Obróbka skrawaniem często napotyka na problemy, takie jak powolny postęp, rosnące koszty i zużywające się narzędzia. Wielu inżynierów i kierowników zakładów stara się przyspieszyć pracę, ale obawiają się utraty jakości części. Być może spotkałeś się z terminem "SFM" na spotkaniu lub podczas przeglądania instrukcji obsługi maszyny. Nie zwróciłeś na to większej uwagi. Być może nawet zastanawiasz się, czy jest to coś, co powinieneś wiedzieć.
Oto prawda - jeśli nie rozumiesz, co oznacza SFM, znacznie trudniej będzie Ci w pełni wykorzystać swoje maszyny. Wiedza o tym, jak to działa, może pomóc w szybszym cięciu, ochronie narzędzi i utrzymaniu kosztów pod kontrolą. Oto jasne wprowadzenie do SFM i jej powiązań z podstawami obróbki skrawaniem.
Czym jest SFM w obróbce skrawaniem?
SFM oznacza "stopy powierzchni na minutę". Mierzy ona, jak szybko krawędź tnąca narzędzia przesuwa się po powierzchni materiału. Prędkość ta zależy od tego, jak szybko obraca się narzędzie i jak jest duże.
Pomyśl o tym w ten sposób: jeśli narzędzie tnące obraca się zbyt wolno, cięcie może nie być czyste. Jeśli obraca się zbyt szybko, narzędzie może się przegrzać lub szybko zużyć. SFM podaje liczbę, która pomaga znaleźć odpowiednią prędkość.
Liczba ta jest pomocna przy wyborze prędkości dla frezarek, tokarek lub wierteł. Dotyczy ona zarówno narzędzia, jak i materiału. Różne materiały wymagają różnych SFM, aby dobrze ciąć i uniknąć problemów.
Dlaczego SFM ma znaczenie w obróbce skrawaniem？
Odpowiedni SFM zapewnia dłuższą ostrość narzędzi i gładsze wykończenie. Pomaga również uniknąć przegrzania, wibracji i niskiej jakości części. Używanie niewłaściwego SFM może spowodować stratę czasu, uszkodzenie części i szybkie zużycie narzędzi.
Każda kombinacja materiału i narzędzia ma zalecany zakres SFM. Trzymanie się tego zakresu pomaga zachować spójność. Obniża to również koszty produkcji i wymiany narzędzi.
Obrabiarki używają SFM do ustawiania prawidłowej prędkości wrzeciona (RPM). Dostosowują ją w oparciu o rozmiar narzędzia i rodzaj materiału. Dzięki temu obróbka jest bezpieczniejsza i bardziej niezawodna.
Podstawy stóp powierzchni na minutę
SFM pomaga operatorom maszyn wybrać, jak szybko narzędzie powinno poruszać się po materiale. Ta sekcja opisuje, co to oznacza i jak jest używane w hali produkcyjnej.
Definiowanie SFM w kategoriach praktycznych
SFM pokazuje, jak daleko krawędź tnąca narzędzia przesuwa się po powierzchni w ciągu jednej minuty. Jednostka wyrażona jest w stopach na minutę. Jest ona oparta na szybkości obracania się narzędzia i jego wielkości.
Na przykład, jeśli używasz narzędzia o dużej średnicy, pokryje ono większą powierzchnię przy tych samych obrotach niż narzędzie o małej średnicy. SFM pomaga dopasować ruch narzędzia do zadania i materiału.
Jest to sposób na kontrolowanie prędkości skrawania za pomocą rzeczywistych liczb. Maszyniści używają wykresów SFM lub wzorów, aby wybrać odpowiednią prędkość dla każdego narzędzia i materiału.
Jak SFM odnosi się do prędkości cięcia？
Prędkość skrawania to szybkość, z jaką materiał styka się z narzędziem skrawającym. SFM to jeden ze sposobów pomiaru tej prędkości. Skupia się ona na punkcie styku powierzchni, w którym narzędzie dotyka części.
Jeśli SFM jest zbyt wysoka, narzędzie może się zużyć lub ulec awarii. Jeśli jest zbyt niska, cięcie może być szorstkie lub powolne. Dobra SFM oznacza lepszą kontrolę wiórów, lepsze wykończenie powierzchni i dłuższą żywotność narzędzia.
Prędkość cięcia jest kluczowa w obu przypadkach obrócenie I przemiał. SFM ułatwia porównywanie prędkości cięcia między maszynami i zadaniami.
