Скорость вращения шпинделя и подачи фрезерно-гравировального станка с ЧПУ: как её выбрать

Скорость вращения шпинделя и подачи фрезерно-гравировального станка с ЧПУ: как её выбрать?

При составлении технологической карты токарной или фрезерной обработки специалисту нужно найти оптимальный баланс между производительностью станка и требованиями к чистоте поверхности готовой детали. Основные параметры, на которые он может повлиять — это частота вращения шпинделя и скорость подачи. Выбор режимов обработки проводится расчетным или опытным путем.

Сложность работы на портальных фрезерно-гравировальных станках состоит в их многозадачности. В одной управляющей программе может быть несколько видов обработки: контурная резка, фрезерование пазов и сквозных отверстий, гравирование. При этом материалы — дерево, пластик и композиты, различаются сопротивлением резанию и структурой. Многие начинающие операторы сталкиваются с такими неприятными моментами как прижог, недостаточная чистота обработки, преждевременный износ режущей кромки. Ниже мы постараемся дать общие рекомендации о настройке скорости шпинделя и подачи без сложных расчетов.

Что такое шпиндель

Шпиндель — единая ось в жестком диске, на которой установлено несколько магнитных пластин. Эти пластины закреплены на шпинделе на строго определенном расстоянии. Расстояние должно быть таким, чтобы при вращении пластин считывающие головки могли читать и записывать на диск, но при этом не касались поверхности пластин.

Чтобы диск нормально функционировал, двигатель шпинделя должен обеспечивать стабильное вращение магнитных пластин на протяжении тысяч часов. Поэтому неудивительно, что иногда проблемы с диском связаны именно с заклиниванием шпинделя, а вовсе не с ошибками в файловой системе.

Двигатель отвечает за вращение пластин, и это позволяет работать жесткому диску.

Обороты жесткого диска

В современном мире многие пользуются усовершенствованными видами накопителей — SSD. Однако по многим причинам большинство пользователей не желают расставаться со старыми жесткими дисками, оставляя их в качестве хранилища переменных данных вроде игр, фильмов и так далее.

На производительность механического накопителя напрямую влияет скорость вращения шпинделя, которая отвечает за передачу данных. Однако и данный параметр во многом зависит от нескольких переменных:

  • Интерфейс, через который осуществляется подключение к материнской плате. На данный момент существует интерфейс, способный передавать данные со скоростью до 600 мегабайт в секунду.
  • Буфер обмена данными необходим для передачи кратковременного содержания, поэтому его показатели должны быть максимальными.
  • Многие алгоритмы способны влиять на скорость обмена информацией, поэтому поддержка многих алгоритмов необходима.
  • Объем жесткого диска тоже немаловажен, так как от его размера зависит то, насколько быстро жесткий диск сможет определить и обнаружить нужный сектор, чтобы дать к нему доступ.
  • Обороты шпинделя. Этот показатель — один из основных, так как количество оборотов в минуту напрямую влияет на быстродействие системы в дальнейшей работе. Жесткие диски с разной скоростью вращения шпинделя работают в разных скоростных диапазонах.

Как изменить частоту вращения шпинделя?

#1 OFFLINE Railag

  • Пользователи
  • 2 сообщений
    • Из:Арзамас

    .Есть станок HONGDA BOKE M25-X с инвертором DZB300B. Подскажите пожалуйста, как изменять частоту вращения шпинделя через инвертор. Мануал у меня есть, но с английским я не в ладах.

    Прикрепленные изображения

    • Наверх

    #2 OFFLINE Lodochnik

  • Cтарожил
  • 3 674 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Из:Королев

    Сообщение отредактировал oikuz: 23 Ноябрь 2013 — 15:13

    • Наверх

    #3 OFFLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 245 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    • Наверх

    #4 OFFLINE baumer

  • Пользователи
  • 2 сообщений
    • Из:Гусь-Хрустальный
    • Наверх

    #5 OFFLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 245 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Сообщение отредактировал 3D-BiG: 26 Ноябрь 2013 — 06:19

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    Отверстия с точностью ниже 14 квалитета называются дырками.

    • Наверх

    #6 OFFLINE Railag

  • Пользователи
  • 2 сообщений
    • Из:Арзамас

    Скорость вращения шпинделя жесткого диска

    Скорость вращения шпинделя жесткого диска – это основная характеристика жесткого диска, которая напрямую влияет на результирующую производительность устройства.

    На данный момент для десктопных вариантов систем, популярностью пользуются три вида жестких дисков по скорости вращения шпинделя – это 5400 об/мин., 7200 об./мин и 10 000 об./мин.

