Formula del carico del chip: applicazioni, criteri di selezione e guida pratica

Chiedi a dieci macchinisti come hanno scelto una velocità di avanzamento e otterrai dieci risposte diverse, ma quelli onesti di solito tornano allo stesso piccolo pezzo di aritmetica. La formula del carico del truciolo lega insieme la velocità del mandrino, la velocità di avanzamento e il numero di scanalature in un'unica riga, ed è il modo più rapido per passare da una sensazione viscerale a un numero che puoi effettivamente difendere sulla macchina. Ciò che segue è la formula stessa, le conversioni di unità che inciampano, la correzione dell'assottigliamento dei trucioli che sorprende quasi tutti e i controlli che eseguiamo prima di affidare a un nuovo taglierino un lavoro di produzione.

Cosa misura effettivamente il carico di truciolo

Il carico di truciolo, scritto come fz e spesso chiamato avanzamento per dente, è lo spessore del materiale che un tagliente rimuove durante un singolo giro dell'utensile. È una cifra per dente, non per rivoluzione, ed è da qui che nasce molta confusione. Una fresa a quattro taglienti che gira a 8.000 giri al minuto rimuove quattro trucioli per giro, quindi la velocità di avanzamento deve essere suddivisa in quattro direzioni.

Questa distinzione è importante perché il truciolo è ciò che allontana il calore dalla zona di taglio. Se si spinge un truciolo troppo leggero, il bordo sfrega invece di tagliarsi, generando calore nel pezzo e incrudendo l'acciaio inossidabile o il titanio durante il processo. Se si spinge un truciolo troppo pesante, il tagliente perde la forza, soprattutto su diametri piccoli. Il carico del chip è il quadrante che si trova tra questi due fallimenti e la formula è come trovarlo.

La formula del carico del truciolo in unità imperiali e metriche

La relazione principale è sufficientemente breve da poter memorizzare:

fz = F ÷ (n × z)

dove fz è il carico di truciolo per dente, F è la velocità di avanzamento, n è la velocità del mandrino in giri/min e z è il numero di scanalature. Riorganizzato, fornisce la velocità di avanzamento da programmare: F = fz × n × z . La velocità del mandrino stessa deriva dalla velocità di taglio, con n = (1000 × Vc) ÷ (π × D) in sistema metrico o n = 3,82 × SFM ÷ D in sistema imperiale, dove D è il diametro dell'utensile.

Una nota pratica dall'officina: annota le unità accanto a ogni numero prima di prendere la calcolatrice. Quasi ogni tasso di avanzamento errato che ci viene chiesto è riconducibile a un valore metrico immesso in un campo imperiale o viceversa.

Un esempio pratico che puoi seguire

Prendiamo una fresa in metallo duro a tre taglienti da 10 mm in alluminio 6061, con una velocità di taglio di 300 m/min e un carico di truciolo target di 0,06 mm per dente. Innanzitutto la velocità del mandrino: (1000×300) ÷ (3,1416×10) arriva a circa 9.550 giri/min. Quindi la velocità di avanzamento: 9.550 × 3 × 0,06 ≈ 1.719 mm/min, che la maggior parte delle persone arrotonda a 1.700 mm/min.

La versione imperiale si comporta in modo identico. Una fresa a quattro scanalature da 1/2 pollice a 3.000 giri al minuto con un target di 0,002 pollici per dente fornisce 3.000 × 4 × 0,002 = 24 IPM. Se la macchina o l'impostazione non possono sopravvivere a tale avanzamento, non abbassare silenziosamente l'avanzamento e mantenere il numero di giri: ridurre contemporaneamente la velocità del mandrino in modo che il carico di truciolo rimanga dove si intendeva che fosse.

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L'assottigliamento dei trucioli cambia la risposta

Tutto quanto sopra presuppone che la taglierina sia impegnata su almeno la metà del suo diametro. Scendendo al di sotto di questo, come si fa nelle passate di finitura, nei percorsi utensile trocoidali e nelle tasche profonde, il truciolo non potrà fisicamente raggiungere il suo spessore nominale perché l'arco di impegno è troppo breve. La formula è ancora corretta, ma il numero programmato deve essere corretto verso l'alto.

Il fattore di correzione è CTF = 1 ÷ √(1 − (1 − 2 × ae ÷ D)²) , dove ae è la profondità radiale di taglio e D è il diametro dell'utensile. Con un impegno radiale di 0,1 × D il fattore corrisponde a circa 1,67, quindi un valore nominale di 0,06 mm per dente diventa nel programma circa 0,10 mm per dente. Se si salta questo passaggio in una passata di finitura leggera, si avrà effettivamente lo sfregamento del bordo lungo la parete, causa comune di scarsa finitura superficiale e di breve durata dell'utensile.

