{ "slug": "material-removal-rate", "title": "Asportazione di truciolo in funzione della potenza del mandrino: 10 e 20 kW", "description": "Tassi di asportazione limitati dalla potenza per otto leghe CNC su mandrini da 10 e 20 kW, con la tabella della potenza specifica, benchmark pubblicati e un esempio di calcolo.", "lang": "it", "tables": [ { "caption": "Capacità MRR di sgrossatura con mandrino da 10 e 20 kW (limite di potenza, valore calcolato)", "columns": [ "Materiale e stato", "K_p usato (kW per cm³/s)", "Tornitura 10 kW (cm³/min)", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)", "Tornitura 20 kW (cm³/min)", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)" ], "rows": [ { "Materiale e stato": "Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "0.76–0.90", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "425–505", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "340–405", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "850–1,010", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "680–810" }, { "Materiale e stato": "Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "0.76–0.90", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "425–505", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "340–405", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "850–1,010", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "680–810" }, { "Materiale e stato": "Carbon steel 1045 (190–220 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "1.70–2.32", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "165–225", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "130–180", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "330–450", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "260–360" }, { "Materiale e stato": "Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "2.18–3.29", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "115–175", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "90–140", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "230–350", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "180–280" }, { "Materiale e stato": "Stainless 304 (annealed, 150–180 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "1.64–2.94", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "130–235", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "105–190", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "260–470", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "210–380" }, { "Materiale e stato": "Stainless 316 (annealed, 150–180 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "1.64–2.94", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "130–235", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "105–190", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "260–470", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "210–380" }, { "Materiale e stato": "Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "1.65–1.77", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "215–230", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "170–185", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "430–460", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "340–370" }, { "Materiale e stato": "Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB)", "K_p usato (kW per cm³/s)": "0.82–1.90", "Tornitura 10 kW (cm³/min)": "200–465", "Fresatura 10 kW, media di ciclo (cm³/min)": "160–370", "Tornitura 20 kW (cm³/min)": "400–930", "Fresatura 20 kW, media di ciclo (cm³/min)": "320–740" } ] }, { "caption": "Che tasso di asportazione può raggiungere una macchina CNC da 10 kW sull'alluminio?", "columns": [ "Fonte", "Macchina / caso", "Materiale", "MRR (cm³/min)", "Nota" ], "rows": [ { "Fonte": "S5", "Macchina / caso": "40-taper VMC, stable roughing", "Materiale": "Carbon steel", "MRR (cm³/min)": "50–100", "Nota": "3–6 in³/min nella fonte" }, { "Fonte": "S5", "Macchina / caso": "40-taper VMC, HSM strategy", "Materiale": "Aluminum", "MRR (cm³/min)": "245–410", "Nota": "15–25 in³/min nella fonte" }, { "Fonte": "S5", "Macchina / caso": "50-taper / horizontal", "Materiale": "Steel", "MRR (cm³/min)": "100–200", "Nota": "Circa il doppio del valore con cono 40" }, { "Fonte": "S6", "Macchina / caso": "120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)", "Materiale": "Aluminum 7050", "MRR (cm³/min)": "5,160", "Nota": "Utensileria PCD di un concorrente, caso 1" }, { "Fonte": "S6", "Macchina / caso": "120 kW, 27,000 rpm", "Materiale": "Aluminum 7050", "MRR (cm³/min)": "7,465", "Nota": "Rivestimento RAL90, stesso caso" }, { "Fonte": "S6", "Macchina / caso": "120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)", "Materiale": "Aluminum (cutter diameter 50 mm)", "MRR (cm³/min)": "7,000", "Nota": "420,000 cm³ asportati in 60 min" }, { "Fonte": "S8", "Macchina / caso": "Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison", "Materiale": "Aluminum", "MRR (cm³/min)": "165", "Nota": "10.1 in³/min con 1.1–3.0 kW di potenza di taglio" } ] }, { "caption": "Quanto è più lento