Aluminiummatningar och hastigheter: RPM, spånbelastning och SFM-diagram för CNC-fräsning

Aluminium har ett rykte som ett lätt material, och för det mesta förtjänar det det ryktet. Den skär snabbt, den drar snabbt bort värme från skäreggen och den kräver sällan den försiktiga inställning som härdat stål kräver. Det ryktet döljer den andra halvan av historien: aluminium är klibbigt, det byggs upp på en tråkig kant inom några sekunder, och det kommer gärna att vira ett långt trådigt spån runt en fräs tills räfflorna packas fast och verktyget snäpper.

Vi slipar pinnfräsar av solid hårdmetall i Changzhou, mitt i Kinas verktygstillverkningskluster, och en stor del av frågorna som når vårt applikationsbord låter nästan identiska: vilket varvtal, vilket matning, hur många räfflor och varför gick den sista fräsen sönder? Den här guiden besvarar dessa frågor med samma siffror och samma resonemang som vi lägger fram inför maskinverkstäder varje vecka.

De fyra siffrorna bakom varje aluminiumskärning

Matningar och hastigheter är inte en enda inställning. De är fyra värden som är beroende av varandra, och om man ändrar ett, flyttas alltid de andra.

• Skärhastighet (SFM eller m/min): hur snabbt skäreggen går genom materialet. Aluminium tål mycket höga ythastigheter eftersom det leder bort värme från kanten så effektivt.
• Spindelhastighet (RPM): den rotation som din maskin faktiskt producerar, härledd från skärhastighet och verktygsdiameter.
• Matning per tand eller spånbelastning (mm/tand eller in/tand): tjockleken på materialet som varje räffla tar bort i en gång. Detta är siffran som avgör om verktyget skär eller skaver.
• Tabellmatning (mm/min eller IPM): maskinens programmerade rörelse, beräknad från RPM, spånbelastning och antal räfflor.

De två styrande formlerna är korta nog att komma ihåg. Spindelhastighet är lika med skärhastighet multiplicerat med 3,82 och dividerat med verktygsdiametern i tum, eller i metriska enheter, skärhastighet i m/min multiplicerat med 1000 och dividerat med 3,14 gånger diametern i millimeter. Bordsmatning är lika med spindelhastighet multiplicerat med matning per tand multiplicerat med antalet räfflor.

Två regler betyder mer i aluminium än i nästan något annat material. Först måste spånet vara tillräckligt tjockt för att föra bort värme från snittet; en spånbelastning under cirka 0,02 mm per tand betyder att kanten skaver, polerar ytan och genererar uppbyggd kant istället för att ta bort material. För det andra är spånevakueringen lika viktig som siffrorna själva, eftersom mjuka aluminiumspån svetsar till en het kant med överraskande hastighet.

Aluminiummatningar och hastigheter: Baslinjediagram av legering

Tabellen nedan är en praktisk utgångspunkt för obelagda, polerade pinnfräsar av hårdmetall som körs i aluminium med luftblästring eller lätt kylvätska. Matningen per tandpelare förutsätter en 12 mm fräs med måttligt radiellt ingrepp.

Behandla diagrammet som en utgångspunkt snarare än ett tak. Verktygsdiametern förändrar spånbelastningen mer än något annat: en 3 mm fräs klarar inte samma tandbelastning som en 12 mm fräs, så skala ner matningen per tand för små verktyg och upp för stora. Gjutna och omsmälta material förtjänar den konservativa delen av sortimentet eftersom hårda inneslutningar och porositet straffar ett snabbt, aggressivt snitt.

Hur man beräknar RPM och matningshastighet steg för steg

Aritmetiken är kort nog att göra vid maskinkontrollen, och det tar mindre än en minut.

