Quando si lavora acciaio, ghisa, stampi di grandi dimensioni o altri pezzi difficili, la potenza della macchina CNC diventa un'importante considerazione di acquisto.

Ma scegliere una macchina CNC per tagli pesanti non è così semplice come acquistare la macchina con la potenza del mandrino più elevata.

Una macchina con un mandrino da 30 kW non è automaticamente migliore per ogni applicazione di taglio pesante-rispetto a una macchina con un mandrino da 20 kW.

Le prestazioni di taglio effettive dipendono da diversi fattori che interagiscono:

• Potenza del mandrino
• Coppia del mandrino
• Velocità di taglio
• Diametro dell'utensile
• Profondità di taglio
• Impegno radiale
• Velocità di avanzamento
• Tasso di rimozione del materiale
• Rigidità della macchina
• Stabilità dell'utensile e del bloccaggio del pezzo

Per gli acquirenti che confrontano un centro di lavoro CNC, la domanda più utile è:

Quanto carico di taglio richiede effettivamente il mio processo di produzione e la macchina può mantenere tale carico in modo continuo?

Questa è la base per scegliere la giusta potenza della macchina CNC.

1. Cosa significa effettivamente la potenza della macchina CNC?

Quando un produttore di macchine CNC elenca la potenza del mandrino, il numero normalmente si riferisce alla potenza disponibile dal mandrino della macchina.

Può essere espresso in:

kW

HP

Ad esempio, un mandrino può essere specificato come:

18,5 kW

O:

25 CV

Ma la sola potenza nominale non indica le prestazioni della macchina durante il taglio pesante.

Devi anche sapere:

A quale velocità del mandrino è disponibile la potenza nominale

Coppia massima del mandrino

Potenza continua e di breve-durata

Curva di coppia

Gamma di velocità del mandrino

Questa distinzione è importante perché il taglio pesante spesso avviene a velocità del mandrino relativamente basse o moderate.

Un mandrino che fornisce potenza elevata solo a regimi molto elevati potrebbe non fornire le stesse prestazioni pratiche di un mandrino con una coppia elevata a bassa-velocità.

2. La potenza e la coppia del mandrino sono diverse

Questo è uno dei punti più importanti quando si seleziona una macchina CNC per il taglio pesante.

La potenza descrive la velocità con cui il lavoro può essere eseguito.

La coppia descrive la forza di rotazione disponibile sul mandrino.

La relazione può essere espressa come:

P = T × n / 9550

Dove:

P=potenza del mandrino in kW

T=coppia del mandrino in N·m

n=velocità del mandrino in giri/min

Ciò significa che a velocità del mandrino inferiori, una macchina può richiedere una coppia notevole per mantenere il carico di taglio desiderato.

Ad esempio, la sgrossatura pesante con una fresa di grandi dimensioni può funzionare a un numero di giri relativamente basso ma richiede una coppia significativa del mandrino.

Questo è il motivo per cui un acquirente non dovrebbe mai confrontare la potenza della macchina CNC senza controllare la coppia del mandrino.

3. Perché il solo kW massimo può essere fuorviante

Consideriamo due macchine CNC.

Macchina A

Potenza massima del mandrino: 22 kW

Velocità massima: 18.000 giri/min

Coppia moderata a bassa-velocità

Macchina B

Potenza massima del mandrino: 18,5 kW

Velocità massima: 12.000 giri/min

Coppia a bassa-velocità più elevata

Se la vostra produzione prevede principalmente la rimozione di grandi quantità di acciaio da parte di frese di grandi dimensioni, la macchina B potrebbe avere caratteristiche più rilevanti per l'applicazione.

Ciò non significa che una macchina sia universalmente migliore.

Ciò significa che la potenza massima del mandrino e il numero di giri massimo devono essere valutati rispetto al processo di taglio.

Per le lavorazioni pesanti, la curva della coppia può essere più informativa del numero kW principale.

4. Cos'è il taglio pesante?

"Taglio pesante" può significare cose diverse a seconda dell'applicazione.

Generalmente comporta carichi di taglio più elevati causati da combinazioni di:

Grande profondità di taglio

Ampio impegno radiale

Grande diametro dell'utensile

Velocità di avanzamento elevata

Materiali difficili-da-lavorare a macchina

Elevato tasso di rimozione del materiale

Ad esempio, la sgrossatura di un componente di acciaio di grandi dimensioni con una fresa da 63 mm a una notevole profondità di taglio è un'applicazione molto diversa dalla finitura di un alloggiamento in alluminio con una fresa da 10 mm.

Entrambi sono fresatura CNC.