Różnice między SFM a RPM
SFM i RPM są ze sobą powiązane, ale nie są tym samym. SFM mierzy, jak szybko narzędzie porusza się po powierzchni materiału. RPM to prędkość obrotowa narzędzia w ciągu jednej minuty.
SFM zależy zarówno od prędkości obrotowej, jak i średnicy narzędzia. Większe narzędzie wymaga mniejszej liczby obrotów, aby osiągnąć taką samą prędkość SFM. Mniejsze narzędzie wymaga większej liczby obrotów, aby osiągnąć tę samą prędkość.
Tak więc, gdy zmieniasz narzędzia, musisz dostosować prędkość obrotową, aby zachować tę samą SFM. Dlatego też operatorzy maszyn obliczają obie wartości przed rozpoczęciem cięcia.
Jak obliczyć SFM？
Aby wykorzystać SFM w prawdziwej pracy, musisz wiedzieć, jak go obliczyć. Ta część wyjaśnia formułę, potrzebne dane wejściowe i jak upewnić się, że liczby są prawidłowe.
Wzór na SFM
Standardowa formuła SFM to:
SFM = (π × średnica narzędzia × RPM) ÷ 12
Daje to prędkość powierzchni w stopach na minutę. Używasz π (około 3,1416), ponieważ masz do czynienia z ruchem okrężnym narzędzia.
Wzór ten pomaga określić, jak szybko krawędź tnąca porusza się po zewnętrznej powierzchni narzędzia.
Kluczowe zmienne: Średnica i prędkość obrotowa
We wzorze SFM występują dwie główne zmienne: średnica narzędzia i prędkość obrotowa wrzeciona (RPM).
- Średnica to rozmiar narzędzia na krawędzi tnącej, zwykle w calach.
- RPM to liczba obrotów narzędzia w ciągu jednej minuty.
Obie wartości współdziałają ze sobą. Większa średnica oznacza większą powierzchnię na obrót. Wyższa prędkość obrotowa zwiększa liczbę obrotów na minutę. Zmiana jednej z tych wartości wpływa na SFM.
Jednostki miary
SFM jest mierzony w stóp na minutę.
Aby formuła działała:
- Średnica narzędzia musi być podana w calach
- RPM to zawsze obroty na minutę
- Podziel przez 12, aby zamienić cale na stopy (ponieważ stopa ma 12 cali).
Przed wykonaniem obliczeń upewnij się, że wszystkie jednostki są prawidłowe. Jeśli pomylisz cale i milimetry, wynik będzie nieprawidłowy. Zawsze dokładnie sprawdzaj wprowadzone dane.
Jak przekonwertować SFM na RPM?
Czasami użytkownik zna żądaną wartość SFM, ale musi znaleźć prawidłową prędkość obrotową dla swojej maszyny. W tej sekcji pokazano, jak odwrócić wzór SFM i uzyskać prawidłową prędkość obrotową wrzeciona.
Aby przeliczyć SFM na RPM, należy użyć poniższego wzoru:
RPM = (SFM × 12) ÷ (π × średnica narzędzia)
Daje to prędkość wrzeciona w obrotach na minutę.
Potrzebne są dwie rzeczy:
- Docelowa SFM dla ciętego materiału
- Średnica narzędzia w calach
Ta formuła pomaga prawidłowo ustawić maszynę. Zapobiega używaniu niewłaściwej prędkości, co może spowodować zużycie narzędzi lub uszkodzenie części.
Załóżmy, że zalecana SFM wynosi 300, a narzędzie ma średnicę 1 cala. Następnie:
RPM = (300 × 12) ÷ (3,1416 × 1)
RPM ≈ 1146
Tak więc wrzeciono należy ustawić na około 1146 obr. Użyj kalkulatora lub wykresu SFM, aby zaoszczędzić czas podczas częstego wykonywania tej czynności.
SFM według materiału obrabianego przedmiotu
Różne materiały wymagają różnych prędkości cięcia. W tej sekcji przedstawiono typowe wartości SFM dla popularnych materiałów oraz wpływ twardości na te wartości.
Idealny SFM do aluminium, stali, tytanu i tworzyw sztucznych
Każdy materiał ma zalecany zakres SFM. Wartości te pomagają zrównoważyć prędkość skrawania, trwałość narzędzia i wykończenie części.
- Aluminium: 300 do 1 000 SFM
Aluminium jest miękkie i łatwo się tnie. Można używać dużych prędkości bez uszkadzania narzędzia.
