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.

• 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.

Voordat je in getallen en waarden duikt, 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 bent van je klemming, gebruik dan houtschroeven om je werkstuk op veel punten vast te zetten op de spoilerplaat. Het is niet de mooiste klem ter wereld, maar het is snel en efficiënt.

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.

Een algemene vuistregel is om passages te nemen die ongeveer de helft van de diameter van je frees zijn. Maar denk eraan, zoals hierboven vermeld: sommige complexere of hardere materialen vereisen een lagere snedediepte (typische voorbeelden zijn aluminium en plexiglas...).

Maar voor de meeste materialen geldt

Diepte < ½ x 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

Waarden spaanbelasting voor starter

De aanzet wordt gevonden met de formule die eerder in dit documentis gegeven , maar Fusion360 bevat een zeer handige spaanbelastingscalculator die je de spaanbelasting van de molen geeft voor een gegeven aanzet en snelheid.

Met dit hulpmiddel kun je de voeding en snelheid aanpassen terwijl je de spaanbelasting in de gaten houdt.

Als je nog niet vertrouwd bent met je machine, hebben we een starttabel met lagere waarden samengesteld. Ze zijn opzettelijk laag om je te helpen vertrouwen te krijgen in de machine, ongeacht het type bewerking, de hardheid van je materiaal, enz.

De voedingssnelheid kan worden vertaald in de volgende waarden bij een toerental van 20.000 tpm en een frees met 3 spiralen.

Dit is een goed startpunt als je een beginner bent. Wanneer je je zekerder voelt, verhoog dan langzaam de chipbelasting naar de waarden van de “Geavanceerde chipbelastingstabel”.

Geavanceerde spanenbelastingstabel

Een belangrijke factor om rekening mee te houden bij het lezen van deze tabellen is de gereedschapdiameter. Een grotere frees zal inderdaad een grotere spaanbelasting aankunnen.

Hier is een spaanbelastingstabel voor wanneer je genoeg vertrouwen hebt gekregen om met meer geoptimaliseerde voedingssnelheden te werken.

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

Bijvoorbeeld, voor de meeste materialen kunt u het spindeltoerental instellen tussen 15000-25000 tpm en uw aanzet aanpassen om mooie resultaten te verkrijgen met uw machine.

We raden ook aan om de snedediepte langzaam te verhogen terwijl je deze tests uitvoert. 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 van de snedediepte voor een bepaalde situatie te bepalen.