{
    "slug": "material-removal-rate",
    "title": "Производительность съёма материала по мощности шпинделя: 10 и 20 kW",
    "description": "Ограниченные мощностью значения производительности съёма материала для восьми сплавов ЧПУ на шпинделях 10 и 20 kW, с таблицей удельной мощности, опубликованными ориентирами и сквозным расчётным примером.",
    "lang": "ru",
    "tables": [
        {
            "caption": "Возможности чернового съёма MRR при мощности шпинделя 10 и 20 kW (ограничено мощностью, расчётные значения)",
            "columns": [
                "Материал и состояние",
                "Принятый K_p (kW на cm³/s)",
                "10 kW, точение (cm³/min)",
                "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)",
                "20 kW, точение (cm³/min)",
                "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Материал и состояние": "Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "425–505",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "340–405",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "850–1,010",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "680–810"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "425–505",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "340–405",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "850–1,010",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "680–810"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Carbon steel 1045 (190–220 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "1.70–2.32",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "165–225",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "130–180",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "330–450",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "260–360"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "2.18–3.29",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "115–175",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "90–140",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "230–350",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "180–280"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Stainless 304 (annealed, 150–180 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "130–235",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "105–190",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "260–470",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "210–380"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Stainless 316 (annealed, 150–180 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "130–235",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "105–190",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "260–470",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "210–380"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "1.65–1.77",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "215–230",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "170–185",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "430–460",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "340–370"
                },
                {
                    "Материал и состояние": "Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB)",
                    "Принятый K_p (kW на cm³/s)": "0.82–1.90",
                    "10 kW, точение (cm³/min)": "200–465",
                    "10 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "160–370",
                    "20 kW, точение (cm³/min)": "400–930",
                    "20 kW, фрезерование, среднее за цикл (cm³/min)": "320–740"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Какую производительность съёма материала обеспечивает станок с ЧПУ со шпинделем 10 kW на алюминии?",
            "columns": [
                "Источник",
                "Станок / случай",
                "Материал",
                "MRR (cm³/min)",
                "Примечание"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Источник": "S5",
                    "Станок / случай": "40-taper VMC, stable roughing",
                    "Материал": "Carbon steel",
                    "MRR (cm³/min)": "50–100",
                    "Примечание": "3–6 in³/min в источнике"
                },
                {
                    "Источник": "S5",
                    "Станок / случай": "40-taper VMC, HSM strategy",
                    "Материал": "Aluminum",
                    "MRR (cm³/min)": "245–410",
                    "Примечание": "15–25 in³/min в источнике"
                },
                {
                    "Источник": "S5",
                    "Станок / случай": "50-taper / horizontal",
                    "Материал": "Steel",
                    "MRR (cm³/min)": "100–200",
                    "Примечание": "Примерно вдвое больше, чем у станка с конусом 40"
                },
                {
                    "Источник": "S6",
                    "Станок / случай": "120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)",
                    "Материал": "Aluminum 7050",
                    "MRR (cm³/min)": "5,160",
                    "Примечание": "PCD-фреза конкурента, случай 1"
                },
                {
                    "Источник": "S6",
                    "Станок / случай": "120 kW, 27,000 rpm",
                    "Материал": "Aluminum 7050",
                    "MRR (cm³/min)": "7,465",
                    "Примечание": "Покрытие RAL90, тот же случай"
                },
                {
                    "Источник": "S6",
                    "Станок / случай": "120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)",
                    "Материал": "Aluminum (cutter diameter 50 mm)",
                    "MRR (cm³/min)": "7,000",
                    "Примечание": "420,000 cm³ снято за 60 min"
                },
                {
                    "Источник": "S8",
                    "Станок / случай": "Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison",
                    "Материал": "Aluminum",
                    "MRR (cm³/min)": "165",
                    "Примечание": "10.1 in³/min при мощности резания 1.1–3.0 kW"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Насколько нержавеющая сталь 304 медленнее 6061 на том же шпинделе 10 kW?",
            "columns": [
                "Материал",
                "Состояние",
                "ISO",
                "Твёрдость (HB)",
                "K_p (kW на cm³/s)",
                "Источник (низ / верх)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Материал": "Aluminum 6061-T6",
                    "Состояние": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "Твёрдость (HB)": "~95",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "Источник (низ / верх)": "S4 / S3"
                },
                {
                    "Материал": "Aluminum 7075-T6",
                    "Состояние": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "Твёрдость (HB)": "~150",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "Источник (низ / верх)": "S4 / S3 — take the upper end for 7075"
                },
                {
                    "Материал": "Carbon steel 1045",
                    "Состояние": "hot-rolled / normalized",
                    "ISO": "P",
