Productieprocessen zijn behoorlijk complex en de keuze van een productiemethode hangt daar direct mee samen.
Meer informatie →Zoals bij alles wat mechanisch is, is nauwkeurigheid de basis van een moderne CNC-machine, en dit specifieke aspect kan alleen worden bereikt als er een grondig begrip is van snijberekeningen. Dit artikel zal relevante stappen en methoden benadrukken die het nauwkeurige snijparameterbepalingsproces vormen. Van basisconcepten van snijsnelheid, snijdiepte en invoersnelheid tot hun impact op machineprestaties en de kwaliteit van het resulterende onderdeel, zullen we proberen zoveel mogelijk bruikbare inzichten te behandelen. En voor degenen die streven naar het maximaliseren van de productiviteit of het detailniveau van geproduceerde werkstukken, zal deze gids helpen bij het beheersen van CNC-bewerking.

Snijsnelheid verwijst naar de snelheid van lineaire beweging van de snijkant en het oppervlak van het werkstuk. Vaak wordt het berekend in SFM of oppervlaktes voet per minuut of zelfs in meters per minuut m/min. Om de snijsnelheid af te leiden, gebruikt men de volgende formule:
Snijsnelheid (V) = (π x D x N)/12 (in imperiale eenheden)
V = metrische ruimtesnelheid in SFM
D = afmetingen van het werkstuk of gereedschap (in inches)
N = spindelsnelheid (RPM)
Als u metrische eenheden gebruikt, gebruikt u in plaats van 12 1000 en voert u de berekening als volgt uit:
Snijsnelheid (V) = π x D x N/1000
Er zijn meerdere specificiteiten die de snijsnelheid van een CNC-machine beïnvloeden, waaronder het materiaal van het werkstuk en het type snijgereedschap dat wordt gebruikt, evenals de bewerking die wordt uitgevoerd. Materialen die het werkstuk vormen, zoals aluminium, staal en titanium, hebben verschillende niveaus van hardheid en thermische eigenschappen die verschillende snijsnelheden vereisen. Op dezelfde manier beïnvloeden snijgereedschapsmaterialen zoals snelstaal (HSS) of hardmetalen gereedschappen, evenals keramiek, hoe heet het bewerkingsgereedschap kan worden voordat het zijn scherpte verliest.
De optimale snijsnelheid verandert ook met de verschillende bewerkingen, waaronder draaien, frezen en boren. Frezen heeft bijvoorbeeld ook zijn eigen set snelheden, afhankelijk van het aantal gereedschapsgroeven en de voedingssnelheid. Het implementeren van aanbevolen snijsnelheidsbereiken maakt nauwkeurig snijden mogelijk en het raadplegen van richtlijnen zorgt voor efficiëntie in alle bewerkingen.
Snijsnelheid (Vc) is een van de belangrijke parameters die berekend moet worden in verschillende bewerkingsprocessen. Het wordt gedefinieerd met behulp van de formule:
Vc = (π × D × N) / 1000
Vc = Snijsnelheid (meter per minuut, m/min)
D = Diameter van het werkstuk of gereedschap (millimeters, mm)
N = Spiltoerental (omwentelingen per minuut, RPM)
Het afstemmen van de spindelsnelheden en diameters op de gewenste snijsnelheden zorgt voor nauwkeurige en efficiënte gereedschapsprestaties. Sommige aanpassingen met behulp van de materiaaleigenschappen, snijgereedschapsparameters en bewerkingsomstandigheden kunnen vereist zijn. Referenties over specifieke aanbevelingen en normen van gereedschapsfabrikanten helpen enorm bij het behalen van optimale resultaten.
Verschillende materialen hebben verschillende hardheids- en thermische eigenschappen die de optimale snijsnelheden beïnvloeden. Zachtere metalen zoals aluminium zorgen bijvoorbeeld voor veel hogere snijsnelheden vergeleken met hardere metalen zoals roestvrij staal.
Elk gereedschap dat van snelstaal (HSS), hardmetaal of keramiek is gemaakt, heeft verschillende prestatiemogelijkheden, maar over het algemeen kan worden waargenomen dat hardmetaalgereedschappen hogere snelheden ondersteunen vanwege hun grotere duurzaamheid en hittebestendigheid.
Omdat de efficiëntie wordt gemaximaliseerd door de vorm en scherpte van het snijgereedschap te verbeteren, moeten soepele en veilige sneden worden gegarandeerd door een optimale gereedschapsgeometrie bij hogere snelheden.