    Естественно, у более скоростных жестких дисков помимо достоинств перед собратьями меньшими, существуют и недостатки для потребителя – это повышенная цена, более высокий уровень шума и большее энергопотребление. По поводу уровня шума – это довольно спорный и незначительный момент. На фоне подавляющего большинства шумных кулеров для обычных систем – может быть вообще не заметен.

    Что же дает более высокая скорость вращения шпинделя для повышения скорости работы системы? Во-первых, это скорость случайного доступа к какой-либо информации на жестком диске. Естественно, время за которое головка чтения доходит до определенного места на пластине жесткого диска, в случае с 5400 об./мин. – существенно падает, по сравнению с 7200 об./мин или же 10 000 об./мин. Такая же ситуация и со скоростью записи.

    RPM — что это такое

    При всех прочих равных параметрах быстрее будет считываться информация с hard disk, у которого быстрее вращается ось. Объясняется тем, что за одно и то же время под магнитной головкой «пробегает» больше секторов с записанной на них информацией.

    p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

    Выход из строя привода — вторая распространенная причина потери функциональности винчестера, на что может влиять, в том числе и механическое воздействие.

    p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

    При ударе или падении, ось может попросту заклинить.

    p, blockquote 10,1,0,0,0 —>

    Также распространенная поломка — выход из строя электропривода. Детальнее про поломки и срок службы HDD вы можете почитать здесь.

    p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

    Скорость вращения шпинделя в об/мин обозначается как RPM. Эта характеристика всегда указана на шильдике, который наклеен на верхней крышке девайса(или же в подробных характеристиках на оф.сайте производителя).

    p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

    Ключевые моменты процесса

    Для работы подойдут следующие материалы: металлы, пластики, дерево, минералы. Конечно, для каждого конкретного случая требуется особый инструмент и технологические приемы. Если труд с относительно мягкими из них (пластмасса, алюминий, бронза) обычно не вызывает сложностей, то высоколегированные стали требуют строгого контроля качества заточки. В противном случае происходит быстрый износ режущей кромки. Для увеличения эффективности обязательно использовать эмульсию, обеспечивающую снижение трения и охлаждение рабочей зоны.

    Кратко опишем процесс:

    Деталь закрепляется в патроне или на двух центрах;

    В зависимости от необходимых манипуляций выбираются параметры режима резания при токарной обработке;

    Предмет устанавливается в правильное положение и проверяется надежность всех фиксаций;

    Читайте также  Виды бритв

    Находим первую точку касания;

    Начинаем снимать металл или другой материал;

    Контролируем габариты штангенциркулем и микро́метром;

    Следует четко понимать, что приемы достаточно разнообразны, и невозможно коротко описать все нюансы. Заготовка может быть величиной от доли миллиметра до нескольких десятков метров. Характеристики изделия кардинально отличаются по твердости и вязкости. Уровень первичной отделки болванки может быть самым разным и иметь внешний слой с другими качествами. Часто нужно сделать сферическую поверхность на маленьком участке. Это накладывает определенные ограничения, так как часть приспособлений не рассчитана на циклические нагрузки.

    Правила выбора режима резания при фрезеровании фрезами — таблицы и советы

    На предприятиях, в составе которых есть подразделения, занимающиеся поверхностной обработкой заготовок, на основе нормативных документов составляются специальные карты, которыми руководствуется оператор при изготовлении той или иной детали. Хотя в некоторых случаях (к примеру, новое оборудование, инструмент) нюансы технологических операций фрезеровщику приходится определять самостоятельно. Если маломощный станок эксплуатируется в домашних условиях, тем более, никаких официальных подсказок под рукой, как правило, нет.

    Эта статья поможет не только понять, на основе чего производится расчет режима резания при фрезеровании и выбор соответствующего инструмента, но и дает практические рекомендации, которые достаточны для обработки деталей на бытовом уровне.

    Особенность фрезерования в том, что режущие кромки вступают в прямой контакт с материалом лишь периодически. Как следствие – вибрации, ударные нагрузки и повышенный износ фрез. Наиболее эффективным режимом считается такой, при котором оптимально сочетаются следующие параметры – глубина, подача и скорость резания без ухудшения точности и качества обработки. Именно это позволяет существенно снизить стоимость технологической операции и повысить производительность.

    Предусмотреть буквально все нюансы фрезерования невозможно. Заготовки, подлежащие обработке, отличаются структурой, габаритами и формой; режущие инструменты – своей геометрией, конструктивным исполнением, наличием/отсутствием защитного слоя и тому подобное. Все, что изложено по режимам резания далее, следует рассматривать всего лишь как некий ориентир. Для уточнения конкретных параметров фрезерования следует пользоваться специальными таблицами и справочными данными.

    Выбор инструмента

    Главным образом это относится к его диаметру. В чем особенность подбора фрезы (все виды описаны здесь) по этому параметру?