                    "Твёрдость (HB)": "190–220",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.70–2.32",
                    "Источник (низ / верх)": "S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)"
                },
                {
                    "Материал": "Alloy steel 4140",
                    "Состояние": "quenched and tempered, 28–32 HRC",
                    "ISO": "P",
                    "Твёрдость (HB)": "280–320",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "2.18–3.29",
                    "Источник (низ / верх)": "S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound)"
                },
                {
                    "Материал": "Stainless 304",
                    "Состояние": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "Твёрдость (HB)": "150–180",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "Источник (низ / верх)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "Материал": "Stainless 316",
                    "Состояние": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "Твёрдость (HB)": "150–180",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "Источник (низ / верх)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "Материал": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "Состояние": "annealed",
                    "ISO": "S",
                    "Твёрдость (HB)": "330–350",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.65–1.77",
                    "Источник (низ / верх)": "S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)"
                },
                {
                    "Материал": "Brass C36000",
                    "Состояние": "leaded free-machining",
                    "ISO": "N",
                    "Твёрдость (HB)": "90–120",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "0.82–1.90",
                    "Источник (низ / верх)": "S3 / S4 — see the conflict register"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Какую MRR закладывать для стали 4140 на станке 10 kW?",
            "columns": [
                "Материал",
                "K_p (kW на cm³/s)",
                "P_c на инструменте (kW)",
                "Подводимая мощность шпинделя (kW)",
                "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Материал": "Aluminum 6061-T6",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "0.90",
                    "P_c на инструменте (kW)": "1.29",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "1.5",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "15"
                },
                {
                    "Материал": "Carbon steel 1045",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "2.32",
                    "P_c на инструменте (kW)": "3.33",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "3.9",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "39"
                },
                {
                    "Материал": "Alloy steel 4140",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "3.29",
                    "P_c на инструменте (kW)": "4.72",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "5.6",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "55"
                },
                {
                    "Материал": "Stainless 304",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "2.94",
                    "P_c на инструменте (kW)": "4.21",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "5.0",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "50"
                },
                {
                    "Материал": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.77",
                    "P_c на инструменте (kW)": "2.54",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "3.0",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "30"
                },
                {
                    "Материал": "Brass C36000",
                    "K_p (kW на cm³/s)": "1.90",
                    "P_c на инструменте (kW)": "2.72",
                    "Подводимая мощность шпинделя (kW)": "3.2",
                    "Нагрузка на шпинделе 10 kW (%)": "32"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Ограничена ли черновая обработка титана мощностью шпинделя?",
            "columns": [
                "Параметр",
                "Значение",
                "Как это читать"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Параметр": "K_p (unit power)",
                    "Значение": "1.65–1.77 kW per cm³/s",
                    "Как это читать": "Ниже, чем у 4140 — шпиндель не является узким местом"
                },
                {
                    "Параметр": "10 kW turning ceiling",
                    "Значение": "215–230 cm³/min",
                    "Как это читать": "Мощность допускает больше, чем обычно работают цеха"
                },
                {
                    "Параметр": "10 kW milling ceiling, cycle avg",
                    "Значение": "170–185 cm³/min",
                    "Как это читать": "Среднее за цикл при коэффициенте 80% времени в резании"
                },
                {
                    "Параметр": "20 kW turning ceiling",
                    "Значение": "430–460 cm³/min",
                    "Как это читать": "Удваивает потолок мощности, но не допустимый рез"
                },
                {
                    "Параметр": "Actual limiter",
                    "Значение": "Heat and tool life",
                    "Как это читать": "Работайте на скоростях из таблицы режимов резания с СОЖ под высоким давлением — СОЖ это предусловие, а не опция"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Удваивает ли шпиндель 20 kW мою производительность съёма?",
            "columns": [
                "Параметр",
                "Фреза Ø12 (сквозной пример)",
                "Фреза Ø20 (иллюстративно)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Параметр": "Tool",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "Ø20 mm — an example, not a recommendation"
                },
                {
                    "Параметр": "Radial width a_e (mm)",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "6",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "10"
                },
                {
                    "Параметр": "Axial depth a_p (mm)",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "6",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "10"
                },
                {
                    "Параметр": "Feed speed V_f (mm/min)",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "2,388",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "2,000"
                },
                {
                    "Параметр": "MRR (cm³/min)",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "86",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "200"
                },
                {
                    "Параметр": "Cutting time for 25 cm³",
                    "Фреза Ø12 (сквозной пример)": "17.5 s",
                    "Фреза Ø20 (иллюстративно)": "7.5 s"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Почему MRR фрезерования ниже, чем точения, на том же станке?",
            "columns": [
                "Шаг",
                "Правило",
                "6061-T6, 10 kW"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Шаг": "1",