Solo uno può richiedere una coppia del mandrino e una potenza della macchina sostanziali.

Pertanto, prima di selezionare la potenza della macchina CNC, definisci cosa significa taglio pesante per la tua produzione.

5. Il materiale ha un effetto diretto sulla potenza della macchina richiesta

Materiali diversi generano carichi di taglio diversi.

Alluminio

L'alluminio può spesso essere lavorato a velocità di taglio relativamente elevate.

Il requisito principale potrebbe essere un'elevata velocità di rimozione del materiale piuttosto che una coppia estrema del mandrino.

Un mandrino ad alta-velocità può quindi essere prezioso, in particolare con utensili più piccoli.

Acciaio al carbonio

L'acciaio generalmente richiede una forza di taglio maggiore rispetto all'alluminio.

Per la sgrossatura pesante, la coppia del mandrino e la rigidità della macchina diventano più importanti.

Acciaio inossidabile

L'acciaio inossidabile può creare carichi di taglio e calore significativi.

La geometria dell'utensile, la velocità di taglio, il refrigerante e l'evacuazione dei trucioli influenzano tutti le prestazioni della macchina richieste.

Ghisa

La ghisa può generare usura abrasiva dell'utensile e notevoli carichi di taglio a seconda della qualità e del funzionamento.

Per le fusioni di grandi dimensioni, la rigidità della macchina e la coppia del mandrino possono diventare fattori importanti.

La corretta potenza della macchina CNC dipende quindi sia dal materiale che dalle condizioni di taglio.

6. Il diametro dell'utensile modifica i requisiti di potenza

Una taglierina più grande può rimuovere più materiale per giro, ma modifica anche il carico di taglio sul mandrino.

Ad esempio, confronta:

Fresa da 12 mm

con:

Fresa frontale da 63 mm

La fresa da 63 mm può essere utilizzata per un'elevata asportazione di materiale durante la sgrossatura, ma può generare forze di taglio notevolmente maggiori.

Ciò significa che selezionare il mandrino di una macchina CNC solo in base al numero di giri massimo può essere fuorviante.

Una taglierina di grandi dimensioni può funzionare a un numero di giri molto più basso richiedendo una coppia notevole.

Per lavorazioni pesanti considerare sempre:

Diametro utensile + velocità di taglio + profondità di taglio + impegno radiale

insieme.

7. Il tasso di rimozione del materiale è un modo migliore di pensare alla potenza di taglio

Un modo utile per valutare il taglio pesante è attraverso il tasso di rimozione del materiale (MRR).

Un calcolo di fresatura semplificato è:

MRR=Ap × Ae × Vf

Dove:

Ap=profondità di taglio assiale

Ae=larghezza radiale di taglio

Vf=velocità di avanzamento

All’aumentare di questi valori aumenta la quantità di materiale rimosso al minuto.

Anche la potenza di taglio richiesta aumenta in base al materiale e alle condizioni di taglio.

Questo è il motivo per cui una macchina che funziona bene con passate di finitura poco profonde può avere difficoltà con una sgrossatura aggressiva.

Quando si acquista un centro di lavoro CNC è quindi utile fornire al costruttore della macchina le proprie caratteristiche:

Diametro dell'utensile

Profondità di taglio

Impegno radiale

Velocità di avanzamento

Materiale

piuttosto che dire semplicemente:

"Abbiamo bisogno di una macchina potente."

8. Il taglio pesante richiede più della sola potenza del mandrino

Un errore di acquisto comune è dare per scontato che l'aumento della potenza del mandrino risolva ogni problema di taglio-pesante.

Non è così.

Anche il taglio pesante richiede sufficienti:

Rigidità della macchina

La struttura della macchina deve resistere alle forze di taglio.

Rigidità del mandrino

Il mandrino e i cuscinetti devono rimanere stabili sotto carico.

Portautensili

Il portautensile deve trasmettere la coppia senza eccessiva eccentricità o movimento.

Tenuta del lavoro

L'attrezzatura deve trattenere saldamente il pezzo.

Tavolo e struttura

La macchina deve supportare le forze di taglio senza vibrazioni eccessive.

Se la struttura della macchina non è sufficientemente rigida, l'aggiunta della potenza del mandrino può semplicemente rendere la macchina in grado di applicare più forza senza migliorare la stabilità di taglio.

Questo è il motivo per cui la rigidità delle macchine CNC è una parte importante nella scelta delle macchine da taglio pesanti-.

9. Come sapere se la tua macchina ha abbastanza potenza

Un approccio pratico consiste nell'iniziare con le condizioni di lavorazione esistenti.

