stor stålkomponent med en 63 mm fres ved en betydelig skjæredybde en helt annen applikasjon enn å etterbehandle et aluminiumshus med en 10 mm endefres.

Begge er CNC-fresing.

Bare én kan kreve betydelig spindelmoment og maskinkraft.

Derfor, før du velger CNC-maskinkraft, definer hva tung kutting betyr for produksjonen din.

5. Materiale har en direkte effekt på nødvendig maskinkraft

Ulike materialer genererer forskjellige skjærebelastninger.

Aluminium

Aluminium kan ofte maskineres med relativt høye kuttehastigheter.

Hovedkravet kan være høy materialfjerningshastighet i stedet for ekstremt spindelmoment.

En høy-spindel kan derfor være verdifull, spesielt med mindre verktøy.

Karbonstål

Stål krever generelt større skjærekraft enn aluminium.

For tung grovbearbeiding blir spindelmoment og maskinstivhet viktigere.

Rustfritt stål

Rustfritt stål kan skape betydelige skjærebelastninger og varme.

Verktøygeometri, skjærehastighet, kjølevæske og sponevakuering påvirker alle den nødvendige maskinytelsen.

Støpejern

Støpejern kan generere abrasiv verktøyslitasje og betydelige skjærebelastninger avhengig av karakter og drift.

For store støpegods kan maskinstivhet og spindelmoment bli viktige faktorer.

Riktig CNC-maskineffekt avhenger derfor av både materiale og skjæreforhold.

6. Tool Diameter Endrer strømbehovet

En større kutter kan fjerne mer materiale per omdreining, men den endrer også skjærebelastningen på spindelen.

Sammenlign for eksempel:

12 mm endefres

med:

63 mm planfres

63 mm kutteren kan brukes til høy materialfjerning under grovarbeiding, men den kan generere betydelig større skjærekrefter.

Dette betyr at å velge en CNC-maskinspindel kun i henhold til maksimalt turtall kan være misvisende.

En stor kutter kan operere med mye lavere turtall mens den krever betydelig dreiemoment.

For tung maskinering bør du alltid vurdere:

Verktøydiameter + skjærehastighet + skjæredybde + radiell inngrep

sammen.

7. Materialfjerningshastighet er en bedre måte å tenke på kuttekraft

En nyttig måte å evaluere tung kutting på er gjennom materialfjerningshastighet (MRR).

En forenklet freseberegning er:

MRR=Ap × Ae × Vf

hvor:

Ap=aksial kuttdybde

Ae=radiell snittbredde

Vf=matehastighet

Når disse verdiene øker, øker mengden materiale som fjernes per minutt.

Den nødvendige skjærekraften øker også i henhold til materialet og skjæreforholdene.

Dette er grunnen til at en maskin som yter godt med grunne etterbehandlinger kan slite med aggressiv grovbearbeiding.

Når du kjøper et CNC maskineringssenter, er det derfor nyttig å gi maskinprodusenten din typiske:

Verktøydiameter

Kuttdybde

Radialt engasjement

Matehastighet

Materiale

heller enn å bare si:

"Vi trenger en kraftig maskin."

8. Tung kutting krever mer enn spindelkraft

En vanlig kjøpsfeil er å anta at økende spindelkraft løser alle tunge-kutteproblemer.

Det gjør det ikke.

Tung kutting krever også tilstrekkelig:

Maskinstivhet

Maskinstrukturen må motstå skjærekrefter.

Spindelstivhet

Spindelen og lagrene må forbli stabile under belastning.

Verktøyholder

Verktøyholderen må overføre dreiemoment uten overdreven utløp eller bevegelse.

Arbeidshold

Festet må holde arbeidsstykket sikkert.

Tabell og struktur

Maskinen må støtte skjærekreftene uten for store vibrasjoner.

Hvis maskinstrukturen ikke er stiv nok, kan det å legge til spindelkraft ganske enkelt gjøre maskinen i stand til å bruke mer kraft uten å forbedre skjærestabiliteten.

Dette er grunnen til at CNC-maskinstivhet er en viktig del av valget av tunge-skjæremaskiner.

9. Hvordan vite om maskinen har nok kraft

En praktisk tilnærming er å starte med dine eksisterende maskineringsforhold.