Valori di carico del truciolo di riferimento per materiale

I grafici sono un punto di partenza, non un verdetto, ma fanno risparmiare tempo quando non si ha una cronologia di un materiale. Gli intervalli riportati di seguito si riferiscono a una fresa in metallo duro da 6 mm in una configurazione ragionevolmente rigida e devono essere scalati in base al diametro: un utensile da 1 mm esegue una piccola frazione di queste cifre.

L'alluminio è il luogo in cui la formula guadagna davvero terreno, perché la finestra tra lo sfregamento e il sovraccarico è ampia e il profitto derivante dall'utilizzo di un chip adeguato è ampio. Una fresa con bordo ondulato a tre taglienti progettata per il materiale assorbirà facilmente un truciolo pesante ad avanzamento elevato, e il nostro tabelle di avanzamento e velocità dell'alluminio mostra come i numeri cambiano con la lega e il diametro.

Frese personalizzate a 3 taglienti con bordo ondulato per alluminio Frese in metallo duro a tre taglienti ondulati per alluminio e leghe silicio-alluminio con modelli da 6 a 20 mm, progettate per elevata asportazione di metallo ed evacuazione del truciolo. Visualizza il prodotto →

I materiali difficili necessitano di una seconda occhiata

Il titanio e altre leghe resistenti al calore penalizzano un carico di truciolo eccessivamente ottimistico più velocemente di qualsiasi altro materiale con cui lavoriamo, perché il calore non ha nessun posto dove andare. La formula è ancora valida, ma le scanalature, la geometria della spoglia e il rivestimento dell'utensile decidono quanta parte della cifra calcolata è effettivamente possibile utilizzare. Una fresa costruita per il titanio con l'elica e la preparazione del tagliente corrette manterrà un carico di truciolo inferiore in modo più coerente rispetto a un utensile per uso generale spinto allo stesso numero, e lo farà senza che il tagliente si rompa dopo quaranta minuti.

Frese a punta piatta personalizzate a 4 taglienti per leghe di titanio Frese in metallo duro a quattro taglienti per titanio con elica variabile e divisione diseguale delle scanalature, nei diametri da 6 a 20 mm, progettate per sgrossatura antivibrante e lavorazione ad alta velocità. Visualizza il prodotto →

Errori che vediamo più spesso

• Utilizzando un valore di carico truciolo per ogni diametro, quando un utensile da 1 mm necessita di una frazione di quanto richiederà un utensile da 12 mm.
• Dimenticando il numero delle scanalature: le frese a testa sferica e per sgrossatura non sempre hanno il numero di taglienti previsto.
• Programmare un carico di truciolo così leggero da sfregare il bordo, quindi incolpare l'utensile per i segni di bruciatura.
• Ignorando il runout. Pochi micron di eccentricità trasformano una scanalatura carica in una scanalatura sovraccarica.
• Tralasciando la correzione dell'assottigliamento del truciolo su impegni radiali leggeri, che raddoppia tranquillamente lo spessore reale del truciolo.
• Modifica della velocità di avanzamento senza toccare la velocità del mandrino, in modo che il carico di truciolo si allontani dal valore previsto.

Dimostralo con un taglio di prova

I numeri calcolati sono un'ipotesi; un taglio di prova ne è la prova. Iniziare con circa l'80% dell'avanzamento calcolato e lavorare verso l'alto con incrementi del 10-15%, ascoltando le chiacchiere e osservando i trucioli piuttosto che il solo carico del mandrino. I trucioli sottili e argentati che si arricciano e si rompono in modo netto suggeriscono che sei vicino al punto giusto. Chip blu o polverosi, un suono squillante o una parete brunita significano che il chip è troppo leggero o che la configurazione si sta flettendo.

1. Registrare sul foglio di lavoro l'fz calcolato, l'avanzamento programmato e il numero di giri.
2. Tagliare un breve tratto di prova e controllare il colore e la forma del chip.
3. Misurare la finitura del muro e controllare il bordo dell'utensile con una lente di ingrandimento dopo il primo passaggio.
4. Regola a piccoli passi, tenendo a mente il carico di chip piuttosto che inseguire un singolo numero.
5. Salva la combinazione comprovata per quel materiale e strumento e trattala come la tua nuova linea di base.

La formula del carico truciolo è lunga solo tre variabili, ma spiega la maggior parte di ciò che va bene o male nel mandrino. Raddrizzare le unità, applicare la correzione dell'assottigliamento del truciolo quando l'impegno radiale è leggero e lasciare che un taglio di prova confermi l'aritmetica. Se stai scegliendo tra le geometrie per un particolare materiale, il ns gamma di frese in metallo duro integrale è organizzato per materiale del pezzo in modo da poter abbinare l'utensile al lavoro prima ancora che i numeri vengano inseriti.