1. Välj skärhastigheten för legeringen från tabellen ovan, eller från din verktygsleverantörs data, och notera enheterna.
2. Konvertera skärhastighet till spindelhastighet: RPM är lika med SFM multiplicerat med 3,82 dividerat med diameter i tum, eller m/min multiplicerat med 1000 dividerat med 3,14 gånger diametern i millimeter.
3. Kontrollera resultatet mot maskinens maximala spindelhastighet. Om det beräknade varvtalet överstiger maskingränsen, arbeta tillbaka från gränsen och bekräfta att spånbelastningen fortfarande ligger över minimivärdet.
4. Välj en matning per tand inom det rekommenderade bandet. Börja i mitten, inte längst ner, eftersom botten av bandet är där gnidningen börjar.
5. Beräkna tabellmatning genom att multiplicera RPM, matning per tand och räfflor och ladda sedan värdet i programmet.

Som ett bearbetat exempel ger en 12 mm trekanalsfräs i 6061 vid 200 m/min ungefär 5300 RPM. Vid 0,08 mm per tand är bordsmatningen 5300 multiplicerat med 0,08 multiplicerat med 3, eller cirka 1270 mm/min. I imperialistiska enheter ger en halvtums två-räfflorskärare vid 700 SFM varv med cirka 5350 RPM och 0,005 tum per tand en matning på cirka 53 IPM.

Om din butik även kör stål, rostfritt eller titan, vår diagram för fräsningshastigheter samlar RPM, SFM och matningshastighetsreferenser för dessa material på en enda referenssida.

Matcha pinnfräsen med jobbet

Siffror fungerar bara med en skärare som kan överleva dem. I aluminium bestämmer röjtal, spiralvinkel och kantförberedelse hur mycket av den beräknade prestandan du faktiskt får.

Hur många flöjter för aluminium?

Två flöjter är fortfarande det säkraste valet för slitsning, stupning och djupa fickor, eftersom den breda matstrupen rensar det mjuka spånet snabbt och lämnar liten chans att packa. Tre räfflor är den bästa generella kompromissen: den starkare kärnan tillåter en högre bordsmatning vid samma spånbelastning, vilket är precis vad produktionsgrovbearbetning behöver. Fyra eller fler räfflor hör hemma på kraftfulla maskiner och i finbearbetningsoperationer med lätt radiellt ingrepp, där spånutrymmet har mindre betydelse än ytkvalitet och metallavverkningshastighet.

2 spårfräsar för aluminiumbearbetning • Speciell knivdesign, i kombination med avancerad polerings- och passiveringsteknik, förhindrar effektivt vibrationer och löser problemet med att spån fastnar. • Högt... Visa produkt →

Vår aluminiumserie täcker båda ändarna av det sortimentet, med geometri med två räfflor för slitsar och små maskiner och design med tre räfflor för butiker som vill pressa matningshastigheter utan att förlora spånspel.

Helixvinkel, kantgeometri och beläggningar

Aluminium belönar en vass, polerad skäregg och en hög spiralvinkel, vanligtvis 40 till 45 grader, eftersom den brantare spiralen lyfter spånet ur snittet istället för att dra det längs väggen. Vågkanter eller vågiga skärkanter minskar skärmotståndet och bryter spånet i kortare bitar, vilket hjälper avsevärt i djupa fickor och i gummiaktigt humör. Beläggningar behöver skötas: konventionell titanaluminiumnitrid har en affinitet för aluminium och uppmuntrar uppbyggd kant, medan polerad obelagd karbid, zirkoniumnitrid eller en dedikerad lågfriktionsbeläggning presterar mycket bättre.

3 Flute Wave Edge Ändfräsar för aluminiumfräsning • Speciell knivdesign, i kombination med avancerad polerings- och passiveringsteknik, förhindrar effektivt vibrationer och löser problemet med att spån fastnar. • Högt... Visa produkt →

För en sida vid sida jämförelse av antalet räfflor och geometri anpassade till aluminiumarbete, har vårt team skrivit en praktisk valsguide för pinnfräsar för aluminium som går igenom samma beslut från verktygssängens sida.

Skärdjup: Radiellt kontra axiellt ingrepp

Diagrammet ger dig en skärhastighet och en spånbelastning, men skärdjupet avgör hur mycket av den prestandan maskinen fysiskt kan leverera. Det finns två breda strategier inom aluminium, och båda fungerar bra när de tillämpas konsekvent.