Rekord:

Arbeidsstykkemateriale

Verktøydiameter

Kuttehastighet

Matehastighet

Aksial skjæredybde

Radialt engasjement

Spindelbelastning

Klippetid

Verktøyets levetid

Hvis maskinen ofte når svært høy spindelbelastning under dine normale grovarbeid, kan det hende du arbeider nær spindelens praktiske kapasitet.

Men ikke konkluder umiddelbart med at du trenger en større spindel.

Høy spindelbelastning kan også være forårsaket av:

For stor skjæredybde

Overdreven radiell inngrep

Kjedelig verktøy

Dårlig verktøygeometri

Feil matehastighet

Verktøyavbøyning

Svak arbeidsholdning

Årsaken bør identifiseres før du velger en kraftigere CNC-maskin.

10. Spindelbelastning er en nyttig produksjonsindikator

Moderne CNC-maskiner gir vanligvis spindellastinformasjon- gjennom kontrollsystemet.

Under tung skjæring kan operatører overvåke om spindelen nærmer seg sin praktiske belastningsgrense.

For eksempel, hvis en maskin gjentatte ganger opererer nær sin maksimale spindelbelastning under normal produksjon, kan dette indikere at maskinen er underdimensjonert for prosessen.

En kort topplast er imidlertid forskjellig fra kontinuerlig tung belastning.

Dette skillet er viktig.

En maskin kan tåle en midlertidig belastningsøkning, samtidig som den fortsatt er uegnet for kontinuerlig bearbeiding med høy-belastning.

Når du sammenligner CNC-maskinspesifikasjoner, spør om den angitte spindeleffekten er:

Nominell effekt

Maksimal kraft

Kontinuerlig kraft

Kort-varighet toppeffekt

Dette kan forhindre misforståelser ved maskinkjøp.

11. Kontinuerlig kraft er viktig for lange grovarbeidssykluser

Anta at en form krever flere timer med grov bearbeiding.

Maskinen må opprettholde stabile skjæreforhold gjennom hele operasjonen.

En spindelspesifikasjon som ser imponerende ut på papir gir kanskje ikke den samme praktiske ytelsen under kontinuerlig lasting.

For tung bearbeiding med lang-syklus, evaluer:

Kontinuerlig spindelkraft

Kontinuerlig dreiemoment

Spindelkjøling

Lagerdesign

Maskinstivhet

Termisk stabilitet

Dette er spesielt viktig for produksjonsmiljøer hvor grovbearbeidingssykluser går gjentatte ganger i løpet av dagen.

En CNC-maskinprodusent bør kunne gi relevant informasjon om spindelytelse for seriøse tunge-skjæreapplikasjoner.

12. Strømkrav for store flate freser

Store flate freser er et vanlig eksempel der kjøpere må se forbi RPM.

En stor kutter kan raskt dekke en bred overflate, men den kan også generere betydelige skjærekrefter.

Anta at du bearbeider en stor stålplate med en:

63 mm planfres

Maskinen kan fungere med relativt moderat spindelhastighet.

De viktige faktorene blir:

Skjæredybde

Radialt engasjement

Mat per tann

Antall innlegg

Materialkvalitet

Spindelmoment

Maskinstivhet

Dette er grunnen til at en høyhastighetsspindel ikke automatisk gjør en maskin egnet for store flatefreser.

Spindelen må ha kraften og dreiemomentet tilgjengelig i området der kutteren faktisk opererer.

13. Kraftig skjæring i aluminium kan være annerledes

Kraftig skjæring betyr ikke alltid lavt turtall.

Aluminium er et godt eksempel.

Store mengder aluminium kan fjernes raskt fordi aluminiumslegeringer ofte kan støtte relativt høye skjærehastigheter.

I denne situasjonen kan maskinen trenge:

Høy spindelhastighet

Tilstrekkelig spindelkraft

Høy fôringsevne

Effektiv chip evakuering

God kjølevæske- eller luftstyring

Et høyhastighets CNC-maskinsenter kan derfor være verdifullt for aluminiumsproduksjon selv når skjærekreftene er lavere enn ved tung stålbearbeiding.

Maskinen bør velges i henhold til strategien for fjerning av materialer i stedet for den generelle etiketten "tung kutting".