      Повышение диаметра автоматически приводит к увеличению стоимости инструмента. Взаимозависимость двух показателей – если подача возрастает, то скорость резания падает, так как она ограничивается структурой обрабатываемой детали (см. ниже).

    Скорость резания

    В зависимости от материала образца можно ориентироваться на следующие показатели (м/мин):

      древесина, термопласты – 300 – 500; ПВХ – 100 – 250; нержавейка – 45 – 95; бронза – 90 – 150; латунь – 130 – 320; бакелит – 40 – 110; алюминий и его сплавы – 200 – 420.

    Частота вращения фрезы

    Простейшая формула выглядит так:

    n (число оборотов) = 1000 Vc (желаемая скорость реза) / π D (диаметр фрезы).

    Подача

    На этот параметре фрезерования следует обратить пристальное внимание!

    Долговечность фрезы и качество обработки заготовки зависят от того, какой толщины слой снимается за одну проходку, то есть при каждом обороте шпинделя. В этом случае говорят о подаче на 1 (2,3) зуба, в зависимости от разновидности инструмента (фреза одно- , двух- или трехзаходная).

    Рекомендуемые значения подачи «на зуб» указываются производителем инструмента. Фрезеровщик по этому пункту режима резания сталкивается с трудностями, если работает с фрезами «made in China» или какого-то сомнительного (неизвестного) происхождения. В большинстве случаев можно ориентироваться на диапазон подачи (мм) 0,1 – 0,25. Такой режим подходит практически для всех распространенных материалов, подвергающихся обработке фрезерованием. В процессе реза станет понятно, достаточно или несколько «прибавить» (но не раньше, чем после 1-го захода). А вот менее 0,1 пробовать не стоит, разве только при выполнении ювелирной работы с помощью микрофрез.

    Полезные советы

      Превышение значения оптимальной подачи чревато повышением температуры в рабочей области, образованием толстой стружки и быстрой поломкой фрезы. Для инструмента диаметром свыше 3 мм начинать следует с 0,15, не более Если скорость фрезерования детали повысить за счет оптимального использования возможностей оборудования не получается, можно попробовать установить фрезу двухзаходную. При выборе инструмента нужно учитывать, что увеличение длины режущей части приводит к снижению подачи и увеличению вибраций. Не следует стремиться повысить скорость обработки за счет замены фрезы на аналогичную, но с большим количеством зубьев. Стружка от такого инструмента отводится хуже, поэтому часто приводит к тому, что качество фрезерования резко снижается. В некоторых случаях, при полной забивке канавок, фреза начинает работать «вхолостую». Толку от такой замены никакого.

    Вывод

    Качественного фрезерования можно добиться только опытным путем. Конкретные станок + инструмент + практический опыт, навыки. Поэтому не стоит слепо доверять даже табличным данным. Например, в них не учитывается степень износа фрезы, с которой предстоит работать. Не нужно бояться экспериментировать, но начинать всегда следует с минимального значения параметров. Когда мастер «почувствует» и станок, и фрезу, и обрабатываемый материал, он сам определит, в каком режиме стоит работать.

    Переход от угловой к линейной скорости

    Существует различие между линейной скоростью точки и угловой скоростью. При сравнении величин в выражениях, описывающих правила вращения, можно увидеть общее между этими двумя понятиями. Любая точка В, принадлежащая окружности с радиусом R, совершает путь, равный 2*π*R. При этом она делает один оборот. Учитывая, что время, необходимое для этого, есть период Т, модульное значение линейной скорости точки В находится следующим действием:

    ν = 2*π*R / Т = 2*π*R* ν.

    Так как ω = 2*π*ν, то получается:

    Следовательно, линейная скорость точки В тем больше, чем дальше от центра вращения находится точка.

    К сведению. Если рассматривать в качестве такой точки города на широте Санкт-Петербурга, их линейная скорость относительно земной оси равна 233 м/с. Для объектов на экваторе – 465 м/с.

    Числовое значение вектора ускорения точки В, движущейся равномерно, выражается через R и угловую скорость, таким образом:

    а = ν2/ R, подставляя сюда ν = ω* R, получим: а = ν2/ R = ω2* R.

    Это значит, чем больше радиус окружности, по которой движется точка В, тем больше значение её ускорения по модулю. Чем дальше расположена точка твердого тела от оси вращения, тем большее ускорение она имеет.

    Поэтому можно вычислять ускорения, модули скоростей необходимых точек тел и их положений в любой момент времени.

    Понимание и умение пользоваться расчётами и не путаться в определениях помогут на практике вычислениям линейной и угловой скоростей, а также свободно переходить при расчётах от одной величины к другой.