Aluminiumvoedingen en snelheden: toerental-, spaanbelasting- en SFM-grafieken voor CNC-frezen

Aluminium heeft de reputatie een gemakkelijk materiaal te zijn, en meestal verdient het die reputatie ook. Het snijdt snel, trekt de warmte snel weg van de snijkant en vereist zelden de voorzichtige aanpak die gehard staal vereist. Die reputatie verbergt de andere helft van het verhaal: aluminium is plakkerig, het bouwt binnen enkele seconden een botte rand op, en het wikkelt met plezier een lange, vezelige chip rond een frees totdat de fluiten stevig vastzitten en het gereedschap klikt.

We slijpen volhardmetalen vingerfrezen in Changzhou, midden in het Chinese gereedschapscluster, en een groot deel van de vragen die onze applicatiedesk bereiken klinken vrijwel identiek: welk toerental, welke voeding, hoeveel spaangroeven en waarom brak de laatste frees? Deze gids beantwoordt die vragen met dezelfde cijfers en dezelfde redenering die we elke week aan machinewerkplaatsen voorleggen.

De vier cijfers achter elke aluminium snede

Feeds en snelheden zijn geen enkele instelling. Het zijn vier waarden die van elkaar afhankelijk zijn, en als je de ene verandert, worden de andere altijd beïnvloed.

• Snijsnelheid (SFM of m/min): hoe snel de snijkant door het materiaal beweegt. Aluminium tolereert zeer hoge oppervlaktesnelheden omdat het de warmte zo effectief van de rand afvoert.
• Spilsnelheid (RPM): de rotatie die uw machine daadwerkelijk produceert, afgeleid van de snijsnelheid en de gereedschapsdiameter.
• Voeding per tand of spanenbelasting (mm/tand of in/tand): de materiaaldikte die elke fluit in één doorgang verwijdert. Dit is het getal dat bepaalt of het gereedschap snijdt of wrijft.
• Tafelvoeding (mm/min of IPM): de geprogrammeerde verplaatsing van de machine, berekend op basis van toerental, spanenbelasting en het aantal spaankamers.

De twee heersende formules zijn kort genoeg om te onthouden. De spilsnelheid is gelijk aan de snijsnelheid vermenigvuldigd met 3,82 en gedeeld door de gereedschapsdiameter in inches, of in metrische eenheden, de snijsnelheid in m/min vermenigvuldigd met 1000 en gedeeld door 3,14 keer de diameter in millimeters. De tafelvoeding is gelijk aan het spiltoerental vermenigvuldigd met de voeding per tand vermenigvuldigd met het aantal spaankamers.

Bij aluminium zijn twee regels belangrijker dan bij vrijwel elk ander materiaal. Ten eerste moet de chip dik genoeg zijn om de warmte van de snede af te voeren; een spaanbelasting van minder dan ongeveer 0,02 mm per tand betekent dat de snijkant schuurt, het oppervlak polijst en snijkantsopbouw genereert in plaats van materiaal te verwijderen. Ten tweede is de spaanafvoer net zo belangrijk als de cijfers zelf, omdat zachte aluminiumspanen met verrassende snelheid aan een hete rand lassen.

Aluminiumtoevoer en snelheden: basislijngrafiek per legering

De onderstaande tabel is een praktisch uitgangspunt voor ongecoate, gepolijste hardmetalen vingerfrezen die in aluminium draaien met luchtstroom of licht koelmiddel. De voeding per tandkolom gaat uit van een frees van 12 mm met matige radiale aangrijping.

Beschouw het diagram als uitgangspunt en niet als plafond. De gereedschapsdiameter verandert de spaanbelasting meer dan wat dan ook: een frees van 3 mm kan niet dezelfde tandbelasting aan als een frees van 12 mm, dus schaal de voeding per tand naar beneden voor kleine gereedschappen en naar boven voor grote. Gegoten en opnieuw gesmolten materiaal verdient het conservatieve uiteinde van het bereik, omdat harde insluitsels en porositeit een snelle, agressieve snede straffen.

Hoe u stap voor stap het toerental en de voedingssnelheid berekent

Het rekenwerk is kort genoeg om aan de machinebesturing uit te voeren, en duurt minder dan een minuut.