- Stal miękka: 100 do 300 SFM
Stal jest sztywniejsza niż aluminium. Wymaga wolniejszych prędkości, aby uniknąć gromadzenia się ciepła i zużycia narzędzia.
- Stal nierdzewna: 50 do 200 SFM
Stal nierdzewna jest wytrzymała i szybko się utwardza. Niższa wartość SFM pomaga zmniejszyć naprężenia i wydłużyć żywotność narzędzia.
- Tytan: 30 do 70 SFM
Tytan jest mocny, ale trudny do cięcia. Wymaga niskich prędkości, aby kontrolować ciepło i uniknąć awarii narzędzia.
- Tworzywa sztuczne: 500 do 1500 SFM
Tworzywa sztuczne są bardzo zróżnicowane. Miękkie tworzywa sztuczne radzą sobie z dużymi prędkościami, ale twarde lub wypełnione tworzywa sztuczne mogą wymagać wolniejszych prędkości, aby zapobiec stopieniu lub odpryskom.
Są to ogólne zakresy. Aby uzyskać dokładniejsze dane, należy zawsze sprawdzić specyfikację narzędzia i materiału.
Dostosowanie SFM na podstawie twardości materiału
Twardsze materiały wymagają wolniejszego SFM. Bardziej miękkie materiały mogą wymagać wyższej SFM. Ta zasada pomaga uniknąć uszkodzenia narzędzia i nagrzewania się.
Na przykład, cięcie stali hartowanej z wysoką SFM może szybko stępić narzędzie. Cięcie miękkiego aluminium przy niskiej SFM może spowodować słabe wykończenie i długi czas cyklu.
Powłoka narzędzia i rodzaj materiału również mają znaczenie. Narzędzia z węglików spiekanych pozwalają na wyższą SFM. Narzędzia ze stali szybkotnącej mogą wymagać niższej SFM dla tego samego materiału.
Dostosuj SFM na podstawie:
- Twardość materiału
- Materiał narzędzia
- Możliwości maszyny
Zacznij od dolnej granicy zakresu, a następnie zwiększaj, jeśli cięcie jest czyste, a narzędzie pozostaje chłodne.
SFM a prędkość posuwu
SFM i prędkość posuwu współpracują ze sobą podczas skrawania. W tej sekcji wyjaśniono, w jaki sposób oddziałują one na siebie i jak je zrównoważyć, aby uzyskać lepsze wyniki obróbki.
Zrozumienie zależności między prędkością a posuwem
SFM kontroluje prędkość krawędzi narzędzia w materiale. Prędkość posuwu to szybkość, z jaką narzędzie porusza się w materiale.
Jeśli SFM jest zbyt wysoka, a posuw zbyt niski, narzędzie może się ocierać zamiast ciąć. Jeśli posuw jest zbyt wysoki, a SFM zbyt niska, narzędzie może się wyszczerbić lub przeciążyć.
Oba narzędzia muszą pasować do siebie, aby uzyskać czyste cięcie i dobry przepływ wiórów. Niedopasowanie może prowadzić do zużycia narzędzia, słabego wykończenia powierzchni lub naprężeń maszyny.
Równoważenie SFM z posuwem na ząb lub obrót
Prędkość posuwu jest często podawana jako:
- Posuw na ząb (FPT) do frezowania
- Posuw na obrót (IPR) do obracania
Aby obliczyć pełną prędkość posuwu:
Prędkość posuwu = RPM × liczba zębów × FPT
Do obracania:
Prędkość posuwu = RPM × IPR
Znając SFM i wykorzystując ją do uzyskania RPM, można następnie obliczyć prędkość posuwu. Celem jest dopasowanie posuwu do SFM, aby narzędzie cięło, a nie ocierało się lub przeciążało.
Wyższa SFM zwykle oznacza wyższą prędkość posuwu. Posuw musi jednak mieścić się w granicach możliwości narzędzia i maszyny.
Kiedy nadać priorytet jednemu nad drugim？
Jeśli wykończenie powierzchni ma krytyczne znaczenie, należy rozpocząć od ustawienia SFM. Niższy posuw przy prawidłowej SFM zapewnia gładszą powierzchnię.
Jeśli prędkość produkcji ma większe znaczenie, należy skupić się na prędkości posuwu. Użyj najwyższego posuwu, jaki może obsłużyć narzędzie i część, a następnie dostosuj SFM.
Należy stale monitorować zużycie narzędzia i kształt wiórów. Jeśli wióry są zbyt delikatne lub sproszkowane, posuw może być zbyt mały. Jeśli wióry są grube, a narzędzie odpryskuje, posuw może być zbyt duży.