• Djup axiell, lätt radiell: skär en till två gånger verktygets diameter djupt med endast 10 till 30 procent radiellt ingrepp. Denna trochoidala grovbearbetning håller lasten stabil, sprider slitage längs räfflorna och evakuerar spån effektivt eftersom fräsen inte är nedgrävd i materialet.
• Grund axiell, tung radiell: skär några millimeter djupt medan du använder större delen av verktygsdiametern. Detta passar stela maskiner och verktyg med kort räckvidd, och det kräver en styv uppställning eftersom belastningen på kanten är hög.

Efterbehandling är annorlunda. Behåll det radiella ingreppsljuset, runt 5 till 8 procent av diametern, kör fullt djup i ett pass där det är möjligt och mata tillräckligt snabbt så att kanten fortsätter att skära i stället för att polera väggen. Kontrollera också spindeleffekten innan du jagar den övre änden av diagrammet, eftersom grovbearbetning av aluminium vid höga metallavverkningshastigheter kan stanna en liten spindel långt innan verktyget belastas.

Kylvätska och spån evakuering

Aluminium behöver inte översvämningskylvätska för att överleva, men det behöver alltid ett sätt för spånet att lämna snittet. Tryckluft eller ett dimmasystem klarar det mesta fräsarbetet, håller arbetsområdet synligt och undviker termisk chock och röra av kraftig översvämningskylvätska. Översvämningskylvätska förblir användbar för djupa fickor, fickor med dålig åtkomst och alla operationer där spån annars skulle recirkulera under fräsen.

Den praktiska regeln är enkel: om marker är synliga på golvet och inte i fickan efter varje pass fungerar din evakuering. Om du ser att spån skärs om, hör en förändring i ljudet eller märker att finishen försämras mot slutet av en passning, stoppa och fixa bort spånborttagningen innan du rör matnings- och hastighetsvärdena.

Felsökning: Läschips, ljud och finish

De flesta aluminiumproblem meddelar sig själva innan delen skrotas. Tabellen nedan kartlägger de vanliga symtomen till den justering som åtgärdar dem snabbast.

En vana skiljer butiker som sällan bryter fräsar från butiker som bryter dem varje vecka: de ändrar en variabel i taget och lyssnar på skäret efter varje byte. Två justeringar på en gång gör det omöjligt att veta vilken som hjälpte.

Vanliga frågor

Vilket varvtal ska jag köra en kvarts-tums pinnfräs i 6061?

Vid en skärhastighet på 500 till 800 SFM, fungerar en kvartstumsfräs till ungefär 7600 till 12000 RPM. Kontrollera först maskingränsen, koppla sedan ihop spindelhastigheten med en spånbelastning på 0,002 till 0,004 tum per tand, vilket ger en matning på bordet runt 30 till 95 IPM beroende på antalet räfflor.

Behöver jag kylvätska vid fräsning av aluminium?

Inte alltid. Luftblästring eller smörjning med minsta kvantitet klarar de flesta fräsjobb och håller spån i rörelse, medan översvämningskylvätska är värt röran i djupa fickor, vid borrning och där spån annars skulle skäras om.

Varför fastnar aluminiumspån på min fräs?

Nästan alltid för att spånbelastningen är för liten eller att skäreggen inte längre är vass. Kanten skaver istället för att klippa, trycksvetsar aluminium till räfflorna och den uppbyggda kanten växer tills finishen misslyckas eller verktyget går sönder.

Kan jag använda samma flöden och hastigheter för 7075 och 6061?

Börja lägre i 7075. Den är starkare och mindre förlåtande mot aggressivt engagemang, så börja nära 400 SFM med en måttlig spånbelastning och öka först efter att snittet låter stabilt och spånen lossnat rena och silverfärgade.

Aluminiummatningar och -hastigheter är i slutändan en utgångspunkt, inte ett fast svar, eftersom varje maskin, hållare och arbetsstycke har sin egen uppfattning om vad som fungerar. Diagrammet tar dig snabbt in i rätt intervall, formlerna håller dig ärlig och ljudet av snittet berättar resten. Den kombinationen är hur våra applikationsingenjörer närmar sig varje aluminiumjobb som kommer genom fabriken, och det är den snabbaste vägen till en stabil process som håller tolerans körning efter körning.