CNC voeding en snelheden uitgelegd

Als u uw CNC-vaardigheden wilt verbeteren, is het essentieel om te begrijpen hoe aanzetten en snelheden werken. Het helpt u om uw bewerkingssnelheden te optimaliseren, een betere oppervlaktefinish te verkrijgen en bovenal om een langere standtijd te hebben.

Als u frezen gebruikt die u bij Mekanika hebt gekocht, kunt u de vooraf ingestelde aanzetten en snelheden voor Autodesk Fusion 360 hier bekijken ("Fusion360 Tool Libraries").

• Toerentallen verwijst naar het toerental van je spindel, uitgedrukt in omwentelingen per minuut (rpm). Het bepalen van de juiste snelheden is meestal een kwestie van bepalen hoe snel je je gereedschap kunt draaien zonder dat het oververhit raakt tijdens het snijden.
• Feeds verwijst naar de voedingssnelheid, wat de lineaire snelheid van je machine is, meestal uitgedrukt in mm/min. Het optimaliseren van je voedingssnelheid draait om het maximaliseren van de hoeveelheid materiaal die je snijdt per tijdseenheid, hoe sneller hoe beter in het algemeen.

Hoe sneller, hoe beter in het algemeen. Om je aanzetten en snelheden goed te krijgen, moet je dus de 'sweet spot' vinden waar je gereedschap met de perfecte snelheid ronddraait ten opzichte van zijn bewegende snelheid in het materiaal.

Die sweet spot kan verschillende dingen betekenen , afhankelijk van je doel: de beste oppervlaktefinish bereiken, je werkstukken het snelst bewerken of de standtijd maximaliseren.

Deze concepten kunnen visueel worden samengevat in een grafiek, waarin de voedingssnelheid is uitgezet tegen de rotatiesnelheid van de spindel, en die ons helpt om 6 verschillende zones te identificeren.

Zoals hierboven geïllustreerd, zijn er voornamelijk twee slechte zones die je wilt vermijden. De eerste ontstaat wanneer je het spiltoerental te veel verlaagt ten opzichte van de voedingssnelheid. Als je dit doet, dwing je de groeven van je frees om te veel materiaal af te snijden, wat kan leiden tot ongewenste trillingen of erger nog, een gebroken gereedschap.

Aan de andere kant van de grafiek, als je de voedingssnelheid te veel verlaagt ten opzichte van de spindelsnelheid, zullen de groeven van je frees over het materiaal gaan wrijven in plaats van mooie spanen af te snijden.

Deze actie zorgt ervoor dat je gereedschap oververhit raakt en dus zacht wordt. De scherpe kanten worden dof en als je met doffe kanten blijft frezen, zul je een zeer verslechterde oppervlaktefinish op je materiaal zien.

Een goede vuistregel is om altijd te onthouden dat je spanen moet maken, geen stof.

De vraag is nu: hoe vinden we de sweet spots voor een bepaald materiaal?

De parameter die deze concepten met elkaar verbindt en die algemeen wordt gebruikt als een standaard metriek om optimale voedingen en snelheden te bepalen, wordt spaanbelasting genoemd.

Spaanbelasting, ook wel “voeding per tand” genoemd, is de dikte van het materiaal dat wordt toegevoerd aan elke snijkant wanneer deze door het werkmateriaal beweegt.

Spaanbelasting wordt uitgedrukt in mm/tand en kan worden gevonden met de volgende vergelijking:

Aanvoersnelheid = N x Spaanbelasting x Rpm

waarbij N het aantal snijkanten van de frees is en Rpm de rotatiesnelheid van de spindel.

Laten we dit concept eens illustreren en ons voorstellen dat je multiplex wilt zagen met een 6 mm frees met 2 spiralen. In ons geval is de aanbevolen spaanbelasting voor multiplex ongeveer 0,1 mm/tand (zie de tabel met geavanceerde spaanbelasting aan het einde van dit artikel).

