CNC精密零件加工如何优化主轴转速、进给速率以及切削负荷,提高加工效率和质量
05-06-2025
  CNC精密零件加工如何优化主轴转速、进给速率以及切削负荷,提高加工效率和质量
  转速是指主轴的旋转速度,以rpm(每分钟转数)表示
  确定正确的转速主要是为了确定刀具在切削时能够以多快的速度旋转而不会过热
  进给是指进给速率,即机床的线速度,通常以毫米/分钟为单位
  优化进给速率的关键在于最大化单位时间内的切削量,通常情况下,进给速率越快越好
  因此,选择正确的进给和速度,简单来说就是找到一个最佳点,让刀具以相对于其在材料内部移动速度的完美速度旋转
  这个最佳点可能意味着不同的事情,具体取决于您的目标:实现最佳表面光洁度、以最快的速度加工零件,还是最大程度地延长刀具寿命
  有两个不良情况需要避免
  第一个不良情况发生在主轴转速相对于进给速率降低过多时
  这样做会迫使立铣刀的刀槽切削过多的材料,从而导致不必要的振动,甚至更糟的是,导致刀具断裂
  反之,如果进给速度相对于主轴转速降低过多,立铣刀的刀槽会开始摩擦材料,而不是切出良好的切屑
  这会导致刀具过热,从而软化
  锋利的刀刃会变钝,如果继续用钝刃切削,材料的表面光洁度会开始下降
  一个好的经验法则是永远记住你需要制造碎片,而不是灰尘
  现在的问题是:我们如何找到给定材料的最佳点?
  芯片负载是什么意思?
  连接这些概念并被广泛用作确定最佳进给和速度的标准指标的参数称为切屑负荷
  切屑负荷,也称为“每齿进给量”,是指切屑穿过工件材料时送入每个切削刃的材料厚度
  切屑负荷以毫米/齿表示,可使用以下公式计算得出:
  进给率=N x切屑负荷x转速
  其中N是立铣刀的刃数,Rpm是主轴的转速
  让我们来解释一下这个概念,假设你想用一把6毫米两刃立铣刀切割胶合板在我们的例子中,胶合板的推荐切屑负荷约为每齿0.1毫米
  假设任意进给速度为2,000 mm/min利用前面的公式,我们发现主轴必须以10,000 rpm的转速旋转才能达到合适的切屑负载:
  2 000=2 x 0.1 x 10 000
  基于这种数学关系,我们观察到,如果我们想增加进给速度以更快地切割胶合板,我们还必须增加主轴转速以保持恒定的切屑负荷:
  4 000=2 x 0.1 x 20 000
  现在假设你的主轴转速不能超过10,000rpm我们仍然可以使用三刃立铣刀来提高进给速度,并保持恒定的切屑负荷:
  3 000=3 x 0.1 x 10 000
  基于这些知识,我们现在可以使用表格来计算进给和速度,并为任何给定的材料实现最佳的切屑负载
  如何计算进给和速度
  在深入研究数字和值之前,您需要意识到以下变量将严重影响切割质量和同一台机器上可实现的切屑负载
  工件夹紧
  务必以最佳方式夹紧工件松动的工件在切割时会产生振动,导致表面光洁度不佳
  如果您不确定夹紧方式,可以使用木螺钉将工件在多个点固定在扰流板上这虽然不是世界上最精致的夹具,但快速高效
  材料硬度
  工件越硬,立铣刀承受的挠度就越大这会导致颤动和振动铣削硬材料时要耐心,并使用较小的步进或降低进给率
  立铣刀刃磨
  立铣刀是一种切削刀具,随着时间的推移,它最终会变钝
  当它磨损时,您需要降低进给速度,以保持良好的表面光洁度您也可以直接更换或重新磨锐它
  切削深度
  根据您希望立铣刀进入材料内部的深度,您必须调整进给率以节省空间
  一般经验法则是,走刀深度约为铣刀直径的一半但请记住,如上所述:一些更复杂或更坚硬的材料需要较小的切削深度(典型的例子是铝和有机玻璃……)
  但对于大多数材料来说:
  深度<½x刀具直径
  刀具啮合
  在某些铣削操作中,超过四分之一的刀具周长在铣削过程中“接触”材料因此,立铣刀无法正常冷却,容易过热
  因此,对于这些较重的铣削操作,您将需要使用较低的进给率以使铣刀保持冷却,或者只是减少切削深度
  起动器的切屑负载值
  进给率是使用本文档前面给出的公式得出的,但Fusion360嵌入了一个非常方便的切屑负载计算器,可以给出给定进给和速度下的铣刀切屑负载