Documentazione:

Materiale del pezzo

Diametro dell'utensile

Velocità di taglio

Velocità di avanzamento

Profondità assiale di taglio

Impegno radiale

Carico del mandrino

Tempo di taglio

Durata dell'utensile

Se la macchina raggiunge frequentemente un carico del mandrino molto elevato durante le normali operazioni di sgrossatura, è possibile che si stia lavorando vicino alla capacità pratica del mandrino.

Ma non concludere subito che hai bisogno di un mandrino più grande.

Un carico elevato sul mandrino può anche essere causato da:

Profondità di taglio eccessiva

Impegno radiale eccessivo

Utensili opachi

Geometria dell'utensile scadente

Velocità di avanzamento errata

Deflessione dell'utensile

Tentenimento del lavoro debole

La causa dovrebbe essere identificata prima di selezionare una macchina CNC più potente.

10. Il carico del mandrino è un utile indicatore di produzione

Le moderne macchine CNC normalmente forniscono informazioni sul-carico del mandrino attraverso il sistema di controllo.

Durante il taglio pesante, gli operatori possono monitorare se il mandrino si sta avvicinando al limite di carico pratico.

Ad esempio, se una macchina funziona ripetutamente vicino al carico massimo del mandrino durante la normale produzione, ciò potrebbe indicare che la macchina è sottodimensionata per il processo.

Tuttavia, un breve carico di punta è diverso da un carico pesante continuo.

Questa distinzione è importante.

Una macchina può tollerare un aumento temporaneo del carico pur non essendo adatta alla lavorazione continua a carico elevato-.

Quando si confrontano le specifiche della macchina CNC, chiedere se la potenza del mandrino indicata è:

Potenza nominale

Massima potenza

Potenza continua

Potenza di picco-di breve durata

Ciò può evitare malintesi durante l'acquisto della macchina.

11. La potenza continua è importante per i cicli di sgrossatura lunghi

Supponiamo che uno stampo richieda diverse ore di lavorazione grossolana.

La macchina deve mantenere condizioni di taglio stabili durante tutta l'operazione.

Una specifica del mandrino che sembra impressionante sulla carta potrebbe non fornire le stesse prestazioni pratiche in condizioni di carico continuo.

Per la lavorazione pesante a cicli-lunghi, valutare:

Potenza continua del mandrino

Coppia continua

Raffreddamento del mandrino

Progettazione dei cuscinetti

Rigidità della macchina

Stabilità termica

Ciò è particolarmente importante per gli ambienti di produzione in cui i cicli di sgrossatura vengono eseguiti ripetutamente durante il giorno.

Un produttore di macchine CNC dovrebbe essere in grado di fornire informazioni pertinenti sulle prestazioni del mandrino per applicazioni di taglio pesanti-.

12. Requisiti di alimentazione per frese a spianare di grandi dimensioni

Le frese per spianatura di grandi dimensioni sono un esempio comune in cui gli acquirenti devono guardare oltre il numero di giri.

Una taglierina di grandi dimensioni può coprire rapidamente un'ampia superficie, ma può anche generare forze di taglio notevoli.

Supponiamo di lavorare una piastra di acciaio di grandi dimensioni utilizzando:

Fresa frontale da 63 mm

La macchina può funzionare a una velocità del mandrino relativamente moderata.

I fattori importanti diventano:

Profondità di taglio

Impegno radiale

Alimentazione per dente

Numero di inserti

Grado del materiale

Coppia del mandrino

Rigidità della macchina

Questo è il motivo per cui un mandrino ad alta-velocità non rende automaticamente una macchina adatta alla spianatura di grandi dimensioni.

Il mandrino deve avere la potenza e la coppia disponibili nell'intervallo in cui opera effettivamente la fresa.

13. Il taglio pesante nell'alluminio può essere diverso

Il taglio pesante non significa sempre un basso numero di giri.

L’alluminio è un buon esempio.

Grandi quantità di alluminio possono essere rimosse rapidamente perché le leghe di alluminio possono spesso supportare velocità di taglio relativamente elevate.

In questa situazione, la macchina potrebbe aver bisogno di:

Elevata velocità del mandrino

Potenza del mandrino adeguata

Elevata capacità di alimentazione

Efficace evacuazione del truciolo

Buona gestione del refrigerante o dell'aria

Un centro di lavoro CNC ad alta-velocità può quindi essere prezioso per la produzione di alluminio anche quando le forze di taglio sono inferiori rispetto alla lavorazione dell'acciaio pesante.