Laten we een willekeurige voedingssnelheid van 2000 mm/min definiëren. Met behulp van de eerstgenoemde vergelijking vinden we dat de spindel 10 000 tpm moet draaien om de juiste spaanbelasting te bereiken:

2 000 = 2 x 0,1 x 10 000

Op basis van deze wiskundige relatie stellen we vast dat als we de voedingssnelheid willen verhogen om dat multiplex sneller te snijden, we ook het toerental van de spindel moeten verhogen om een constante spaanbelasting te behouden :

4 000 = 2 x 0,1 x 20 000

Laten we ons nu eens voorstellen dat je spindel niet sneller kan draaien dan 10 000 tpm. We kunnen nog steeds de voedingssnelheid verhogen door een frees met 3 spiralen te gebruiken en een constante spaanbelasting te houden:

3 000 = 3 x 0,1 x 10 000

Op basis van deze kennis kunnen we nu tabellen gebruiken waarmee we onze voedingen en snelheden kunnen berekenen en een optimale spaanbelasting kunnen bereiken voor elk gegeven materiaal.

Waarden spaanbelasting voor starter

Als je een beginner bent, raden we je aan om te beginnen met lagere spaandiktewaarden en deze te verhogen naarmate je ervaring opdoet. In de volgende tabel zijn de waarden opzettelijk laag, zodat u vertrouwd kunt raken met uw CNC en beginnersfouten kunt 'vergeven' (te grote snedediepte, verkeerde bedieningsinstellingen, enz.)

Je kunt ook onze aanzet- en rotatiecalculator voor beginners hieronder raadplegen, die deze waarden voor spaanbelasting gebruikt om parameters voor te stellen op basis van je machinemodel.

Merk op dat in Fusion360 wanneer je 2 van de 3 parameters instelt (voeding, rotatie, spaandikte) de derde automatisch wordt aangepast. Met deze tool kunnen we verschillende waarden voor voeding en rotatiesnelheid testen, terwijl we de spaandikte in de gaten houden.

Dit is een goed startpunt als je een beginner bent. Naarmate je meer zelfvertrouwen krijgt, kun je de chip load (zie hieronder) langzaam en geleidelijk verhogen.

Geavanceerde spanenbelastingstabel

Hier is een tabel met spaanbelasting voor wanneer je genoeg vertrouwen hebt gekregen om met meer geoptimaliseerde voedingssnelheden te werken. (waarden in mm/tand)

Zoals eerder in het artikel vermeld, raden we aan om te beginnen met de actuele voedingssnelheid van uw machine onder de waarde uit de tabel te zetten en deze geleidelijk te verhogen. Over het algemeen zul je merken dat je optimale aanzetten en snelheden bepaald worden door ervaring en trial-and-error.

Voor de meeste materialen kun je bijvoorbeeld het spiltoerental instellen tussen 16.000-22.000 tpm en de voedingssnelheid aanpassen om mooie resultaten te verkrijgen met je machine.

Op dezelfde manier raden we aan om de snedediepte langzaam te vergroten tijdens het uitvoeren van deze tests. Een te grote snedediepte leidt namelijk tot doorbuiging van het gereedschap (zie dit artikel om te begrijpen waarom dat problematisch kan zijn).

De meeste CNC gebruikers gebruiken hun ervaring om de waarde voor voeding, snelheid en snedediepte voor een bepaalde situatie te bepalen.

Hoewel de theorie achter het berekenen van een optimale spaanbelasting eenvoudig is (en er genoeg online calculators zijn om je te helpen dit niet met de hand te hoeven doen), wijkt de realiteit vaak af van de theoretische waarden.

Om je te helpen een startpunt te vinden bij het frezen van nieuwe materialen, hebben we een Beginners Aanvoer & Snelheid Calculator gemaakt die conservatieve en 'veilige' waarden voorstelt die overeenkomen met je machine, gereedschap en materiaal. Dit betekent dat je met deze waarden kunt beginnen en ze geleidelijk kunt verhogen om de optimale parameters te vinden.