In verband met een bewerkingsbewerking is de snijdiepte de afstand die een snijgereedschap in het werkstuk gaat tijdens het proces. Het wordt gedefinieerd door de afstand tussen het ongesneden oppervlak en het bewerkte oppervlak. Deze instelling is meestal gebaseerd op het type werkstukmateriaal, de capaciteit van het snijgereedschap en de sterkte van de machine die u bij de hand hebt.
Om de optimale snijdiepte te vinden:
Materiaaleigenschappen – Zachtere materialen hebben doorgaans een grotere snijdiepte dan hardere materialen, waarbij ondiepere sneden nodig zijn om het gereedschap te beschermen tegen beschadiging en oververhitting.
Gereedschapssterkte – Deze verwijzen naar de sterkte en scherpte van het specifieke snijgereedschap. Sterkere gereedschappen kunnen diepere sneden verdragen.
Bewerkingsomstandigheden – Aspecten zoals het vermogen van de machine, de stabiliteit ervan en hoe goed trillingen worden gecontroleerd, zijn cruciaal. Naarmate de sneden dieper zijn, is de stijfheid van de machine doorgaans groter, waardoor diepere sneden mogelijk zijn.
Het kiezen van de juiste snijdiepte garandeert altijd een verbeterde efficiëntie bij het bewerken, een langere levensduur van het gereedschap en minimaliseert de kans op fouten tijdens het bewerken. Volg altijd de richtlijnen van de fabrikanten met betrekking tot specifieke materialen en gereedschappen.
Om nauwkeurige feedberekeningen te krijgen, heeft een rekenmachine de invoer van de gebruiker nodig van feed per tand (Fz), spindelsnelheid (N) en het aantal groeven (z). Met behulp van deze parameters kunt u eenvoudig de feed rate (Vf) voor uw bewerkingsproces berekenen met behulp van de formule Vf = Fz × N × z. Dit helpt bij het bereiken van de beoogde efficiëntie zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit en de levensduur van het gereedschap te verlengen. Let goed op de invoerwaarden en eenheden, omdat er fouten kunnen optreden die de berekeningen negatief kunnen beïnvloeden.
Zoals bij andere berekeningen, is er ook de meest voorkomende fout als verkeerde interpretatie van meeteenheden. In dit geval wordt de voeding per tand (Fz) gegeven als millimeters (mm) of inches, en wordt de eenheidsverschuiving voor conversies onjuist uitgevoerd. Een andere fout van dit type is het niet in overweging nemen van de juiste waarde voor groeven (z), vooral wanneer de meter een gereedschap met twee groeven is. Het berekenen van de snelheid met een veronderstelde waarde van 4 groeven vergroot de kans op overbelasting van de snijkanten, waardoor het gereedschap uiteindelijk zal slijten of breken.
Om u een beter inzicht in de gegevens te geven, volgen hier twee voorbeeldgevallen:
Voeding per tand (Fz): 0.1 mm/tand
Spiltoerental (N): 12,000 RPM
Aantal fluiten (z): 4
Fz × N × z = 0.1 × 12000 × 4 = 4800 mm/min
Na de berekeningen is de juiste waarde voor de voedingssnelheid (Vf) 4800 mm/min.
Voeding per tand (aangenomen Fz): 0.2 mm/tand (ten onrechte gewijzigd van werkelijke 0.1 mm/tand)
Spiltoerental (N): 12,000 RPM
Aantal fluiten (z): 4
Vf = Fz × N × z = 0.2 × 12,000 × 4 = 9,600 mm/min
Deze onjuiste aanname levert een voedingssnelheid op van 9600 mm/min. Dit is het dubbele van de vereiste snelheid en zal hoogstwaarschijnlijk leiden tot overmatige trillingen van de machine, een slechtere oppervlakteafwerking van het onderdeel en schade aan het gereedschap.

Het meten van snijkrachten is nauw verbonden met de efficiëntie van gereedschapsmachines, aangezien ze het oppervlak vormen waarop de krachten tijdens het bewerkingsproces worden gemeten en geregistreerd. Bij het bewerken zijn snijkrachten een van de belangrijkste parameters die het proces, de levensduur van het gereedschap en de kwaliteit van het onderdeel beïnvloeden. De benodigde geïntegreerde of externe krachtmeetapparaten, zoals dynamometers en load cells, worden op de gereedschapsmachines geïnstalleerd om deze krachten te meten. Deze systemen bieden meting van krachten in realtime in X-, Y- en Z-assen, wat gedetailleerde analyse mogelijk maakt.