l'acciaio inox 304 rispetto al 6061 sullo stesso mandrino da 10 kW?", "columns": [ "Materiale", "Stato", "ISO", "Durezza (HB)", "K_p (kW per cm³/s)", "Fonte (min / max)" ], "rows": [ { "Materiale": "Aluminum 6061-T6", "Stato": "wrought, T6", "ISO": "N", "Durezza (HB)": "~95", "K_p (kW per cm³/s)": "0.76–0.90", "Fonte (min / max)": "S4 / S3" }, { "Materiale": "Aluminum 7075-T6", "Stato": "wrought, T6", "ISO": "N", "Durezza (HB)": "~150", "K_p (kW per cm³/s)": "0.76–0.90", "Fonte (min / max)": "S4 / S3 — take the upper end for 7075" }, { "Materiale": "Carbon steel 1045", "Stato": "hot-rolled / normalized", "ISO": "P", "Durezza (HB)": "190–220", "K_p (kW per cm³/s)": "1.70–2.32", "Fonte (min / max)": "S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)" }, { "Materiale": "Alloy steel 4140", "Stato": "quenched and tempered, 28–32 HRC", "ISO": "P", "Durezza (HB)": "280–320", "K_p (kW per cm³/s)": "2.18–3.29", "Fonte (min / max)": "S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound)" }, { "Materiale": "Stainless 304", "Stato": "annealed", "ISO": "M", "Durezza (HB)": "150–180", "K_p (kW per cm³/s)": "1.64–2.94", "Fonte (min / max)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)" }, { "Materiale": "Stainless 316", "Stato": "annealed", "ISO": "M", "Durezza (HB)": "150–180", "K_p (kW per cm³/s)": "1.64–2.94", "Fonte (min / max)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)" }, { "Materiale": "Titanium Ti-6Al-4V", "Stato": "annealed", "ISO": "S", "Durezza (HB)": "330–350", "K_p (kW per cm³/s)": "1.65–1.77", "Fonte (min / max)": "S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)" }, { "Materiale": "Brass C36000", "Stato": "leaded free-machining", "ISO": "N", "Durezza (HB)": "90–120", "K_p (kW per cm³/s)": "0.82–1.90", "Fonte (min / max)": "S3 / S4 — see the conflict register" } ] }, { "caption": "Quale MRR devo prevedere per l'acciaio 4140 su una macchina da 10 kW?", "columns": [ "Materiale", "K_p (kW per cm³/s)", "P_c all'utensile (kW)", "P_spindle in ingresso (kW)", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)" ], "rows": [ { "Materiale": "Aluminum 6061-T6", "K_p (kW per cm³/s)": "0.90", "P_c all'utensile (kW)": "1.29", "P_spindle in ingresso (kW)": "1.5", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "15" }, { "Materiale": "Carbon steel 1045", "K_p (kW per cm³/s)": "2.32", "P_c all'utensile (kW)": "3.33", "P_spindle in ingresso (kW)": "3.9", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "39" }, { "Materiale": "Alloy steel 4140", "K_p (kW per cm³/s)": "3.29", "P_c all'utensile (kW)": "4.72", "P_spindle in ingresso (kW)": "5.6", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "55" }, { "Materiale": "Stainless 304", "K_p (kW per cm³/s)": "2.94", "P_c all'utensile (kW)": "4.21", "P_spindle in ingresso (kW)": "5.0", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "50" }, { "Materiale": "Titanium Ti-6Al-4V", "K_p (kW per cm³/s)": "1.77", "P_c all'utensile (kW)": "2.54", "P_spindle in ingresso (kW)": "3.0", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "30" }, { "Materiale": "Brass C36000", "K_p (kW per cm³/s)": "1.90", "P_c all'utensile (kW)": "2.72", "P_spindle in ingresso (kW)": "3.2", "Carico su un mandrino da 10 kW (%)": "32" } ] }, { "caption": "La sgrossatura del titanio è limitata dalla potenza del mandrino?", "columns": [ "Voce", "Valore", "Come leggerlo" ], "rows": [ { "Voce": "K_p (unit power)", "Valore": "1.65–1.77 kW per cm³/s", "Come leggerlo": "Inferiore al 4140: il mandrino non è il collo di bottiglia" }, { "Voce": "10 kW turning ceiling", "Valore": "215–230 cm³/min", "Come leggerlo": "La potenza consentirebbe più di quanto le officine usino di norma" }, { "Voce": "10 kW milling ceiling, cycle avg", "Valore": "170–185 cm³/min", "Come leggerlo": "Media di ciclo con il fattore dell'80% di tempo in taglio" }, { "Voce": "20 kW turning ceiling", "Valore": "430–460 cm³/min", "Come leggerlo": "Raddoppia il tetto, non il taglio consentito" }, { "Voce": "Actual limiter", "Valore": "Heat and tool life", "Come leggerlo": "Usare le velocità della tabella dei parametri di taglio con refrigerante ad alta pressione: il refrigerante è un prerequisito, non un'opzione" } ] }, { "caption": "Un mandrino da 20 kW raddoppia il tasso di asportazione?", "columns": [ "Parametro", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)" ], "rows": [ { "Parametro": "Tool", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "Ø20 mm — an example, not a recommendation" }, { "Parametro": "Radial width a_e (mm)", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "6", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "10" }, { "Parametro": "Axial depth a_p (mm)", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "6", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "10" }, { "Parametro": "Feed speed V_f (mm/min)", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "2,388", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "2,000" }, { "Parametro": "MRR (cm³/min)", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "86", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "200" }, { "Parametro": "Cutting time for 25 cm³", "Fresa Ø12 (esempio di calcolo)": "17.5 s", "Fresa Ø20 (esempio illustrativo)": "7.5 s" } ] }, { "caption": "Perché la MRR di fresatura è inferiore a quella di tornitura sulla stessa macchina?", "columns": [ "Passo", "Regola", "6061-T6, 10 kW" ], "rows": [ { "Passo": "1", "Regola": "Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min", "6061-T6, 10 kW": "425–505" }, { "Passo": "2", "Regola": "Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min", "6061-T6, 10 kW": "340–405" }, { "Passo": "3", "Regola": "20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling)", "6061-T6, 10 kW": "850–1,010 turning / 680–810 milling" } ] }, { "caption": "Quale carico del mandrino conviene tenere in sgrossatura?", "columns": [ "Parametro", "Valore", "Base" ], "rows": [ { "Parametro": "Rated spindle power P_rated", "Valore": "10 / 20 kW", "Base": "Le due classi di potenza più comuni delle VMC" }, { "Parametro": "Drive efficiency η", "Valore": "0.85", "Base": "Ipotesi di pianificazione, non una misura: verificare con i dati del costruttore della macchina" }, { "Parametro": "Roughing load factor L", "Valore": "0.75", "Base": "Punto medio della fascia obiettivo 70–85% (S5)" }, { "Parametro": "Usable cutting-power factor", "Valore": "0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64", "Base": "Di ogni kW nominale solo 0.64 kW raggiunge il truciolo" }, { "Parametro": "Tool condition", "Valore": "Sharp carbide", "Base": "Le tabelle K_p sono compilate per utensili da taglio affilati" }, { "Parametro": "Milling in-cut factor", "Valore": "0.80", "Base": "Esempio di calcolo S5: 80% del ciclo in taglio" }, { "Parametro": "Coolant and setup", "Valore": "Stable, no chatter", "Base": "Acciaio e inox con emulsione a inondazione; titanio con refrigerante ad alta pressione; alluminio a inondazione o MQL" } ] }, { "caption": "Qual è la formula della MRR per fresatura e tornitura?", "columns": [ "Passo", "Grandezza", "Valore" ], "rows": [ { "Passo": "1", "Grandezza": "Removal volume V", "Valore": "50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³" }, { "Passo": "2", "Grandezza": "Tool and engagement", "Valore": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm" }, { "Passo": "3", "Grandezza": "Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D)", "Valore": "7,958 → take 7,960 rpm" }, { "Passo": "4", "Grandezza": "Feed speed V_f = n × z × f_z", "Valore": "7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min" }, { "Passo": "5", "Grandezza": "MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000", "Valore": "6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min" }, { "Passo": "6", "Grandezza": "Cutting time T = V / Q", "Valore": "25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting)" }, { "Passo": "7", "Grandezza": "Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85", "Valore": "0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW" }, { "Passo": "8", "Grandezza": "Reading", "Valore": "Spindle only 15% loaded — the Ø12 cutter in a 50 mm pocket is tool-limited; the 425 cm³/min ceiling would need V_f 11,806 mm/min, five times beyond this cutter" } ] }, { "caption": "Come si converte la MRR in tempo di lavorazione?", "columns": [ "Caso di MRR", "Q (cm³/min)", "Tempo per 25 cm³ (s)" ], "rows": [ { "Caso di MRR": "Worked example toolpath (Ø12 in 6061)", "Q (cm³/min)": "86", "Tempo per 25 cm³ (s)": "17.5" }, { "Caso di MRR": "Ø20 cutter example", "Q (cm³/min)": "200", "Tempo per 25 cm³ (s)": "7.5" }, { "Caso di MRR": "6061 10 kW turning ceiling", "Q (cm³/min)": "425", "Tempo per 25 cm³ (s)": "3.5" }, { "Caso di MRR": "304 planning low end", "Q (cm³/min)": "130", "Tempo per 25 cm³ (s)": "11.5" }, { "Caso di MRR": "4140 milling planning low end", "Q (cm³/min)": "90", "Tempo per 25 cm³ (s)": "16.7" } ] }, { "caption": "Quanto sono accurati questi valori di MRR per un preventivo?", "columns": [ "Conflitto", "Fonte A", "Fonte B", "Gestione in questa pagina" ], "rows": [ { "Conflitto": "304 / 316 unit power", "Fonte A": "S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools)", "Fonte B": "S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB)", "Gestione in questa pagina": "L'intera fascia 1.64–2.94 resta nelle tabelle; preventivare dal limite inferiore di 130 cm³/min salvo che durezza e utensili siano confermati all'estremo favorevole" }, { "Conflitto": "C36000 unit power", "Fonte A": "S3 leaded brass 0.82", "Fonte B": "S4 leaded brass 1.90", "Gestione in questa pagina": "0.82 è coerente con la fisica dell'ottone (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), quindi preferire l'estremo 0.82; la fascia 200–465 resta come inviluppo registrato" }, { "Conflitto": "1045 / 4140 ranges", "Fonte A": "S3 by 20 HB steps", "Fonte B": "S4 220–420 HB envelope", "Gestione in questa pagina": "Non è un conflitto: l'intervallo segue la durezza; non descriverlo come un disaccordo tra fonti" } ] } ] }