Aluminiumsmatinger og -hastigheter: RPM, Chip Load og SFM-diagrammer for CNC-fresing

Aluminium har et rykte som et lett materiale, og som oftest tjener det ryktet. Den skjærer raskt, den trekker varmen raskt vekk fra skjærekanten, og den krever sjelden den forsiktige tilnærmingen som herdet stål krever. Det ryktet skjuler den andre halvdelen av historien: aluminium er klebrig, det bygger seg opp på en kjedelig kant i løpet av sekunder, og det vil gjerne vikle en lang trevlet spon rundt en kutter til rillene pakker seg fast og verktøyet klikker.

Vi maler endefreser av solid karbid i Changzhou, midt i Kinas verktøyproduksjonsgruppe, og en stor andel av spørsmålene som når applikasjonspulten vår høres nesten identiske ut: hvilket turtall, hvilken mating, hvor mange riller, og hvorfor gikk den siste kutteren i stykker? Denne veiledningen svarer på disse spørsmålene med de samme tallene og de samme resonnementene som vi legger foran maskinverksteder hver uke.

De fire tallene bak hvert aluminiumssnitt

Mater og hastigheter er ikke en enkelt innstilling. De er fire verdier som er avhengige av hverandre, og å endre en flytter alltid de andre.

• Skjærehastighet (SFM eller m/min): hvor fort skjærekanten beveger seg gjennom materialet. Aluminium tåler svært høye overflatehastigheter fordi det leder varmen bort fra kanten så effektivt.
• Spindelhastighet (RPM): rotasjonen maskinen din faktisk produserer, utledet fra skjærehastighet og verktøydiameter.
• Mating per tann eller sponbelastning (mm/tann eller inn/tann): tykkelsen på materialet hver rille fjerner i én omgang. Dette er tallet som avgjør om verktøyet skjærer eller gnir.
• Bordmating (mm/min eller IPM): maskinens programmerte vandring, beregnet fra turtall, sponlast og antall riller.

De to styrende formlene er korte nok til å huske. Spindelhastighet er lik skjærehastighet multiplisert med 3,82 og delt på verktøydiameteren i tommer, eller i metriske enheter, skjærehastighet i m/min multiplisert med 1000 og delt på 3,14 ganger diameteren i millimeter. Bordmating er lik spindelhastighet multiplisert med mating per tann multiplisert med antall riller.

To regler betyr mer i aluminium enn i nesten noe annet materiale. Først må brikken være tykk nok til å frakte varme bort fra kuttet; en sponbelastning under omtrent 0,02 mm per tann betyr at kanten gnider seg, polerer overflaten og genererer oppbygd kant i stedet for å fjerne materiale. For det andre er sponevakuering like viktig som selve tallene, fordi myke aluminiumsspon sveiser til en varm kant med overraskende hastighet.

Aluminiumsmatinger og -hastigheter: Grunnlinjediagram av legering

Tabellen nedenfor er et praktisk utgangspunkt for ubestrøket, polert endefres av hardmetall som går i aluminium med luftblåsing eller lett kjølevæske. Matingen per tannsøyle forutsetter en 12 mm kutter med moderat radiell inngrep.

Behandle diagrammet som et utgangspunkt i stedet for et tak. Verktøydiameter endrer sponbelastningen mer enn noe annet: en 3 mm kutter kan ikke tåle samme tannbelastning som en 12 mm kutter, så skaler matingen per tann ned for små verktøy og opp for store. Støpt og omsmeltet materiale fortjener den konservative delen av serien fordi harde inneslutninger og porøsitet straffer et raskt, aggressivt kutt.

Hvordan beregne RPM og Feed Rate trinn for trinn

Regnestykket er kort nok til å gjøre ved maskinkontrollen, og det tar mindre enn ett minutt.

