Ved bearbejdning af stål, støbejern, store forme eller andre vanskelige emner bliver CNC maskinkraft en vigtig indkøbsovervejelse.

Men at vælge en CNC-maskine til kraftig skæring er ikke så simpelt som at købe maskinen med den højeste spindeleffekt.

En maskine med en 30 kW spindel er ikke automatisk bedre til hver tunge-skæring end en maskine med en 20 kW spindel.

Den faktiske skæreydelse afhænger af flere faktorer, der arbejder sammen:

• Spindelkraft
• Spindelmoment
• Skærehastighed
• Værktøjs diameter
• Skæredybde
• Radialt engagement
• Foderhastighed
• Materialefjernelseshastighed
• Maskinstivhed
• Værktøjs- og arbejdsstabilitet

For købere, der sammenligner et CNC-bearbejdningscenter, er det mere nyttige spørgsmål:

Hvor meget skærebelastning kræver min produktionsproces egentlig, og kan maskinen opretholde denne belastning kontinuerligt?

Det er grundlaget for at vælge den rigtige CNC maskinkraft.

1. Hvad betyder CNC Machine Power egentlig?

Når en CNC-maskinefabrikant angiver spindeleffekt, refererer tallet normalt til den tilgængelige effekt fra maskinspindelen.

Det kan komme til udtryk i:

kW

HP

For eksempel kan en spindel specificeres som:

18,5 kW

eller:

25 HK

Men effekten alene fortæller dig ikke, hvordan maskinen vil præstere under kraftig skæring.

Du skal også vide:

Ved hvilken spindelhastighed er den nominelle effekt tilgængelig

Maksimalt spindelmoment

Kontinuerlig versus kort-varighed kraft

Momentkurve

Spindelhastighedsområde

Denne skelnen har betydning, fordi kraftig skæring ofte forekommer ved relativt lave eller moderate spindelhastigheder.

En spindel, der kun giver høj effekt ved meget høje omdrejninger pr. minut, leverer muligvis ikke den samme praktiske ydeevne som en spindel med stærkt lav-drejningsmoment.

2. Spindelkraft og spindelmoment er forskellige

Dette er et af de vigtigste punkter, når du vælger en CNC-maskine til kraftig skæring.

Power beskriver den hastighed, hvormed arbejdet kan udføres.

Moment beskriver den rotationskraft, der er tilgængelig ved spindlen.

Forholdet kan udtrykkes som:

P = T × n / 9550

hvor:

P=spindeleffekt i kW

T=spindelmoment i N·m

n=spindelhastighed i rpm

Det betyder, at en maskine ved lavere spindelhastigheder kan kræve et betydeligt moment for at opretholde den ønskede skærebelastning.

For eksempel kan tung skrubbearbejdning med en stor fræser arbejde ved et relativt lavt omdrejningstal, men kræve betydeligt spindelmoment.

Dette er grunden til, at en køber aldrig bør sammenligne CNC-maskinkraft uden at kontrollere spindelmomentet.

3. Hvorfor maksimalt kW alene kan være vildledende

Overvej to CNC-maskiner.

Maskine A

Maksimal spindeleffekt: 22 kW

Maksimal hastighed: 18.000 rpm

Moderat drejningsmoment med lav-hastighed

Maskine B

Maksimal spindeleffekt: 18,5 kW

Maksimal hastighed: 12.000 rpm

Højere drejningsmoment ved lav-hastighed

Hvis din produktion hovedsageligt involverer store fræsere, der fjerner betydelige mængder stål, kan Maskine B have egenskaber, der er mere relevante for anvendelsen.

Dette betyder ikke, at én maskine er universelt bedre.

Det betyder, at maksimal spindeleffekt og maksimal RPM skal evalueres i forhold til skæreprocessen.

Ved tung bearbejdning kan drejningsmomentkurven være mere informativ end overskriftens kW-tal.

4. Hvad er Heavy Cutting?

"Tung skæring" kan betyde forskellige ting afhængigt af anvendelsen.

Det involverer generelt højere skærebelastninger forårsaget af kombinationer af:

Stor skæredybde

Stort radialt indgreb

Stor værktøjsdiameter

Høj tilførselshastighed

Materialer, der er vanskelige-at-bearbejde

Høj materialefjernelseshastighed

For eksempel er skrubning af en stor stålkomponent med en 63 mm fræser i en betydelig skæredybde en meget anderledes anvendelse end at færdiggøre et aluminiumshus med en 10 mm pindfræser.