Wpływ SFM na wydajność obróbki
SFM ma bezpośredni wpływ na wydajność narzędzi, części i maszyn. W tej sekcji przyjrzymy się temu, jak zmienia ona trwałość narzędzia, wykończenie powierzchni, ciepło i kontrolę wiórów.
Wpływ na żywotność narzędzia
SFM ma znaczący wpływ na trwałość narzędzi. Jeśli SFM jest zbyt wysoka, krawędź narzędzia zbytnio się nagrzewa i szybciej zużywa. Jeśli jest zbyt niska, narzędzie może trzeć zamiast ciąć, co również powoduje zużycie.
Utrzymanie właściwego zakresu SFM pomaga narzędziom ciąć czysto. Zmniejsza to ryzyko odprysków lub złamań. Pozwala także uniknąć konieczności ciągłej wymiany narzędzi, oszczędzając czas i pieniądze.
Używasz narzędzi powlekanych? Często pozwalają one na wyższą SFM, ale tylko wtedy, gdy usuwanie wiórów i chłodzenie są pod kontrolą.
Wpływ na wykończenie powierzchni
Odpowiednia wartość SFM pomaga tworzyć gładkie powierzchnie. Jeśli SFM jest zbyt wysoka, cięcie może być szorstkie z powodu wibracji lub ugięcia narzędzia. Jeśli jest zbyt niska, narzędzie może pozostawiać ślady lub nierówne krawędzie.
Stabilny SFM utrzymuje narzędzie w prawidłowym położeniu. Narzędzie tnie, a nie ciągnie. Sprawia to, że wykończenie jest czystsze i bardziej spójne, szczególnie w przypadku drobnych elementów.
W większości przypadków wyższa SFM przy niższym posuwie daje lepsze wyniki powierzchniowe, ale nadal należy trzymać się bezpiecznych limitów.
Rola w wytwarzaniu ciepła i kontroli chipów
Wyższa SFM zwiększa ciepło na krawędzi skrawającej. Ciepło zmiękcza narzędzie i materiał, co może spowodować uszkodzenie narzędzia lub słabe cięcie. Można to ograniczyć, stosując chłodziwa lub wybierając lepsze powłoki narzędzi.
SFM zmienia również sposób łamania i spływania wiórów. Przy prawidłowej SFM wióry są małe i czysto się zwijają. Przy niewłaściwej SFM wióry mogą się przyklejać, zatykać lub tworzyć długie ciągi, które uszkadzają część.
SFM i ograniczenia maszyny
Nawet jeśli obliczenia matematyczne wyglądają poprawnie, maszyna może nie być w stanie ich wykonać. Ta sekcja wyjaśnia, w jaki sposób ograniczenia maszyny wpływają na wybory SFM i co zrobić, gdy teoria i rzeczywistość nie pasują do siebie.
Ograniczenia maksymalnej prędkości obrotowej i mocy wrzeciona
Każda maszyna ma limit maksymalnej prędkości obrotowej i mocy wrzeciona. Jeśli obliczona prędkość obrotowa dla żądanej SFM jest zbyt wysoka, maszyna może jej nie osiągnąć.
Na przykład, małe narzędzia wymagają wysokich obrotów, aby osiągnąć właściwą SFM. Jednak niektóre maszyny osiągają maksymalną prędkość 6000 lub 8000 obr/min. Może to wymusić pracę poniżej idealnej wartości SFM.
Moc wrzeciona również ma znaczenie. Wysoka prędkość skrawania przy dużych narzędziach lub twardych materiałach może wymagać większego momentu obrotowego niż może zapewnić maszyna. Zbyt szybka praca bez wystarczającej mocy może spowodować zatrzymanie wrzeciona lub uszkodzenie silnika.
Kiedy obniżyć SFM dla bezpieczeństwa？
Obniżenie SFM może zmniejszyć zużycie narzędzia, ciepło i wibracje. To mądry wybór, gdy:
- Słychać drgania lub widać ślady narzędzi
- Materiał jest skomplikowany lub niespójny
- Narzędzie jest długie lub cienkie i może się odchylać
- Konfiguracja jest niestabilna lub mocowanie części jest słabe
Bezpieczeństwo jest najważniejsze. Jeśli nie masz pewności, zacznij od niższej wartości SFM i stopniowo ją zwiększaj. Wióry powinny być krótkie, krawędzie czyste, a narzędzie chłodne.