Maar onthoud: veel factoren kunnen de optimale voeding/snelheid beïnvloeden, zoals de stijfheid van de machine, het materiaaltype en de fixatie, de snedediepte, het type en de conditie van de frees en de gewenste oppervlakteafwerking... Gebruik dus niet blindelings de waarden van een calculator: gebruik altijd uw gezond verstand en ervaring om ze aan te passen indien nodig.

MEKANIKA CNC VOEDING & SNELHEID CALCULATOR

Zoals u kunt zien in deze tabellen, kan het type materiaal dat gefreesd wordt een grote invloed hebben op de nagestreefde spaandikte en de toe te passen freesstrategieën.

We hebben een bibliotheek samengesteld van de materialen die het meest gebruikt worden met 3-assige CNC freesmachines, om beginners te helpen en advies te geven over de specifieke eigenschappen van elk materiaal.

In deze gidsen geven we advies voor onze Mekanika machines, maar het kan worden toegepast op elk ander merk.

In combinatie met de voedingssnelheid- en snelheidscalculator voor beginners die je hieronder vindt, heb je genoeg informatie om te beginnen met het frezen van elk type materiaal.

Afgezien van getallen en waarden, moet je weten dat de volgende variabelen een grote invloed hebben op de kwaliteit van je snedes en de haalbare spaanbelasting op dezelfde machine.

Klemmen van het werkstuk

Span je werkstuk altijd op de best mogelijke manier. Een los werkstuk zal trillen tijdens het zagen en een slechte oppervlakteafwerking veroorzaken.

Als je niet zeker weet hoe strak je klemt, kijk dan eens naar onze gids voor het bevestigen van passtukken, of gebruik houtschroeven om je werkstuk op verschillende punten op de martyr vast te zetten. Het is misschien niet de meest elegante manier om je stuk op zijn plaats te houden, maar het is tenminste effectief.

Hardheid van het materiaal

Hoe harder het werkstuk, hoe meer doorbuiging je frees zal verdragen.

Dit zal klapperen en trillingen veroorzaken. Wees geduldig bij het frezen van hard materiaal en gebruik kleinere stappen of verlaag je voedingssnelheid.

Frezen slijpen

Een frees is een snijgereedschap en na verloop van tijd zal het bot worden. Als het versleten raakt, moet je het makkelijker maken ende voedingssnelheid verlagen om een goede oppervlakteafwerking te behouden. Je kunt hem ook gewoon vervangen of opnieuw slijpen.

Zaagdiepte

Afhankelijk van hoe diep je met je frees in het materiaal wilt gaan, moet je de voedingssnelheid aanpassen om dit te sparen.

• De vuistregel voor beginners is:
  Maximale snedediepte = de helft van de diameter van je gereedschap.
  
  
• De geavanceerde versie van deze regel, voor ervaren gebruikers, is:
  Maximale snedediepte = diameter van het gereedschap

Maar vergeet niet, zoals hierboven vermeld, dat sommige complexere of hardere materialen een kleinere snedediepte vereisen (typische voorbeelden zijn aluminium en plexiglas...) en dat sommige zachtere materialen of minder agressieve bewerkingen een grotere snedediepte toestaan.

Als je in de meeste gevallen veilig wilt werken, onthoud dan het volgende: Maximale snijdiepte = ½ gereedschapsdiameter.

Inschakelen gereedschap

Bij sommige freesbewerkingen “raakt” meer dan een kwart van de omtrek van het gereedschap het materiaal tijdens het frezen. Hierdoor kan de frees niet goed afkoelen en raakt hij gemakkelijk oververhit.

Dus nogmaals, voor deze zwaardere freesbewerkingen moet je een lagere voedingssnelheid gebruiken om je frees koel te houden, of gewoon de snedediepte verminderen.

Leichtes Engagement	Starkes Engagement

Samenvatting van het proces