14. Ikke glem Feed Rate

Spindelkraft er nært forbundet med hvor mye materiale maskinen fjerner per minutt.

Hvis du øker:

Kuttdybde

Kuttbredde

Matehastighet

materialfjerningshastigheten øker.

Men hvis spindelen ikke kan opprettholde tilstrekkelig kraft og dreiemoment, kan maskinen oppleve:

Økt spindelbelastning

RPM reduksjon

Skravling

Verktøybrudd

Dårlig overflatefinish

Derfor bør CNC-maskinkraften vurderes mot matehastigheten og kutteengasjementet du faktisk har tenkt å bruke.

15. Maskinkraft og verktøylevetid er koblet sammen

Mer spindelkraft betyr ikke automatisk lengre verktøylevetid.

Hvis skjæreparameterne er for aggressive, kan verktøyslitasje akselerere selv når maskinen har nok kraft.

Verktøyets levetid avhenger av:

Materiale

Kuttehastighet

Mate

Kuttdybde

Verktøygeometri

Verktøybelegg

Kjølevæske

Maskinstabilitet

En stiv maskin med tilstrekkelig kraft gjør at skjæreverktøyet kan operere nærmere de tiltenkte parameterne.

Det kan forbedre produksjonseffektiviteten uten å bare øke spindelkraften.

16. Hvor mye CNC-maskinkraft trenger du?

Det er ingen universell spindel-effektnummer for "tung kutting."

For eksempel kan et lite maskineringssenter som brukes til stålkomponenter fungere effektivt med en spindel i midten av-tenårene på kW.

En stor støpemaskin-eller kraftig-bearbeidingssenter for portaler kan kreve betydelig mer kraft.

Riktig krav avhenger av prosessen.

En praktisk evaluering bør omfatte:

Materiale

↓

Verktøydiameter

↓

Kuttehastighet

↓

Kuttdybde

↓

Radialt engasjement

↓

Matehastighet

↓

Materialfjerningshastighet

↓

Nødvendig spindelkraft og dreiemoment

Denne prosessen er mye mer pålitelig enn å velge en maskin med spindel kW alene.

17. Eksempel: Stålgrovbearbeiding

Tenk på at en stålkomponent er grov-bearbeidet med en stor hardmetallkutter.

Prosessen krever:

Stor verktøydiameter

Moderat spindelhastighet

Betydelig aksial dybde

Betydelig radielt engasjement

Høy matehastighet

Dette er et klassisk tilfelle hvor spindelmoment og maskinstivhet blir viktig.

Hvis maskinen har et høyt maksimalt turtall, men utilstrekkelig dreiemoment ved nødvendig skjærehastighet, kan det hende at det ikke løser problemet ved å øke spindelhastigheten.

Maskinen trenger tilstrekkelig kraft der kutteren faktisk er i drift.

Dette er et av de viktigste punktene å diskutere med en CNC-maskinleverandør.

18. Eksempel: Aluminium høyhastighets grovbearbeiding-

Vurder nå en stor aluminiumskomponent.

Prosessen kan bruke:

Høy spindelhastighet

Små eller mellomstore endefreser av karbid

Høy matehastighet

Stor materialfjerningshastighet

I dette tilfellet kan maskinen dra nytte av en høy-spindel med tilstrekkelig kraft over det høyere RPM-området.

Spindelkravet er derfor svært forskjellig fra grovbearbeiding av stål.

Dette illustrerer hvorfor det ikke finnes noe universelt svar på:

"Hvor mange kW bør en CNC-maskin ha?"

Svaret avhenger av hva maskinen forventes å kutte.

19. Vertikale, horisontale og portalmaskiner har forskjellige kraftbehov

Maskinkonfigurasjon påvirker også kraftdiskusjonen.

Vertikalt maskineringssenter

Et vertikalt bearbeidingssenter er mye brukt for generell fresing, boring, støpekomponenter og mekaniske deler.

Den riktige spindeleffekten avhenger av delstørrelsen og kuttestrategien.

Horisontalt maskineringssenter

Et horisontalt maskineringssenter brukes ofte til produksjonsmaskinering og multi-bearbeiding.

Kraftige-applikasjoner kan dra nytte av sterkt spindelmoment og stiv arbeidsholding.