                    "Правило": "Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6, 10 kW": "425–505"
                },
                {
                    "Шаг": "2",
                    "Правило": "Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6, 10 kW": "340–405"
                },
                {
                    "Шаг": "3",
                    "Правило": "20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling)",
                    "6061-T6, 10 kW": "850–1,010 turning / 680–810 milling"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Какую нагрузку шпинделя держать при черновой обработке?",
            "columns": [
                "Параметр",
                "Значение",
                "Обоснование"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Параметр": "Rated spindle power P_rated",
                    "Значение": "10 / 20 kW",
                    "Обоснование": "Два распространённых класса мощности вертикально-фрезерных станков"
                },
                {
                    "Параметр": "Drive efficiency η",
                    "Значение": "0.85",
                    "Обоснование": "Плановое допущение, а не измерение — сверьте с данными производителя станка"
                },
                {
                    "Параметр": "Roughing load factor L",
                    "Значение": "0.75",
                    "Обоснование": "Середина целевого диапазона 70–85% (S5)"
                },
                {
                    "Параметр": "Usable cutting-power factor",
                    "Значение": "0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64",
                    "Обоснование": "До стружки доходит лишь 0.64 kW с каждого номинального киловатта"
                },
                {
                    "Параметр": "Tool condition",
                    "Значение": "Sharp carbide",
                    "Обоснование": "Таблицы K_p составлены для острых режущих инструментов"
                },
                {
                    "Параметр": "Milling in-cut factor",
                    "Значение": "0.80",
                    "Обоснование": "Сквозной пример S5: 80% цикла в резании"
                },
                {
                    "Параметр": "Coolant and setup",
                    "Значение": "Stable, no chatter",
                    "Обоснование": "Сталь и нержавеющая — эмульсия при обильной подаче; титан — СОЖ под высоким давлением; алюминий — обильная подача или MQL"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Какова формула MRR для фрезерования и точения?",
            "columns": [
                "Шаг",
                "Величина",
                "Значение"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Шаг": "1",
                    "Величина": "Removal volume V",
                    "Значение": "50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³"
                },
                {
                    "Шаг": "2",
                    "Величина": "Tool and engagement",
                    "Значение": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm"
                },
                {
                    "Шаг": "3",
                    "Величина": "Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D)",
                    "Значение": "7,958 → take 7,960 rpm"
                },
                {
                    "Шаг": "4",
                    "Величина": "Feed speed V_f = n × z × f_z",
                    "Значение": "7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min"
                },
                {
                    "Шаг": "5",
                    "Величина": "MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000",
                    "Значение": "6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min"
                },
                {
                    "Шаг": "6",
                    "Величина": "Cutting time T = V / Q",
                    "Значение": "25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting)"
                },
                {
                    "Шаг": "7",
                    "Величина": "Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85",
                    "Значение": "0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW"
                },
                {
                    "Шаг": "8",
                    "Величина": "Reading",
                    "Значение": "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": "Как перевести MRR во время обработки?",
            "columns": [
                "Вариант производительности",
                "Q (cm³/min)",
                "Время для 25 cm³ (s)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Вариант производительности": "Worked example toolpath (Ø12 in 6061)",
                    "Q (cm³/min)": "86",
                    "Время для 25 cm³ (s)": "17.5"
                },
                {
                    "Вариант производительности": "Ø20 cutter example",
                    "Q (cm³/min)": "200",
                    "Время для 25 cm³ (s)": "7.5"
                },
                {
                    "Вариант производительности": "6061 10 kW turning ceiling",
                    "Q (cm³/min)": "425",
                    "Время для 25 cm³ (s)": "3.5"
                },
                {
                    "Вариант производительности": "304 planning low end",
                    "Q (cm³/min)": "130",
                    "Время для 25 cm³ (s)": "11.5"
                },
                {
                    "Вариант производительности": "4140 milling planning low end",
                    "Q (cm³/min)": "90",
                    "Время для 25 cm³ (s)": "16.7"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Насколько точны эти значения MRR для расчёта сметы?",
            "columns": [
                "Расхождение",
                "Источник A",
                "Источник B",
                "Как это отражено на странице"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Расхождение": "304 / 316 unit power",
                    "Источник A": "S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools)",
                    "Источник B": "S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB)",
                    "Как это отражено на странице": "В таблицах остаётся весь диапазон 1.64–2.94; считайте смету от нижней границы 130 cm³/min, если только твёрдость и инструмент не подтверждены на благоприятном конце"
                },
                {
                    "Расхождение": "C36000 unit power",
                    "Источник A": "S3 leaded brass 0.82",
                    "Источник B": "S4 leaded brass 1.90",
                    "Как это отражено на странице": "0.82 соответствует физике латуни (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), поэтому предпочитайте конец 0.82; диапазон 200–465 остаётся зарегистрированной огибающей"
                },
                {
                    "Расхождение": "1045 / 4140 ranges",
                    "Источник A": "S3 by 20 HB steps",
                    "Источник B": "S4 220–420 HB envelope",
                    "Как это отражено на странице": "Не расхождение — диапазон следует твёрдости; не описывайте это как разногласие источников"
                }
            ]
        }
    ]
}