Machine Shop Math – Gängige Formeln und Strategien

Maschinenwerkstattmathematik ist ein wichtiger Aspekt für CNC-Programmierer und Maschinisten.

Eines der häufigeren Probleme, die ich in meinen Jahren in der Maschinenwerkstatt gesehen habe, ist ein allgemeiner Mangel an leicht verfügbaren und praktischen Informationen zur Mathematik der Maschinenwerkstatt – insbesondere zu Vorschüben, Geschwindigkeiten und verwandten Formeln.

Ob Sie eine 5-Achsen-CNC-Maschine programmieren oder Griffe an einer 60 Jahre alten Kniefräse drehen, die Zahlen lügen nicht. Eine sehr wichtige Lektion, die ich gelernt habe, ist jedoch, die Variablen zu respektieren. Jede gängige Formel, die Sie in der Maschinenwerkstatt verwenden werden, wird Ihnen die Informationen liefern, die Sie benötigen, um den Schnitt angemessen anzugehen, aber denken Sie daran, diese Zahl immer als Ausgangspunkt zu betrachten. Bei jedem Schnitt gibt es eine unermessliche Anzahl von Variablen, bis hin zu den atmosphärischen Bedingungen in der Werkstatt. Werkzeughersteller stellen Ihnen vorgeschlagene Zahlen zur Verfügung, sei es Oberflächenfuß pro Minute, Spanlast pro Zahn, Umdrehungen pro Minute, Zoll pro Minute oder eine beliebige Kombination aus diesen und mehr. Es kann alles sehr verwirrend und überwältigend werden, aber geben Sie mich jetzt nicht auf. Ich hoffe, dass dieser Beitrag als Anlaufstelle für Sie und Ihren Shop dienen kann, und ich hoffe, dass ich Ihnen einen Sinn geben kann.

Wie Sie in den obigen Formeln sehen können, müssen Sie einige der anderen einzugebenden Daten bereits kennen, um diese zu berechnen. Hier kommen die Werkzeughersteller ins Spiel. Sie können Ihnen Informationen zu ihren spezifischen Werkzeugen und Anwendungen geben. Es gibt jedoch einige grundlegende Informationen, die auf dem Material basieren, das Sie schneiden, das ich Ihnen jetzt zur Verfügung stellen werde. Denken Sie daran, dass dies Ausgangspunkte sind, der beste Richter sind Ihre Augen und Ohren. Im Folgenden finden Sie eine Liste empfohlener SFPM für gängige Materialien:

Machine Shop Math – SFPM für gemeinsame Materialien:

Nehmen wir also an, wir verwenden einen 0,500-Zoll-Schaftfräser aus Vollhartmetall, der Aluminium schneidet. Wenn Sie sich unser Diagramm ansehen, beträgt der empfohlene SFPM 800. Um unsere empfohlene Drehzahl zu bestimmen, verwenden wir die obige Formel SFPM x 3,82 / Werkzeugdurchmesser:

Ich gebe Ihnen ein weiteres Beispiel, diesmal mit einem deutlich kleineren Werkzeug. Wir werden dasselbe Material verwenden, diesmal jedoch mit einem 0,125-Zoll-Vollhartmetall-Schaftfräser.

Sie können deutlich sehen, wo der Werkzeugdurchmesser die vorgeschlagenen Parameter drastisch verändert und wo eine Spindel mit hoher Drehzahl ein wertvoller Faktor ist. Diese Tabelle kann für diese gängigen Materialien verwendet werden, aber der Hersteller der von Ihnen gewählten Werkzeuge wird höchstwahrscheinlich spezifische Informationen zu den von Ihnen gekauften Werkzeugen haben, die immer verwendet werden sollten, wenn sie verfügbar sind.