Begge er CNC fræsning.

Kun én kan kræve betydeligt spindelmoment og maskinkraft.

Derfor, før du vælger CNC maskinkraft, skal du definere, hvad tung skæring betyder for din produktion.

5. Materiale har en direkte effekt på påkrævet maskinkraft

Forskellige materialer genererer forskellige skærebelastninger.

Aluminium

Aluminium kan ofte bearbejdes med relativt høje skærehastigheder.

Hovedkravet kan være høj materialefjernelseshastighed snarere end ekstremt spindelmoment.

En spindel med høj-hastighed kan derfor være værdifuld, især med mindre værktøjer.

Kulstofstål

Stål kræver generelt større skærekraft end aluminium.

Ved kraftig skrubbearbejdning bliver spindelmoment og maskinstivhed vigtigere.

Rustfrit stål

Rustfrit stål kan skabe betydelige skærebelastninger og varme.

Værktøjsgeometri, skærehastighed, kølevæske og spånevakuering påvirker alle den krævede maskinydelse.

Støbejern

Støbejern kan generere slibende værktøjsslid og betydelige skærebelastninger afhængigt af kvalitet og drift.

For store støbegods kan maskinens stivhed og spindelmoment blive vigtige faktorer.

Den korrekte CNC maskineffekt afhænger derfor af både materiale og skæreforhold.

6. Værktøjsdiameter Ændrer strømkravet

En større fræser kan fjerne mere materiale pr. omdrejning, men den ændrer også skærebelastningen på spindlen.

Sammenlign for eksempel:

12 mm pindfræser

med:

63 mm planfræser

63 mm fræseren kan bruges til høj materialefjernelse under skrub, men den kan generere betydeligt større skærekræfter.

Det betyder, at det kan være misvisende at vælge en CNC-maskinspindel kun efter maksimalt omdrejningstal.

En stor fræser kan arbejde ved et meget lavere omdrejningstal, mens det kræver et betydeligt drejningsmoment.

Ved tung bearbejdning skal du altid overveje:

Værktøjsdiameter + skærehastighed + skæredybde + radial indgreb

sammen.

7. Materialefjernelseshastighed er en bedre måde at tænke på skærekraft

En nyttig måde at evaluere tung skæring på er gennem materialefjernelseshastighed (MRR).

En forenklet fræseberegning er:

MRR=Ap × Ae × Vf

hvor:

Ap=aksial skæredybde

Ae=radial snitbredde

Vf=tilførselshastighed

Når disse værdier stiger, øges mængden af ​​fjernet materiale pr. minut.

Den nødvendige skærekraft øges også i overensstemmelse med materialet og skæreforholdene.

Dette er grunden til, at en maskine, der klarer sig godt med overfladiske efterbehandlinger, kan døje med aggressiv skrubning.

Når du køber et CNC-bearbejdningscenter, er det derfor nyttigt at give maskinproducenten din typiske:

Værktøjs diameter

Skæredybde

Radialt engagement

Foderhastighed

Materiale

i stedet for blot at sige:

"Vi har brug for en kraftfuld maskine."

8. Kraftig skæring kræver mere end spindelkraft

En almindelig købsfejl er at antage, at øget spindeleffekt løser ethvert tungt-skæreproblem.

Det gør den ikke.

Kraftig skæring kræver også tilstrækkeligt:

Maskinstivhed

Maskinens struktur skal modstå skærekræfter.

Spindelstivhed

Spindlen og lejerne skal forblive stabile under belastning.

Værktøjsholder

Værktøjsholderen skal overføre drejningsmoment uden for stor udløb eller bevægelse.

Arbejdshold

Armaturet skal holde arbejdsemnet sikkert.

Tabel og struktur

Maskinen skal understøtte skærekræfterne uden for store vibrationer.

Hvis maskinens struktur ikke er stiv nok, kan tilføjelse af spindelkraft simpelthen gøre maskinen i stand til at påføre mere kraft uden at forbedre skærestabiliteten.

Dette er grunden til, at CNC-maskinens stivhed er en vigtig del af valget af tunge-skæremaskiner.