Snijkrachtmeting wordt voortdurend verbeterd met nieuwe typen sensoren en data-acquisitiesystemen met als doel eenvoudige meting en minimale onderbreking van het bewerkingsproces. Multi-component dynamometers zijn ook een voorbeeld. Ze kunnen snijkrachten meten die gevoelig zijn en worden daarom gebruikt met CNC-machines voor betere controle. Bovendien wordt de nauwkeurigheid waarmee de krachten worden gemeten beïnvloed door de stijfheid en stabiliteit van de machinetool, wat vereist dat de snijomstandigheden worden afgestemd op de capaciteit van de machine. Daarom is de integratie van deze meetsystemen met de machinetools gericht op het optimaliseren van snijparameters, het handhaven van de stabiliteit van het proces en het verminderen van de kans op gereedschapsslijtage of vervorming van het werkstuk.
De meting van de snijkracht heeft verschillende afhankelijkheden die in acht moeten worden genomen. Hieronder volgt een samenvatting van de belangrijkste, samen met nieuwe informatie uit recent onderzoek:
De snijkrachten worden sterk beïnvloed door de snijsnelheid en de voedingssnelheid. Een goed voorbeeld is de vermindering van de snijkracht bij het verhogen van de snijsnelheid van 50 m/min naar 200 m/min tijdens draaibewerkingen vanwege thermische verzachting, zoals werd aangetoond in een onderzoek naar staallegeringen. Aan de andere kant verhoogt het verhogen van de voedingssnelheden van 0.1 mm/omwenteling naar 0.3 mm/omwenteling de snijkrachten met ongeveer 60% vanwege de grotere doorsnede van de spaan.
De spaanhoek van het snijgereedschap en de materiaalsamenstelling zijn ook van groot belang voor de snijkrachten. Bijvoorbeeld, gereedschappen met positieve hoeken zoals +10° spaanhoek produceren lagere krachtniveaus vergeleken met gereedschappen met neutrale en negatieve spaanhoeken. Taaiere materialen zoals hardmetaal of polykristallijn diamant (PCD) hebben een hogere snijweerstand en daarom, hoe harder die materialen te snijden zijn, hoe actiever de bewerking kan worden uitgevoerd zonder significante gereedschapsslijtage.
Net zoals het te bewerken onderdeel hard is en de microstructuur verfijnd, zo is ook de mate waarin het materiaal bewerkt wordt. Bijvoorbeeld, het bewerken van aluminiumlegeringen resulteert doorgaans in een vermindering van de snijkrachten met 40%-50% in vergelijking met koolstofstaal onder dezelfde snijomstandigheden. Experimentele gegevens suggereren dat hardere materialen zoals staal waarvan de hardheid meer dan 50 HRC is, grotere krachten gebruiken vanwege de weerstand tegen het verwijderen van het materiaal.
Snijvloeistoffen kunnen worden gebruikt om de snijkrachten aanzienlijk te verlagen door de wrijving bij de gereedschap-spaan- en gereedschap-werkstukgrenzen te verminderen. Tests hebben aangetoond dat snijkrachten met 20%-30% kunnen worden verminderd bij gebruik van hoogwaardige snijvloeistoffen of MQL-systemen, vergeleken met droge bewerkingsprocessen.
Het trillingsgedrag en de statische stijfheid van de machinegereedschappen hebben ook invloed op de meting. Machines met een hogere mate van dynamische stijfheid minimaliseren de fouten in de meting van krachten als gevolg van vervorming of trillingen van het systeem, en bieden zo betere informatie.
Gewapend met empirisch bewijs dat deze factoren en hun effecten kwantificeert, kunnen fabrikanten vooraf weten hoe ze de bewerkingsomstandigheden moeten aanpassen en kan prestatie-optimalisatie worden bereikt. Vanuit het standpunt van precisietechniek maakt de combinatie van geavanceerde dynamometers en analytische modellen nauwkeurige krachtvoorspelling mogelijk, wat de productiviteit en kwaliteit van het product verhoogt.
Er wordt steeds meer nadruk gelegd op realtime telemetrie en machine learning bij het optimaliseren van snijkracht. Geïntegreerde sensoren in dynamometers kunnen krachtgegevens met hogere nauwkeurigheid registreren, zelfs in moeilijke bewerkingsscenario's. Geavanceerde algoritmen gebruiken deze informatie om de levensduur van gereedschappen te voorspellen, fouten te diagnosticeren en voeding, snijsnelheden en snedediepte voor te stellen.