1. Kies de snijsnelheid voor de legering uit de bovenstaande tabel of uit de gegevens van uw gereedschapsleverancier, en noteer de eenheden.
2. Zet de snijsnelheid om in spilsnelheid: RPM is gelijk aan SFM vermenigvuldigd met 3,82 gedeeld door de diameter in inches, of m/min vermenigvuldigd met 1000 gedeeld door 3,14 maal de diameter in millimeters.
3. Controleer het resultaat ten opzichte van het maximale spiltoerental van de machine. Als het berekende toerental de machinelimiet overschrijdt, werk dan terug vanaf de limiet en controleer of de spaanbelasting nog steeds boven het minimum blijft.
4. Kies een voeding per tand binnen de aanbevolen bandbreedte. Begin in het midden, niet onderaan, omdat het wrijven begint aan de onderkant van de band.
5. Bereken de tafelvoeding door het toerental, de voeding per tand en het aantal spaankamers te vermenigvuldigen en laad de waarde vervolgens in het programma.

Als uitgewerkt voorbeeld geeft een 12 mm driesnijder in 6061 bij 200 m/min ongeveer 5300 tpm. Bij 0,08 mm per tand is de tafelvoeding 5300 vermenigvuldigd met 0,08 vermenigvuldigd met 3, oftewel ongeveer 1270 mm/min. In imperiale eenheden draait een frees van een halve inch met twee fluiten bij 700 SFM met ongeveer 5350 tpm en 0,005 inch per tand een voeding van ongeveer 53 IPM.

Als uw winkel ook staal, roestvrij staal of titanium produceert, onze frees snijsnelheden grafiek verzamelt toerental-, SFM- en voedingssnelheidreferenties voor die materialen op één enkele referentiepagina.

De vingerfrees afstemmen op de taak

Cijfers werken alleen met een cutter die ze kan overleven. Bij aluminium bepalen het aantal spaankamers, de helixhoek en de randvoorbereiding hoeveel van de berekende prestaties u daadwerkelijk krijgt.

Hoeveel fluiten voor aluminium?

Twee fluiten blijven de veiligste keuze voor gleuf-, duik- en diepe zakken, omdat de brede slokdarm de zachte spanen snel verwijdert en weinig kans op inpakken laat. Drie spaangroeven zijn het beste compromis voor algemene doeleinden: de sterkere kern maakt een hogere tafelvoeding mogelijk bij dezelfde spaanbelasting, wat precies is wat productie-voorbewerking nodig heeft. Vier of meer spaangroeven horen thuis op machines met hoog vermogen en bij nabewerkingen met lichte radiale aangrijping, waarbij de spaanruimte er minder toe doet dan de oppervlaktekwaliteit en de verspaningssnelheid.

2 fluitfrezen voor de bewerking van aluminium • Speciaal mesontwerp, gecombineerd met geavanceerde polijst- en passivatietechnologie, voorkomt effectief trillingen en lost het probleem van vastzittende spanen op. • Hoge pe... Bekijk Product →

Onze aluminiumserie omvat beide uiteinden van dat bereik, met een geometrie met twee spaankamers voor sleuven en kleine machines en ontwerpen met drie spaankamers voor werkplaatsen die de voedingssnelheden willen verhogen zonder de spaanruimte te verliezen.

Helixhoek, randgeometrie en coatings

Aluminium beloont een scherpe, gepolijste snijkant en een hoge spiraalhoek, doorgaans 40 tot 45 graden, omdat de steilere spiraal de spanen uit de snede tilt in plaats van deze langs de muur te slepen. Golfrand- of golvende snijkanten verminderen de snijweerstand en breken de spanen in kortere stukken, wat aanzienlijk helpt bij diepe zakken en bij gomachtige humeuren. Coatings hebben zorg nodig: conventioneel titaniumaluminiumnitride heeft affiniteit met aluminium en bevordert de snijkantopbouw, terwijl gepolijst ongecoat hardmetaal, zirkoniumnitride of een speciale coating met lage wrijving veel beter presteert.

3 fluitgolffrezen voor het frezen van aluminium • Speciaal mesontwerp, gecombineerd met geavanceerde polijst- en passivatietechnologie, voorkomt effectief trillingen en lost het probleem van vastzittende spanen op. • Hoge pe... Bekijk Product →

Voor een vergelijking van het aantal fluiten en de geometrie afgestemd op aluminiumwerk heeft ons team een practicum geschreven Selectiegids voor vingerfrezen voor aluminium die dezelfde beslissingen doorloopt vanaf de kant van de gereedschapsbak.

Snedediepte: radiaal versus axiaal ingrijpen

De grafiek geeft u een snijsnelheid en een spaanbelasting, maar de snedediepte bepaalt hoeveel van die prestaties de machine fysiek kan leveren. Er zijn twee brede strategieën op het gebied van aluminium, en beide werken goed als ze consequent worden toegepast.