9. Sådan ved du, om din maskine har nok strøm

En praktisk tilgang er at starte med dine eksisterende bearbejdningsbetingelser.

Optage:

Emnemateriale

Værktøjs diameter

Skærehastighed

Foderhastighed

Aksial skæredybde

Radialt engagement

Spindelbelastning

Klippetid

Værktøjets levetid

Hvis maskinen ofte når meget høj spindelbelastning under dine normale skrub-operationer, arbejder du muligvis tæt på spindlens praktiske kapacitet.

Men konkluder ikke med det samme, at du har brug for en større spindel.

Høj spindelbelastning kan også være forårsaget af:

For stor skæredybde

Overdreven radial indgreb

Kedeligt værktøj

Dårlig værktøjsgeometri

Forkert fremføringshastighed

Værktøjsafbøjning

Svagt arbejde

Årsagen bør identificeres, før du vælger en mere kraftfuld CNC-maskine.

10. Spindelbelastning er en nyttig produktionsindikator

Moderne CNC-maskiner leverer normalt spindelbelastningsoplysninger- gennem kontrolsystemet.

Under kraftig skæring kan operatører overvåge, om spindlen nærmer sig sin praktiske belastningsgrænse.

For eksempel, hvis en maskine gentagne gange arbejder tæt på sin maksimale spindelbelastning under normal produktion, kan det tyde på, at maskinen er underdimensioneret til processen.

En kort spidsbelastning er dog forskellig fra kontinuerlig tung belastning.

Denne skelnen er vigtig.

En maskine kan tolerere en midlertidig belastningsforøgelse, mens den stadig er uegnet til kontinuerlig høj-bearbejdning.

Når du sammenligner CNC-maskinspecifikationer, spørg, om den angivne spindeleffekt er:

Nominel effekt

Maksimal effekt

Kontinuerlig kraft

Kort-varighed spidseffekt

Dette kan forhindre misforståelser under maskinkøb.

11. Kontinuerlig kraft har betydning for lange skrubbearbejdningscyklusser

Antag, at en form kræver flere timers grov bearbejdning.

Maskinen skal opretholde stabile skæreforhold under hele operationen.

En spindelspecifikation, der ser imponerende ud på papir, giver muligvis ikke den samme praktiske ydeevne under kontinuerlig ilægning.

Ved lang-cyklus tung bearbejdning skal du vurdere:

Kontinuerlig spindelkraft

Kontinuerligt drejningsmoment

Spindel køling

Leje design

Maskinstivhed

Termisk stabilitet

Dette er især vigtigt for produktionsmiljøer, hvor skrubbearbejdningscyklusser kører gentagne gange i løbet af dagen.

En CNC-maskineproducent bør være i stand til at levere de relevante oplysninger om spindelydelse til seriøse, tunge-skæringsapplikationer.

12. Strømkrav til store flade møller

Store planfræsere er et almindeligt eksempel, hvor købere skal se ud over RPM.

En stor fræser kan hurtigt dække en bred overflade, men den kan også generere betydelige skærekræfter.

Antag, at du bearbejder en stor stålplade ved hjælp af en:

63 mm planfræser

Maskinen kan arbejde ved relativt moderat spindelhastighed.

De vigtige faktorer bliver:

Skæredybde

Radialt engagement

Foder pr. tand

Antal indsatser

Materialekvalitet

Spindelmoment

Maskinstivhed

Dette er grunden til, at en høj-spindel ikke automatisk gør en maskine egnet til store planfræsning.

Spindlen skal have den kraft og det drejningsmoment, der er til rådighed i det område, hvor fræseren rent faktisk arbejder.

13. Kraftig skæring i aluminium kan være anderledes

Kraftig skæring betyder ikke altid lave omdrejninger.

Aluminium er et godt eksempel.

Store mængder aluminium kan fjernes hurtigt, fordi aluminiumslegeringer ofte kan understøtte relativt høje skærehastigheder.

I denne situation kan maskinen have brug for:

Høj spindelhastighed

Tilstrækkelig spindelkraft

Høj fodringsevne

Effektiv spånevakuering

God kølevæske eller luftstyring

Et CNC-bearbejdningscenter med høj-hastighed kan derfor være værdifuldt til aluminiumsproduktion, selv når skærekræfterne er lavere end ved tung stålbearbejdning.