1. Velg skjærehastigheten for legeringen fra diagrammet ovenfor, eller fra verktøyleverandørens data, og noter enhetene.
2. Konverter skjærehastighet til spindelhastighet: RPM er lik SFM multiplisert med 3,82 delt på diameter i tommer, eller m/min multiplisert med 1000 delt på 3,14 ganger diameter i millimeter.
3. Sjekk resultatet mot maskinens maksimale spindelhastighet. Hvis det beregnede turtallet overstiger maskingrensen, må du jobbe tilbake fra grensen og bekrefte at brikkebelastningen fortsatt holder seg over minimum.
4. Velg en mating per tann innenfor det anbefalte båndet. Start i midten, ikke nederst, fordi bunnen av båndet er der gnidningen begynner.
5. Beregn tabellmating ved å multiplisere RPM, mating per tann og fløyteleller, og last deretter inn verdien i programmet.

Som et bearbeidet eksempel gir en 12 mm trefløyet kutter i 6061 med 200 m/min omtrent 5300 RPM. Ved 0,08 mm per tann er bordmating 5300 multiplisert med 0,08 multiplisert med 3, eller ca. 1270 mm/min. I keiserlige enheter gir en halv-tommers to-fløyekutter ved 700 SFM svinger med omtrent 5350 RPM, og 0,005 in per tann en mating på omtrent 53 IPM.

Hvis butikken din også kjører stål, rustfritt eller titan, vår diagram for frese-skjærehastigheter samler RPM, SFM og matehastighetsreferanser for disse materialene på en enkelt referanseside.

Å matche endefresen til jobben

Tall fungerer bare med en kutter som kan overleve dem. I aluminium avgjør fløytetelling, helixvinkel og kantpreparering hvor mye av den beregnede ytelsen du faktisk får.

Hvor mange fløyter for aluminium?

To fløyter er fortsatt det sikreste valget for sporing, stuping og dype lommer, fordi den brede spiserøret fjerner den myke brikken raskt og gir liten sjanse for pakking. Tre riller er det beste generelle kompromisset: den sterkere kjernen tillater en høyere bordmating ved samme sponbelastning, som er nøyaktig hva produksjonsgrovarbeid trenger. Fire eller flere riller hører hjemme på høyeffektsmaskiner og i etterbehandlingsoperasjoner med lett radiell inngrep, der sponrom har mindre betydning enn overflatekvalitet og metallfjerningshastighet.

2 endefreser for aluminiumsmaskinering • Spesiell knivdesign, kombinert med avansert polerings- og passiveringsteknologi, forhindrer effektivt vibrasjoner og løser problemet med å feste spon. • Høy-pe... Se produkt →

Aluminiumsserien vår dekker begge ender av det utvalget, med to-sløyfegeometri for spor og små maskiner og tresløyfedesign for butikker som ønsker å presse matingshastigheter uten å miste sponklaring.

Helixvinkel, kantgeometri og belegg

Aluminium belønner en skarp, polert skjærekant og en høy spiralvinkel, typisk 40 til 45 grader, fordi den brattere spiralen løfter sponen ut av kuttet i stedet for å dra den langs veggen. Bølgekanter eller bølgete skjærekanter reduserer skjæremotstanden og bryter brikken i kortere biter, noe som hjelper betraktelig i dype lommer og i gummiaktig temperament. Belegg trenger pleie: konvensjonelt titan-aluminiumnitrid har en affinitet for aluminium og oppmuntrer til oppbygging, mens polert ubestrøket karbid, zirkoniumnitrid eller et dedikert lavfriksjonsbelegg yter langt bedre.

3 Flute Wave Edge Endfreser for aluminiumsfresing • Spesiell knivdesign, kombinert med avansert polerings- og passiveringsteknologi, forhindrer effektivt vibrasjoner og løser problemet med å feste spon. • Høy-pe... Se produkt →

For en side-ved-side-sammenligning av fløyteantall og geometri tilpasset aluminiumsarbeid, har teamet vårt skrevet en praktisk endefres valgguide for aluminium som går gjennom de samme avgjørelsene fra verktøykrybbens side.

Kuttdybde: Radial versus aksial inngrep

Diagrammet gir deg en skjærehastighet og en sponbelastning, men skjæredybden avgjør hvor mye av den ytelsen maskinen fysisk kan levere. Det er to brede strategier i aluminium, og begge fungerer godt når de brukes konsekvent.