Het gebruik van nieuwe materialen voor snijgereedschappen, met name polykristallijne diamant (PCD) en keramische composieten, hebben de bewerkingsdynamiek aanzienlijk verbeterd vanwege lagere snijkrachtvereisten en een superieure oppervlaktekwaliteit. Wanneer deze materialen worden gebruikt in combinatie met cryogene bewerking of geavanceerde MQL-koelsystemen, worden de levensduur van het gereedschap en de productiviteit verbeterd. Samenvattend resulteert het gebruik van deze technieken erin dat fabrikanten betere prestaties en kosteneffectiviteit verkrijgen in economisch agressieve industrieën.

De bewerkingstijd bij CNC-frezen heeft verschillende kerncomponenten, zoals de snijlengte, de voedingssnelheid en de gereedschapssnelheid. Voor efficiënte bewerking is de nauwkeurigheid afhankelijk van deze verschillende factoren en hun correlatie. De basisbewerkingstijd (T) kan worden berekend met de volgende vergelijking:
T = L / (V * N)
T = Bewerkingstijd in minuten
L = Totale lengte van de snede in mm
F = Voedingssnelheid in mm/omwenteling of mm/minuut
N = Spiltoerental RPM
Voorbeeldgegevens:
Materiaal: Aluminium
Snijlengte (L): 150 mm
Voedingssnelheid (F): 0.25 mm/omw
Spiltoerental (N): 1200 RPM
De formule toepassen:
T = 150 / (0.25 * 1200)
T = 150/300 = .5 minuten of 30 seconden.
Overwegingen voor nauwkeurigheid:
Pas het toerental en de voedingssnelheid van de spindel aan op het te bewerken materiaal en de gebruikte gereedschappen.
Houd bij een gedetailleerde planning rekening met insteltijden, gereedschapswisseltijden en andere operationele wachttijden voor industriële toepassingen.
Voor simulatie kan CAD/CAM-software de bewerkingstijden opsplitsen in kleinere segmenten. Hierdoor neemt de nauwkeurigheid toe en neemt de kans op fouten af, wat een optimale cyclus garandeert.
Hieronder vindt u een gedetailleerd overzicht van de belangrijkste parameters en relevante gegevens met betrekking tot de berekening van de bewerkingstijd.
Materiaalsoort: aluminiumlegering
Hardheidsniveau (indien van toepassing): Gemiddeld
Thermische geleidbaarheid en slijtage-eigenschappen (ter overweging bij gereedschapsselectie)
Snijlengte (L): 150 mm
Voedingssnelheid (F): 0.25 mm/omw
Spindelsnelheid (N): 1200 tpm
Gereedschapstype: Carbide-wisselplaatfrees
Gereedschapsdiameter (indien van toepassing): Aangepast afhankelijk van het type snede
Machinetype: CNC-draaibank (en werkingswijze)
Oppervlaktesnelheid: Wordt berekend en afgeleid op basis van de spindelsnelheid, indien dit nog niet eerder is gedaan.
Spaanbelasting per tand: Is afhankelijk van het snijgereedschap en de gebruikte staven.
Koelvloeistof (indien gebruikt) – Moet worden toegepast voor een efficiënt koeleffect.
Operationele vertragingen / aanpassingen (gereedschapswisselaanpassing, gereedschap- en onderdeeluitlijning extern)
Bewerkingstijd (T): 30 seconden of 0.5 minuten
Aanvullende aanpassingen (dwell-aanpassing, reactie-aanpassing) – indien van toepassing op de uiteindelijke waarden.
Er zijn verschillende methoden die kunnen worden toegepast om de productiviteit te verbeteren en de tijd te verkorten in bewerkingsprocessen:

A: Wat betreft de snijberekening is dit aspect belangrijk bij CNC-bewerking omdat het helpt bij het definiëren van de optimale bewerkingsparameters voor efficiëntie en nauwkeurigheid. Dit betekent dat het blad kan werken met een ideale snelheid en voedingssnelheid terwijl slijtage en oxidatie worden geminimaliseerd. Een dergelijke actie verlengt de levensduur van de apparatuur en verbetert de kwaliteit van de gedraaide onderdelen.