Maskinen bør vælges i overensstemmelse med strategien for fjernelse af materiale i stedet for den generelle etiket "tung skæring".

14. Glem ikke foderhastighed

Spindelkraften er tæt forbundet med, hvor meget materiale maskinen fjerner pr. minut.

Hvis du øger:

Skæredybde

Skærebredde

Foderhastighed

materialefjernelseshastigheden stiger.

Men hvis spindlen ikke kan opretholde tilstrækkelig kraft og drejningsmoment, kan maskinen opleve:

Øget spindelbelastning

RPM reduktion

Snak

Værktøjsbrud

Dårlig overfladefinish

Derfor bør CNC-maskinens effekt evalueres i forhold til den tilspændingshastighed og skæreindgreb, du faktisk har til hensigt at bruge.

15. Maskinkraft og værktøjslevetid er forbundet

Mere spindelkraft betyder ikke automatisk længere værktøjslevetid.

Hvis skæreparametrene er for aggressive, kan slid på værktøj accelerere, selv når maskinen har nok kraft.

Værktøjets levetid afhænger af:

Materiale

Skærehastighed

Foder

Skæredybde

Værktøjs geometri

Værktøjsbelægning

Kølevæske

Maskinens stabilitet

En stiv maskine med tilstrækkelig kraft tillader skæreværktøjet at arbejde tættere på de tilsigtede parametre.

Det kan forbedre produktionseffektiviteten uden blot at øge spindeleffekten.

16. Hvor meget CNC-maskinkraft har du brug for?

Der er ingen universel spindel-effektnummer for "tung skæring".

For eksempel kan et lille bearbejdningscenter, der bruges til stålkomponenter, fungere effektivt med en spindel i midten af-teenageårene på kW.

En stor maskine til-fremstilling af støbeforme eller et kraftigt-portbearbejdningscenter kan kræve væsentligt mere strøm.

Det korrekte krav afhænger af processen.

En praktisk evaluering bør omfatte:

Materiale

↓

Værktøjs diameter

↓

Skærehastighed

↓

Skæredybde

↓

Radialt engagement

↓

Foderhastighed

↓

Materialefjernelseshastighed

↓

Påkrævet spindelkraft og drejningsmoment

Denne proces er meget mere pålidelig end at vælge en maskine med spindel kW alene.

17. Eksempel: Stålskrubbearbejdning

Overvej en stålkomponent, der er groft-bearbejdet med en stor hårdmetalskærer.

Processen kræver:

Stor værktøjsdiameter

Moderat spindelhastighed

Betydelig aksial dybde

Betydelig radial indgreb

Høj tilførselshastighed

Dette er et klassisk tilfælde, hvor spindelmoment og maskinstivhed bliver vigtige.

Hvis maskinen har et højt maksimalt omdrejningstal, men utilstrækkeligt drejningsmoment ved den påkrævede skærehastighed, løser en forøgelse af spindelhastigheden muligvis ikke problemet.

Maskinen har brug for tilstrækkelig strøm, hvor fræseren rent faktisk arbejder.

Dette er et af de vigtigste punkter at diskutere med en CNC-maskineleverandør.

18. Eksempel: Aluminiumsslibning med høj-hastighed

Overvej nu en stor aluminiumskomponent.

Processen kan bruge:

Høj spindelhastighed

Små eller mellemstore endefræsere af hårdmetal

Høj tilførselshastighed

Stor materialefjernelseshastighed

I dette tilfælde kan maskinen drage fordel af en høj-spindel med tilstrækkelig kraft i det højere omdrejningstal.

Spindelkravet er derfor meget anderledes end kraftig skrubbearbejdning af stål.

Dette illustrerer, hvorfor der ikke er noget universelt svar på:

"Hvor mange kW skal en CNC-maskine have?"

Svaret afhænger af, hvad maskinen forventes at skære.

19. Lodrette, vandrette og portalmaskiner har forskellige strømkrav

Maskinkonfiguration påvirker også magtdiskussionen.

Lodret bearbejdningscenter

Et vertikalt bearbejdningscenter bruges i vid udstrækning til generel fræsning, boring, formkomponenter og mekaniske dele.

Den passende spindeleffekt afhænger af delstørrelsen og skærestrategien.

Vandret bearbejdningscenter

Et vandret bearbejdningscenter bruges ofte til produktionsbearbejdning og multi-bearbejdning.