• Diep axiaal, licht radiaal: zaag één tot twee keer de gereedschapsdiameter diep met slechts 10 tot 30 procent radiale aangrijping. Deze trochoïdale voorbewerkingsstijl houdt de last stabiel, verspreidt de slijtage langs de fluit en voert spanen efficiënt af omdat de frees niet in het materiaal zit.
• Ondiep axiaal, zwaar radiaal: zaag een paar millimeter diep terwijl u het grootste deel van de gereedschapsdiameter gebruikt. Dit past bij starre machines en gereedschappen met een kort bereik, en vereist een rigide opstelling omdat de belasting op de rand hoog is.

Afwerking is anders. Houd het radiale aangrijpingslicht, ongeveer 5 tot 8 procent van de diameter, voer waar mogelijk de volledige diepte in één keer door en voer snel genoeg in zodat de rand blijft snijden in plaats van de muur te polijsten. Controleer ook het spilvermogen voordat u het bovenste uiteinde van de kaart nastreeft, aangezien het voorbewerken van aluminium bij hoge verspaningssnelheden een kleine spil kan blokkeren lang voordat het gereedschap onder spanning komt te staan.

Koelvloeistof- en spaanafvoer

Aluminium heeft geen overstromingskoelmiddel nodig om te overleven, maar het heeft altijd een manier nodig waarop de spaan de snede kan verlaten. Perslucht of een nevelsysteem verwerkt het meeste freeswerk, houdt het werkgebied zichtbaar en vermijdt de thermische schokken en rommel van zware koelvloeistof. Vloedkoelmiddel blijft nuttig voor diepe zakken, zakken met slechte toegang en elke bewerking waarbij spanen anders onder de frees zouden recirculeren.

De praktische regel is simpel: als er na elke passage chips zichtbaar zijn op de vloer en niet in de zak, is uw evacuatie geslaagd. Als u ziet dat spanen opnieuw worden gesneden, u een verandering in het geluid hoort, of merkt dat de afwerking tegen het einde van een werkgang verslechtert, stop dan en repareer de spanenverwijdering voordat u de voedings- en snelheidswaarden aanraakt.

Probleemoplossing: chips lezen, geluid en afwerking

De meeste aluminiumproblemen dienen zich aan voordat het onderdeel wordt gesloopt. In de onderstaande tabel worden de gebruikelijke symptomen in kaart gebracht voor de aanpassing die ze het snelst verhelpt.

Er is één gewoonte die winkels die zelden messen kapot maken onderscheidt van winkels die ze wekelijks kapot maken: ze veranderen één variabele tegelijk en luisteren naar de knip na elke verandering. Twee aanpassingen tegelijk maken het onmogelijk om te weten welke heeft geholpen.

Veelgestelde vragen

Welk toerental moet ik draaien met een kwart-inch vingerfrees in 6061?

Bij een snijsnelheid van 500 tot 800 SFM haalt een kwart-inch frees ongeveer 7600 tot 12.000 tpm. Controleer eerst de machinelimiet en koppel dat spiltoerental vervolgens aan een spaanbelasting van 0,002 tot 0,004 inch per tand, wat een tafelvoeding van ongeveer 30 tot 95 IPM oplevert, afhankelijk van het aantal spaankamers.

Heb ik koelvloeistof nodig bij het frezen van aluminium?

Niet altijd. Luchtstroom of smering met een minimale hoeveelheid verwerkt het merendeel van de freesklussen en houdt de spanen in beweging, terwijl vloedkoelmiddel de rommel waard is in diepe zakken, bij boorwerkzaamheden en overal waar spanen anders opnieuw zouden worden gesneden.

Waarom blijven aluminiumspanen aan mijn snijder plakken?

Bijna altijd omdat de spaanbelasting te klein is of de snijkant niet meer scherp is. De snede schuurt in plaats van te scheuren, last aluminium onder druk aan de fluit en de opgebouwde snede groeit totdat de afwerking mislukt of het gereedschap breekt.

Kan ik dezelfde feeds en snelheden gebruiken voor 7075 en 6061?

Begin lager in 7075. Het is sterker en minder vergevingsgezind bij agressief aangrijpen, dus begin rond de 400 SFM met een gemiddelde spanenbelasting en verhoog pas nadat de snede stabiel klinkt en de spanen er schoon en zilverkleurig uitkomen.

Aluminium voedingen en snelheden zijn uiteindelijk een uitgangspunt en geen vast antwoord, omdat iedere machine, houder en werkstuk zijn eigen mening heeft over wat werkt. De grafiek brengt je snel in het juiste bereik, de formules houden je eerlijk en het geluid van de snede vertelt je de rest. Deze combinatie is de manier waarop onze applicatie-ingenieurs elke aluminiumklus die door de fabriek komt, benaderen, en het is de snelste route naar een stabiel proces dat tolerantie na run na run behoudt.