A: De snijsnelheid bij CNC-draaien kan worden berekend met de formule: Vc = (π × D × N) / 12. In dit geval moet de operator onthouden dat Vc de snijsnelheid in inches per minuut is, D de diameter van het werkstuk en N de rotatiesnelheid uitgedrukt in omwentelingen per minuut. Deze bewerkingsformule helpt operators bij het bepalen welke snelheid de gewenste resultaten oplevert.
A: De berekening van de spaandikte wordt beïnvloed door de voedingssnelheid per omwenteling, de geometrie van het blad, de snelheid van de bewerking en de materiaaleigenschappen van het werkstuk. Kennis van deze factoren helpt bij het garanderen dat de meest optimale bewerkingsprocessen worden gebruikt om nauwkeurige sneden te produceren.
A: De theoretische oppervlakteafwerking wordt geëvalueerd op basis van de voeding per eenheidsafstand, neusradius van het gereedschap en de amplitude van de rotatie. Deze theorie voorspelt de oppervlakteruwheid en helpt de operator de vereiste oppervlaktekwaliteit te bepalen om de bewerkingsparameters dienovereenkomstig aan te passen.
A: Als een van de definities van bewerkbaarheid, verwijst het ook naar de mogelijkheid om het materiaal te snijden en dit heeft effect op de snijberekening. Naarmate de bewerkbaarheid verbetert, verbeteren ook de vermogensvereisten voor de snijbewerkingen en de oppervlakteverslechtering. Kennis van bewerkbaarheid helpt om de snijparameters zoals de spindelsnelheid en de voedingssnelheid verder te definiëren voor optimale resultaten.
A: Door de diameter van het werkstuk, de gewenste snijsnelheid en de materiaaleigenschappen te analyseren, kan men de optimale rotatiesnelheid bepalen. In dit geval passen operators de formule N = (12 × Vc) / (π × D) toe om het vereiste RPM (toeren per minuut) te berekenen op een manier die zowel de nauwkeurigheid als de efficiëntie van het bewerkingsproces garandeert.
A: De juiste voedingssnelheid zorgt voor minimale gereedschapsslijtage, een goede oppervlakteafwerking en nauwkeurige afmetingen. De voedingssnelheid, die meestal in inches per minuut (IPM) is, definieert het gemiddelde volume aan verwijderd materiaal per rotatie, en heeft daarom invloed op de effectiviteit en nauwkeurigheid van de bewerking.
A: Geavanceerde gereedschapsmaterialen, automatische gereedschapswisselaars, optimalisatie van bewerkingsparameters en koelsystemen worden gebruikt om de temperatuur en oxidatie te verlagen, waardoor de snijprestaties worden verbeterd en ze als oplossing voor de CNC-machines fungeren. Deze praktijken zijn van aanzienlijk voordeel bij het streven naar een hogere productiviteit, nauwkeurigheid of langere levensduur van CNC-bewerkingen.
A: Voor een gedraaid onderdeel wordt de kromtestraal bepaald op basis van de neusradius van het gereedschap en de voedingssnelheid. Dit is een cruciaal aspect, aangezien deze waarden helpen bij het berekenen van de uiteindelijke contour van het werkstuk. De contour moet ook voldoen aan de ontwerpvereisten. Het meten van de radius is essentieel tijdens CNC-draaien.
2. “Berekening en analyse van quasi-dynamische snijkracht en specifieke snij-energie bij microfrezen van Ti6Al4V” (Zhang et al., 2022, blz. 6067–6078)
3. “Optimale berekening en experimentele studie van de snijkracht van hypoïde tandwielen verwerkt door de generatiemethode”(Jiang et al., 2021, blz. 1615–1635)
Kunshan Hopeful Metal Products Co., Ltd., gevestigd nabij Shanghai, is een expert in precisie metalen onderdelen met premium apparaten uit de VS en Taiwan. Wij bieden diensten van ontwikkeling tot verzending, snelle leveringen (sommige monsters kunnen binnen zeven dagen klaar zijn) en complete productinspecties. Door een team van professionals te hebben en het vermogen om met kleine bestellingen om te gaan, kunnen we een betrouwbare en hoogwaardige oplossing voor onze klanten garanderen.
Productieprocessen zijn behoorlijk complex en de keuze van een productiemethode hangt daar direct mee samen.
Meer informatie →Er zijn twee belangrijke fabricagemethoden voor het maken van plastic prototypes die door de meeste mensen als nuttig worden ervaren.
Meer informatie →Als iemand die betrokken is bij of geïnteresseerd is in het ontwerpen en produceren van kunststofcomponenten, dan...
Meer informatie →WhatsApp ons