Kraftige-opgaver kan drage fordel af et stærkt spindelmoment og stiv arbejdsholding.

Gantry bearbejdningscenter

Et portalbearbejdningscenter vælges ofte til store forme, matricer, strukturelle komponenter og overdimensionerede emner.

Her skal spindelkraft overvejes sammen med:

Stor bordstørrelse

Maskinstivhed

Strukturel stivhed

Emnets vægt

Lange skærecyklusser

Dabais udvalg af portalbearbejdningscentre omfatter maskiner i stor-format beregnet til væsentligt større emner, så valg af spindel bør evalueres sammen med maskinens arbejdsområde og strukturelle design.

20. Skal du altid vælge den højeste-CNC-maskine?

Ikke nødvendigvis.

Overdimensionering af spindlen kan øge indkøbsomkostningerne uden at give meningsfulde produktionsfordele.

Hvis din normale bearbejdning bruger:

Små værktøjer

Lette snit

Aluminium

Efterbehandling af operationer

en spindel med meget høj-effekt forbedrer muligvis ikke produktiviteten proportionalt.

På den anden side, hvis din produktion involverer:

Store stålkomponenter

Store kuttere

Dyb skrubning

Høje materialefjernelsesrater

Lange kontinuerlige skærecyklusser

utilstrækkelig spindelkraft kan blive en alvorlig begrænsning.

Målet er at matche spindlen til den faktiske produktionsproces.

21. Hvilken information skal du give en CNC-maskineproducent?

Hvis du anmoder om en maskinanbefaling til kraftig skæring, skal du angive mere end dit materialenavn.

Et nyttigt specifikationsark bør indeholde:

Materialekvalitet

Største emnestørrelse

Emnets vægt

Typisk værktøjsdiameter

Maksimal værktøjsdiameter

Skærehastighed

Foderhastighed

Aksial skæredybde

Radialt engagement

Skrubning eller efterbehandling

Forventede bearbejdningstimer pr. dag

Påkrævet produktionsvolumen

For eksempel:

Materiale: S45C kulstofstål
Værktøj: 63 mm hårdmetal planfræser
Skæredybde: 3 mm
Radial indgreb: 40 mm
Produktion: kontinuerlig skrubbearbejdning

Denne information giver CNC-maskinproducenten noget konkret at vurdere.

Det er meget mere nyttigt end blot at bede om en "høj-CNC-maskine."

22. Tjekliste til valg af CNC-maskinekraft

Før du køber en CNC-maskine til kraftig skæring, skal du kontrollere:

Endelig: Vælg Power til skæreprocessen, ikke specifikationsarket

Den rigtige CNC maskineffekt til kraftig skæring kan ikke bestemmes af spindel kW alene.

En bedre udvælgelsesproces er:

Materiale → Værktøj → Skærehastighed → Værktøjsdiameter → Skæredybde → Radial indgreb → Tilspændingshastighed → Materialefjernelseshastighed → Spindeleffekt + drejningsmoment

For aluminium kan høj spindelhastighed og høj fremføringsevne være vigtigere.

For stål, rustfrit stål og støbejern kan spindelmoment, maskinstivhed og stabil kraftforsyning blive vigtigere under kraftig skrubbearbejdning.

For store fræsere har spindlen brugbart drejningsmoment ved det omdrejningstal, hvor disse fræsere rent faktisk arbejder.

Og for lange produktionscyklusser betyder kontinuerlig spindelydelse mere end et kort-varigheds spidseffekttal.

Når du sammenligner et CNC-bearbejdningscenter, spørg ikke kun:

"Hvor mange kW er spindlen?"

Spørge:

"Hvor meget kraft og drejningsmoment er tilgængeligt ved de skæreforhold, vi rent faktisk bruger?"

Det spørgsmål giver dig et meget mere meningsfuldt grundlag for at vælge en CNC-maskine til kraftig skæring.

Dabai Precision Machine Tool leverer vertikale bearbejdningscentre, horisontale bearbejdningscentre, portalbearbejdningscentre og 5-aksede bearbejdningscentre med forskellige spindelkonfigurationer. Til en tung-skæreapplikation kan maskinen evalueres i henhold til det faktiske emnemateriale, værktøj, skæreparametre, arbejdshold og produktionskrav.