La macchina dovrebbe essere selezionata in base alla strategia di rimozione del materiale piuttosto che all'etichetta generale "taglio pesante".

14. Non dimenticare la velocità di avanzamento

La potenza del mandrino è strettamente collegata alla quantità di materiale rimosso dalla macchina al minuto.

Se aumenti:

Profondità di taglio

Larghezza di taglio

Velocità di avanzamento

la velocità di rimozione del materiale aumenta.

Ma se il mandrino non riesce a mantenere potenza e coppia sufficienti, la macchina potrebbe riscontrare:

Aumento del carico sul mandrino

Riduzione del numero di giri

Chiacchiere

Rottura dell'utensile

Finitura superficiale scadente

Pertanto, la potenza della macchina CNC deve essere valutata rispetto alla velocità di avanzamento e all'impegno di taglio che si intende effettivamente utilizzare.

15. La potenza della macchina e la durata dell'utensile sono collegate

Una maggiore potenza del mandrino non significa automaticamente una maggiore durata dell'utensile.

Se i parametri di taglio sono troppo aggressivi, l'usura dell'utensile può accelerare anche quando la macchina ha potenza sufficiente.

La durata dell'utensile dipende da:

Materiale

Velocità di taglio

Foraggio

Profondità di taglio

Geometria dell'utensile

Rivestimento dell'utensile

Liquido refrigerante

Stabilità della macchina

Una macchina rigida con potenza sufficiente consente all'utensile da taglio di funzionare più vicino ai parametri previsti.

Ciò può migliorare l’efficienza produttiva senza semplicemente aumentare la potenza del mandrino.

16. Di quanta potenza hai bisogno la macchina CNC?

Non esiste un numero di potenza universale del mandrino-per il "taglio pesante".

Ad esempio, un piccolo centro di lavoro utilizzato per componenti in acciaio può funzionare in modo efficace con un mandrino di circa -kW di potenza.

Una macchina per la produzione di stampi di grandi dimensioni-o un centro di lavoro a portale-per impieghi pesanti può richiedere una potenza sostanzialmente maggiore.

Il requisito corretto dipende dal processo.

Una valutazione pratica dovrebbe includere:

Materiale

↓

Diametro dell'utensile

↓

Velocità di taglio

↓

Profondità di taglio

↓

Impegno radiale

↓

Velocità di avanzamento

↓

Tasso di rimozione del materiale

↓

Potenza e coppia del mandrino richieste

Questo processo è molto più affidabile rispetto alla scelta di una macchina basata solo sui kW del mandrino.

17. Esempio: Sgrossatura dell'acciaio

Consideriamo un componente in acciaio che viene sgrossato-lavorato con una grande fresa in carburo.

Il processo richiede:

Grande diametro dell'utensile

Velocità del mandrino moderata

Profondità assiale significativa

Impegno radiale significativo

Velocità di avanzamento elevata

Questo è un classico caso in cui la coppia del mandrino e la rigidità della macchina diventano importanti.

Se la macchina ha un numero di giri massimo elevato ma una coppia insufficiente alla velocità di taglio richiesta, l'aumento della velocità del mandrino potrebbe non risolvere il problema.

La macchina necessita di potenza sufficiente nel luogo in cui la taglierina è effettivamente in funzione.

Questo è uno dei punti più importanti da discutere con un fornitore di macchine CNC.

18. Esempio: Sgrossatura ad alta-velocità dell'alluminio

Consideriamo ora un componente di alluminio di grandi dimensioni.

Il processo può utilizzare:

Elevata velocità del mandrino

Frese in metallo duro piccole o medie

Velocità di avanzamento elevata

Grande velocità di rimozione del materiale

In questo caso, la macchina può trarre vantaggio da un mandrino ad alta-velocità con potenza sufficiente nell'intervallo di giri/min più alto.

I requisiti del mandrino sono quindi molto diversi dalla sgrossatura dell'acciaio pesante.

Ciò illustra perché non esiste una risposta universale a:

"Quanti kW dovrebbe avere una macchina CNC?"

La risposta dipende da cosa si prevede che la macchina taglierà.

19. Le macchine verticali, orizzontali e a portale hanno requisiti di alimentazione diversi

Anche la configurazione della macchina influisce sulla discussione sulla potenza.

Centro di lavoro verticale

Un centro di lavoro verticale è ampiamente utilizzato per fresatura generale, foratura, componenti di stampi e parti meccaniche.

La potenza del mandrino appropriata dipende dalle dimensioni del pezzo e dalla strategia di taglio.

Centro di lavoro orizzontale

Un centro di lavoro orizzontale viene spesso utilizzato per la lavorazione di produzione e la lavorazione multi-faccia.