• Dyp aksial, lett radial: kutt en til to ganger verktøydiameteren dypt med bare 10 til 30 prosent radiell inngrep. Denne trochoidale stilen for groving holder lasten stødig, sprer slitasje langs rillen og evakuerer spon effektivt fordi kutteren ikke er begravd i materialet.
• Grunn aksial, tung radial: kutt noen millimeter dypt mens du bruker mesteparten av verktøyets diameter. Dette passer stive maskiner og verktøy med kort rekkevidde, og det krever et stivt oppsett fordi belastningen på kanten er høy.

Etterbehandling er annerledes. Hold det radielle inngrepslyset, rundt 5 til 8 prosent av diameteren, kjør full dybde i én omgang der det er mulig, og mat raskt nok til at kanten fortsetter å kutte i stedet for å polere veggen. Sjekk også spindelkraften før du jager den øvre enden av diagrammet, siden grovbearbeiding av aluminium ved høye metallfjerningshastigheter kan stoppe en liten spindel lenge før verktøyet blir belastet.

Evakuering av kjølevæske og spon

Aluminium trenger ikke flomkjølevæske for å overleve, men det trenger alltid en måte for brikken å forlate kuttet. Trykkluft eller et tåkesystem håndterer det meste av fresearbeid, holder arbeidsområdet synlig og unngår termisk sjokk og søl med kraftig kjølevæske. Oversvømmelseskjølevæske forblir nyttig for dype lommer, lommer med dårlig tilgang og enhver operasjon der spon ellers ville resirkuleres under kutteren.

Den praktiske regelen er enkel: Hvis sjetonger er synlige på gulvet og ikke i lommen etter hvert pass, fungerer evakueringen. Hvis du ser spon bli kuttet på nytt, hører en endring i lyden, eller merker at finishen blir dårligere mot slutten av en pasning, stopp og fikser sponfjerningen før du berører mate- og hastighetsverdiene.

Feilsøking: Lesebrikker, lyd og finish

De fleste aluminiumsproblemer melder seg selv før delen kasseres. Tabellen nedenfor kartlegger de vanlige symptomene til den justeringen som løser dem raskest.

Én vane skiller butikker som sjelden bryter kuttere fra butikker som bryter dem ukentlig: de endrer én variabel om gangen og lytter til snittet etter hver endring. To justeringer på en gang gjør det umulig å vite hvilken som hjalp.

Ofte stilte spørsmål

Hvilket turtall bør jeg kjøre en kvart-tommers endefres i 6061?

Ved en skjærehastighet på 500 til 800 SFM, fungerer en kvart-tommers kutter til omtrent 7600 til 12000 RPM. Kontroller maskingrensen først, og par deretter den spindelhastigheten med en sponbelastning på 0,002 til 0,004 tommer per tann, noe som gir en bordmating på rundt 30 til 95 IPM avhengig av rilletall.

Trenger jeg kjølevæske ved fresing av aluminium?

Ikke alltid. Luftblåsing eller smøring av minimumsmengde håndterer de fleste fresejobber og holder spon i bevegelse, mens flomkjølevæske er verdt rotet i dype lommer, ved boreoperasjoner og der spon ellers ville blitt kuttet på nytt.

Hvorfor fester aluminiumsspon seg til kutteren min?

Nesten alltid fordi sponbelastningen er for liten eller skjærekanten ikke lenger er skarp. Kanten gnis i stedet for å skjære, trykksveiser aluminium til rillen, og den oppbygde kanten vokser til finishen svikter eller verktøyet ryker.

Kan jeg bruke de samme feedene og hastighetene for 7075 og 6061?

Start lavere i 7075. Den er sterkere og mindre tilgivende for aggressivt engasjement, så begynn nær 400 SFM med en moderat brikkebelastning og øk først etter at kuttet høres stabilt ut og brikkene er rene og sølvfargede.

Aluminiumsmatinger og -hastigheter er til syvende og sist et utgangspunkt, ikke et fast svar, fordi hver maskin, holder og arbeidsstykke har sin egen mening om hva som fungerer. Diagrammet bringer deg raskt inn i riktig område, formlene holder deg ærlig, og lyden av kuttet forteller deg resten. Denne kombinasjonen er hvordan applikasjonsingeniørene våre nærmer seg hver aluminiumsjobb som kommer gjennom fabrikken, og det er den raskeste veien til en stabil prosess som holder toleranse løp etter kjøring.