Sind Sie noch da? Ich weiß, du fühlst dich wieder wie in der High School Algebra. Alle diese Nummern werden sinnvoller, wenn Sie sie für Jobs in IHREM Geschäft auf IHRER Maschine anwenden, bis dahin bleiben Sie bei mir! Ich verspreche, es wird Ihre Zeit wert sein. Wir gehen weiter zu Zoll pro Minute .

Wenn Sie sich auf die obige Formel beziehen Vorschubgeschwindigkeit (Zoll pro Minute) =U/min x Spanlast pro Zahn x Anzahl der Spannuten Sie sehen, dass Sie zur Berechnung Werkzeuginformationen benötigen. Die Spanlast pro Zahn ist die Materialmenge, die ein Zahn oder eine Spannut des Werkzeugs bei einer Umdrehung abträgt. Die meisten Werkzeughersteller haben empfohlene Informationen zur Spanlast verfügbar, aber Sie können auch Ihr eigenes Wissen und Ihre Erfahrung nutzen, um einen Vorschlag zu machen.

In diesem Beispiel verwenden wir einen 0,500-Zoll-Vollhartmetall-Schaftfräser mit drei Schneiden zum Schneiden von Aluminium. Da wir bereits aus dem ersten Beispiel wissen, dass die vorgeschlagene Drehzahl 6.112 beträgt, brauchen wir nur die Spanlast pro Zahn. Der Hersteller schlägt bei diesem Werkzeug eine Spanlast von 0,005 Zoll pro Zahn vor, sodass wir alle Informationen haben, die wir zur Berechnung unserer Vorschubrate benötigen.

Sehen? Das ist nicht so verwirrend, wie es aussah. Hier kommen jedoch einige Variablen ins Spiel. Es muss ernsthaft überlegt werden, welche Art von Schnitt Sie durchführen. Wenn Sie einen Schlitz mit vollem Werkzeugeingriff fräsen, müssen Sie konservativer vorgehen. Wenn Sie jedoch eine dynamische Strategie verwenden (wie in einem anderen Blog-Beitrag besprochen), könnten Sie möglicherweise aggressiver sein. Wie ich eingangs sagte, sind diese Zahlen Ausgangspunkte.

Abschließend besprechen wir, wie die Spänelast pro Zahn berechnet wird . Dies ist eine nützliche Formel sowohl für die Vorbereitung eines Schnitts als auch für die Programmierung und Analyse eines bestehenden Schnitts. Sie können Ihr Programm leicht einsehen, während Sie versuchen, entweder die Oberflächenbeschaffenheit, die Zykluszeit oder die Werkzeuglebensdauer zu optimieren, und dies ist ein guter Indikator für die ordnungsgemäße Werkzeugnutzung.

Nehmen wir an, wir haben das letzte Beispiel mit 4.000 U / min statt den vorgeschlagenen 6.112 U / min ausgeführt. Wir haben es auch mit 120 IPM statt 91,68 IPM ausgeführt. Unsere Ergebnisse waren nicht großartig und die Qualitätskontrolle möchte Antworten … JETZT! Überprüfen wir also die Zahlen!

Dies ist das Doppelte der Herstellerempfehlung, daher ein sehr guter Ausgangspunkt, um nach Problemen zu suchen. Mit der Formel, die Sie jetzt beherrschen, wissen Sie, dass Sie entweder Ihren Vorschub verringern oder Ihre Drehzahl erhöhen müssen, um die Anforderungen zu erfüllen.

Jetzt, da Sie mit einem grundlegenden Verständnis dieser Formeln und dem Wissen, dass KEINES davon in Stein gemeißelt ist, ausgestattet sind, können Sie damit beginnen, es in Ihrer täglichen Arbeit anzuwenden. Sie werden erstaunt sein, wie schnell Sie keine Diagramme oder Websites aufrufen müssen, um sich auf Ihre Zahlen zu verlassen, und die Arbeit, eine sehr teure CNC-Maschine zu programmieren, wird etwas weniger stressig. Greifen Sie auf den Geschwindigkeits- und Feed-Leitfaden zu