Gantry maskineringssenter

Et portalbearbeidingssenter velges ofte for store former, dyser, strukturelle komponenter og overdimensjonerte arbeidsstykker.

Her må spindelkraft vurderes sammen med:

Stor bordstørrelse

Maskinstivhet

Strukturell stivhet

Arbeidsstykkevekt

Lange skjæresykluser

Dabais portalbearbeidingssenterserie inkluderer store-formatmaskiner beregnet på vesentlig større arbeidsstykker, så valg av spindel bør vurderes sammen med maskinens arbeidskonvolutt og strukturelle design.

20. Bør du alltid velge den høyeste-CNC-maskinen?

Ikke nødvendigvis.

Overdimensjonering av spindelen kan øke innkjøpskostnadene uten å gi meningsfulle produksjonsfordeler.

Hvis din vanlige maskinering bruker:

Små verktøy

Lette kutt

Aluminium

Etterbehandling av operasjoner

en svært høy-spindel forbedrer kanskje ikke produktiviteten proporsjonalt.

På den annen side, hvis produksjonen din involverer:

Store stålkomponenter

Store kuttere

Dyp groving

Høye materialfjerningshastigheter

Lange kontinuerlige skjæresykluser

utilstrekkelig spindelkraft kan bli en alvorlig begrensning.

Målet er å tilpasse spindelen til selve produksjonsprosessen.

21. Hvilken informasjon bør du gi en CNC-maskinprodusent?

Hvis du ber om en maskinanbefaling for tung kutting, oppgi mer enn materialnavnet ditt.

Et nyttig spesifikasjonsark bør inneholde:

Materialkvalitet

Største arbeidsstykkestørrelse

Arbeidsstykkevekt

Typisk verktøydiameter

Maksimal verktøydiameter

Kuttehastighet

Matehastighet

Aksial skjæredybde

Radialt engasjement

Grovbearbeiding eller etterbehandling

Forventet maskineringstimer per dag

Nødvendig produksjonsvolum

For eksempel:

Materiale: S45C karbonstål
Verktøy: 63 mm planfres i hardmetall
Skjæredybde: 3 mm
Radialt inngrep: 40 mm
Produksjon: kontinuerlig grovbearbeiding

Denne informasjonen gir CNC-maskinprodusenten noe konkret å vurdere.

Det er mye mer nyttig enn å bare be om en "høy-CNC-maskin."

22. Sjekkliste for valg av CNC-maskinkraft

Før du kjøper en CNC-maskin for tung kutting, sjekk:

Endelig: Velg kraft for skjæreprosessen, ikke spesifikasjonsarket

Riktig CNC-maskineffekt for tung kutting kan ikke bestemmes av spindel kW alene.

En bedre utvelgelsesprosess er:

Materiale → Verktøy → Skjærehastighet → Verktøydiameter → Kuttedybde → Radialinngrep → Matehastighet → Materialfjerningshastighet → Spindelkraft + dreiemoment

For aluminium kan høy spindelhastighet og høy matekapasitet være viktigere.

For stål, rustfritt stål og støpejern kan spindelmoment, maskinstivhet og stabil krafttilførsel bli viktigere under kraftig grovarbeid.

For store kuttere trenger spindelen nyttig dreiemoment ved turtallet der disse kutterne faktisk opererer.

Og for lange produksjonssykluser er kontinuerlig spindelytelse viktigere enn et kort-varighet toppeffekttall.

Når du sammenligner et CNC-maskinsenter, ikke spør bare:

"Hvor mange kW er spindelen?"

Spørre:

"Hvor mye kraft og dreiemoment er tilgjengelig under skjæreforholdene vi faktisk bruker?"

Det spørsmålet gir deg et mye mer meningsfylt grunnlag for å velge en CNC-maskin for tung kutting.

Dabai Precision Machine Tool leverer vertikale maskineringssentre, horisontale maskineringssentre, portalmaskineringssentre og 5-akse maskineringssentre med forskjellige spindelkonfigurasjoner. For en tung-skjæreapplikasjon kan maskinen evalueres i henhold til det faktiske arbeidsstykkematerialet, verktøy, skjæreparametere, arbeidsholding og produksjonskrav.