Le applicazioni-per impieghi gravosi possono trarre vantaggio da una forte coppia del mandrino e da un bloccaggio rigido del pezzo.

Centro di lavoro a portale

Un centro di lavoro a portale viene spesso selezionato per stampi di grandi dimensioni, matrici, componenti strutturali e pezzi di grandi dimensioni.

In questo caso, la potenza del mandrino deve essere considerata insieme a:

Tavolo di grandi dimensioni

Rigidità della macchina

Rigidità strutturale

Peso del pezzo

Cicli di taglio lunghi

La gamma di centri di lavoro a portale di Dabai comprende macchine di grande-formato destinate a pezzi sostanzialmente più grandi, quindi la selezione del mandrino dovrebbe essere valutata insieme all'area di lavoro della macchina e al design strutturale.

20. Dovresti sempre scegliere la macchina CNC-con la massima potenza?

Non necessariamente.

Il sovradimensionamento del mandrino può aumentare il costo di acquisto senza fornire vantaggi produttivi significativi.

Se la tua lavorazione normale utilizza:

Piccoli strumenti

Tagli leggeri

Alluminio

Operazioni di finitura

un mandrino-di potenza molto elevata potrebbe non migliorare proporzionalmente la produttività.

Se invece la vostra produzione prevede:

Componenti in acciaio di grandi dimensioni

Frese di grandi dimensioni

Sgrossatura profonda

Elevati tassi di rimozione del materiale

Cicli di taglio continui lunghi

una potenza insufficiente del mandrino può diventare una seria limitazione.

L'obiettivo è adattare il mandrino al processo di produzione reale.

21. Quali informazioni dovresti fornire a un produttore di macchine CNC?

Se stai richiedendo un consiglio su una macchina per il taglio pesante, fornisci più del nome del materiale.

Una scheda tecnica utile dovrebbe includere:

Grado del materiale

Dimensione massima del pezzo

Peso del pezzo

Diametro tipico dell'utensile

Diametro massimo dell'utensile

Velocità di taglio

Velocità di avanzamento

Profondità assiale di taglio

Impegno radiale

Sgrossatura o finitura

Ore di lavorazione previste al giorno

Volume di produzione richiesto

Per esempio:

Materiale: acciaio al carbonio S45C
Utensile: fresa frontale in metallo duro da 63 mm
Profondità di taglio: 3 mm
Impegno radiale: 40 mm
Produzione: sgrossatura continua

Queste informazioni forniscono al produttore di macchine CNC qualcosa di concreto da valutare.

È molto più utile che chiedere semplicemente una "macchina CNC ad alta-potenza".

22. Lista di controllo per la selezione della potenza della macchina CNC

Prima di acquistare una macchina CNC per tagli pesanti, controlla:

Finale: scegliere la potenza per il processo di taglio, non la scheda tecnica

La giusta potenza della macchina CNC per il taglio pesante non può essere determinata solo dai kW del mandrino.

Un processo di selezione migliore è:

Materiale → Utensile → Velocità di taglio → Diametro utensile → Profondità di taglio → Impegno radiale → Velocità di avanzamento → Velocità di rimozione materiale → Potenza mandrino + Coppia

Per l'alluminio, un'elevata velocità del mandrino e un'elevata capacità di avanzamento possono essere più importanti.

Per l'acciaio, l'acciaio inossidabile e la ghisa, la coppia del mandrino, la rigidità della macchina e l'erogazione stabile di potenza possono diventare più importanti durante la sgrossatura pesante.

Per le frese di grandi dimensioni, il mandrino necessita di coppia utile al numero di giri al minuto in cui tali frese funzionano effettivamente.

E per i cicli di produzione lunghi, le prestazioni continue del mandrino contano più di un numero di potenza di picco-di breve durata.

Quando confronti un centro di lavoro CNC, non chiederti solo:

"Quanti kW ha il mandrino?"

Chiedere:

"Quanta potenza e coppia sono disponibili nelle condizioni di taglio che effettivamente utilizziamo?"

Questa domanda fornisce una base molto più significativa per la scelta di una macchina CNC per il taglio pesante.

Dabai Precision Machine Tool fornisce centri di lavoro verticali, centri di lavoro orizzontali, centri di lavoro a portale e centri di lavoro a 5 assi con diverse configurazioni di mandrino. Per un'applicazione di taglio pesante-, la macchina può essere valutata in base al materiale effettivo del pezzo da lavorare, agli utensili, ai parametri di taglio, alla tenuta del pezzo e ai requisiti di produzione.