Hvordan beregne hastighetene på en CNC-fresemaskin?
For å beregne hastighetene på CNC-fresemaskinen må man følge en rekke parametere, som regel fastsatt av produsenten av verktøymaskinen, og ta hensyn til matehastighet, skjærehastighet, turtall per minutt, egenskapene til emnet som skal maskineres osv.
Maskineringsparametere for verktøymaskiner
Før man beregner hastighetene på fresemaskinen for maskinering av deler i metall, tre og andre materialer, er det viktig å kjenne de ulike parameterne som må tas med for å kunne gjøre beregningene riktig. Riktig hastighet på fresemaskinen avhenger av parameterne som beskrives nedenfor.
Matehastighet
Matehastigheten (VF) er et begrep som brukes for verktøymaskiner og viser til den øyeblikkelige relative hastigheten som skjæreverktøyet (her fresen) nærmer seg materialoverflaten med for å fjerne materiale; det er hastigheten i matebevegelsen (ikke å forveksle med skjærehastigheten). Denne parameteren beregnes ut fra banen skjæreverktøyet følger i materetningen på ett minutt.
Matehastigheten oppgis i meter per minutt.
Skjærehastighet
Skjærehastigheten (VC) er hastigheten som eggen på fresen roterer med over emnet som skal maskineres. Denne parameteren, som oppgis i meter per sekund, bestemmer banen til spissen av tannen på skjæreverktøyet. Skjærehastigheten oppgis vanligvis av verktøyprodusenten; det er produsenten som bestemmer anbefalt hastighet og maskinens grense, som ikke må overskrides.
Denne hastigheten varierer med emnets materiale og maskineringen som skal utføres. Ved beregning av skjærehastigheten tar man hensyn til at jo større diameter fresen har, desto høyere blir skjærehastigheten. Det samme gjelder turtallet; jo høyere det er, desto høyere blir også skjærehastigheten.
Turtall per minutt
En verdi som brukes til å uttrykke spindelhastigheten, det vil si hvor raskt spindelen roterer og hvor mange hele omdreininger den gjør på ett minutt. CNC-fresemaskinen har vanligvis mellom 6000 og 24 000 omdreininger per minutt (RPM).
Sponbelastning
Kalles også mating per tann, og er tykkelsen på materialet hver tann på skjæreverktøyet fjerner fra emnets overflate i løpet av én hel omdreining. Riktig sponbelastning bidrar til å regulere fresens temperatur og hindrer overoppheting. Mating per tann avhenger av rotasjonshastigheten og matehastigheten.
Aksial dybde
aksial dybde eller skjæredybde påvirker fresemaskinens hastigheter. Med mindre dybde blir fresingen sikrere, men det krever flere passeringer, noe som øker maskineringstiden. Når man ønsker å øke dybden, noe som gir større spon, må maskinens matehastighet reduseres.
Radial dybde
radial dybde eller skjærebredde varierer med hvor robust CNC-verktøymaskinen er. For riktig sidefresing er det viktig å redusere matehastigheten med opptil 25 %.
Betydningen av fresemaskinens hastigheter
hastighetene på fresemaskinen er helt avgjørende for gode maskineringsresultater. Hvis det er ubalanse mellom matehastigheten og spindelens turtall, blir finishen dårlig, og i noen tilfeller kan verktøymaskinen bli ustabil og forårsake brudd på fresen. Derfor er det viktig at alle skjæreparameterne som er beskrevet ovenfor, tilpasses fresemaskinens stivhet, men også effekten og egenskapene dens.
Man må også ta hensyn til at fresene som brukes i CNC-maskiner, kan være laget av hurtigstål HSS, wolframkarbid, PCD-diamant osv. Dette betyr at jo hardere skjæreverktøyet er, desto høyere blir skjærehastigheten; men som en følge av dette kan matehastigheten reduseres.
hastighetene på fresemaskinen vil ikke bare avhenge av maskinen og de ulike parameterne; også arbeidet som utføres på materialet og egenskapene til emnet (materiale, design, form osv.) spiller inn. Dermed varierer fresemaskinens hastigheter avhengig av om maskineringen er fresing, sporfresing osv. Hvordan påvirker hastighetene på fresemaskinen arbeidet? Med høyere matehastighet får man for eksempel bedre kontroll over sponproduksjonen, kortere skjæretid og mindre verktøyslitasje. Samtidig øker også risikoen for at fresen brekker og for ruhet i overflaten. På den annen side blir sponet lengre hvis matehastigheten reduseres, og maskineringskvaliteten forbedres; ulempene er større slitasje på fresen og høyere maskineringstid og -kostnad.