Możliwości obrabiarki a obliczenia teoretyczne
Wzory na SFM i RPM podają idealne wartości. Maszyny mają jednak swoje ograniczenia - limity obrotów, spadki mocy przy wysokich prędkościach i problemy ze sztywnością.
Liczby teoretyczne pomagają w planowaniu, ale rzeczywiste cięcie powinno odpowiadać mocnym stronom maszyny. Zawsze testuj drobne cięcia, słuchaj maszyny i sprawdzaj kształt wiórów oraz zużycie narzędzia.
Ponadto starsze maszyny mogą nie utrzymywać wąskich tolerancji przy dużych prędkościach. W takich przypadkach nieznaczne zmniejszenie SFM może zapewnić bardziej stabilne, powtarzalne wyniki.
SFM w Obróbka CNC
W pracy CNC, SFM jest czymś więcej niż tylko liczbą - staje się częścią programu. W tej sekcji omówiono, w jaki sposób SFM pasuje do kodu G i jak oprogramowanie może pomóc w jego prawidłowym ustawieniu.
Programowanie SFM w G-Code
Maszyny CNC nie odczytują SFM bezpośrednio. Używają one obrotów na minutę, które są obliczane na podstawie SFM przy użyciu średnicy narzędzia. Większość programistów oblicza SFM na RPM przed napisaniem kodu.
Prędkość wrzeciona wprowadza się za pomocą G97 (stała prędkość obrotowa) lub G96 (stała prędkość powierzchniowa) w kodzie G.
- G96 ustawia maszynę tak, aby utrzymywała stałą SFM. Automatycznie dostosowuje prędkość obrotową w oparciu o pozycję i średnicę narzędzia.
- G97 ustawia stałą prędkość obrotową. Nie zmienia się ona podczas cięcia, nawet jeśli zmienia się średnica.
Przykład:
G96 S250 M03 (zestaw 250 SFM, wrzeciono włączone)
Jest to przydatne w przypadku prac tokarskich, w których zmienia się średnica. Maszyna dostosowuje prędkość obrotową, aby utrzymać stałą prędkość powierzchni.
W przypadku frezowania większość osób korzysta z G97, ręcznie oblicza prędkość obrotową i wprowadza ją do programu.
Narzędzia programowe do optymalizacji SFM
Wiele systemów CAM i kalkulatorów pomaga ustawić właściwą SFM. Użytkownik wprowadza rozmiar narzędzia, materiał i specyfikacje maszyny. Oprogramowanie sugeruje prędkości i posuwy w oparciu o standardowe dane skrawania.
Popularne narzędzia obejmują:
- Aplikacje producentów narzędzi (np. Kennametal, Sandvik)
- Oprogramowanie CAM, takie jak Fusion 360, Mastercam lub SolidCAM
- Kalkulatory SFM online
Narzędzia te pomagają uniknąć zgadywania. Poprawiają dokładność i redukują liczbę prób i błędów na hali produkcyjnej. Niektóre z nich aktualizują nawet posuwy w czasie rzeczywistym w oparciu o zużycie narzędzia lub geometrię części.
Wnioski
SFM, czyli Surface Feet per Minute, to kluczowy element obróbki skrawaniem. Informuje o tym, jak szybko narzędzie tnące przesuwa się po powierzchni materiału. SFM pomaga zrównoważyć prędkość skrawania, trwałość narzędzia, wykończenie powierzchni i ciepło. Właściwa wartość SFM zależy od rozmiaru narzędzia, rodzaju materiału i ograniczeń maszyny. Służy do obliczania prędkości obrotowej i posuwu, a także odgrywa istotną rolę w programowaniu CNC i kontroli wiórów.
Potrzebujesz pomocy w wyborze odpowiednich prędkości skrawania do następnego projektu obróbki skrawaniem? Skontaktuj się z naszym zespołem-Jesteśmy tutaj, aby wspierać Twoje cele produktowe za pomocą szybkich i niezawodnych rozwiązań produkcyjnych.
Hej, jestem Kevin Lee
Przez ostatnie 10 lat byłem zanurzony w różnych formach produkcji blach, dzieląc się tutaj fajnymi spostrzeżeniami z moich doświadczeń w różnych warsztatach.
Skontaktuj się z nami
Kevin Lee
Mam ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w produkcji blach, specjalizując się w cięciu laserowym, gięciu, spawaniu i technikach obróbki powierzchni. Jako dyrektor techniczny w Shengen, jestem zaangażowany w rozwiązywanie złożonych wyzwań produkcyjnych i napędzanie innowacji i jakości w każdym projekcie.
