Trang chủ / Wiki / Bảng tra cứu / Tốc độ bóc vật liệu theo công suất trục chính

Tốc độ bóc vật liệu theo công suất trục chính

Tốc độ bóc vật liệu giới hạn bởi công suất cho tám hợp kim CNC trên trục chính 10 và 20 kW, kèm bảng công suất đơn vị, các mốc chuẩn đã công bố và một ví dụ tính.

Năng lực MRR khi phá ở công suất trục chính 10 và 20 kW (giới hạn bởi công suất, đã tính toán)

Vật liệu và trạng tháiK_p dùng (kW trên cm³/s)Tiện 10 kW (cm³/min)Phay 10 kW, trung bình chu kỳ (cm³/min)Tiện 20 kW (cm³/min)Phay 20 kW, trung bình chu kỳ (cm³/min)
Nhôm 6061-T6 (cán, ~95 HB)0.76–0.90425–505340–405850–1,010680–810
Nhôm 7075-T6 (cán, ~150 HB)0.76–0.90425–505340–405850–1,010680–810
Thép carbon 1045 (190–220 HB)1.70–2.32165–225130–180330–450260–360
Thép hợp kim 4140 (Q&T, 280–320 HB)2.18–3.29115–17590–140230–350180–280
Inox 304 (ủ, 150–180 HB)1.64–2.94130–235105–190260–470210–380
Inox 316 (ủ, 150–180 HB)1.64–2.94130–235105–190260–470210–380
Titan Ti-6Al-4V (ủ, 330–350 HB)1.65–1.77215–230170–185430–460340–370
Đồng thau C36000 (dễ cắt, 90–120 HB)0.82–1.90200–465160–370400–930320–740
Cách đọc bảng này. Q_max = 60 × P_rated × η × L / K_p với η = 0.85 là hiệu suất truyền động và L = 0.75 là mức tải khi phá: chỉ 0.64 kW trong mỗi kW danh định tới được vùng cắt (0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64). Các cột 10 kW được làm tròn tới 5 cm³/min; cột phay bằng 0.8 × cột tiện đã làm tròn (80% thời gian trong cắt); các cột 20 kW đúng bằng 2 × giá trị 10 kW. Đây là những con số năng lực giới hạn bởi công suất, không phải tốc độ đo điển hình — hãy báo giá theo đầu dưới.

Máy CNC 10 kW đạt tốc độ bóc kim loại bao nhiêu khi gia công nhôm?

Trục chính 10 kW có thể chạy 425–505 cm³/min khi phá 6061-T6 ở mức tải 75% mà bảng này giả định; một VMC côn 40 thường duy trì được 245–410 cm³/min với nhôm khi dùng đường chạy dao HSM. Khoảng cách giữa hai con số là giới hạn của dao và thoát phoi, không phải công suất trục chính.

NguồnMáy / trường hợpVật liệuMRR (cm³/min)Ghi chú
S5VMC côn 40, phá ổn địnhThép carbon50–1003–6 in³/min trong nguồn
S5VMC côn 40, chiến lược HSMNhôm245–41015–25 in³/min trong nguồn
S5Côn 50 / máy ngangThép100–200Khoảng gấp đôi con số của côn 40
S6120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)Nhôm 70505,160Dụng cụ PCD của đối thủ, trường hợp 1
S6120 kW, 27,000 rpmNhôm 70507,465Lớp phủ RAL90, cùng trường hợp
S6120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)Nhôm (đường kính dao 50 mm)7,000Bóc 420,000 cm³ trong 60 min
S8So sánh Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hpNhôm16510.1 in³/min ở công suất cắt 1.1–3.0 kW

Inox 304 chậm hơn 6061 bao nhiêu trên cùng trục chính 10 kW?

Chậm hơn khoảng 2–4×: 130–235 cm³/min với 304 so với 425–505 cm³/min với 6061, vì inox austenit cần 1.64–2.94 kW trên mỗi cm³/s so với 0.76–0.90 của nhôm. Với cùng một đường cắt 86 cm³/min chỉ tải trục chính 10 kW tới 15% khi làm 6061, inox 304 kéo tới 50%.

Vật liệuTrạng tháiISOĐộ cứng (HB)K_p (kW trên cm³/s)Nguồn (thấp / cao)
Nhôm 6061-T6cán, T6N~950.76–0.90S4 / S3
Nhôm 7075-T6cán, T6N~1500.76–0.90S4 / S3 — lấy đầu trên cho 7075
Thép carbon 1045cán nóng / ủ thường hóaP190–2201.70–2.32S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)
Thép hợp kim 4140tôi và ram, 28–32 HRCP280–3202.18–3.29S3 (280–320 HB) / S4 (giới hạn trên 220–420 HB)
Inox 304ủM150–1801.64–2.94S3 (150–175 HB) / S4 (austenit 150–275 HB)
Inox 316ủM150–1801.64–2.94S3 (150–175 HB) / S4 (austenit 150–275 HB)
Titan Ti-6Al-4VủS330–3501.65–1.77S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)
Đồng thau C36000dễ cắt có chìN90–1200.82–1.90S3 / S4 — xem bảng ghi nhận xung đột

Nên dự trù MRR bao nhiêu cho thép 4140 trên máy 10 kW?

Hãy dự trù 115–175 cm³/min khi tiện và 90–140 cm³/min là trung bình chu kỳ khi phay cho 4140 ở 280–320 HB, và báo giá theo đầu dưới. Bảng cân đối công suất dưới đây cho thấy lý do: cùng đường cắt 86 cm³/min chỉ tải trục chính 10 kW tới 15% khi làm 6061 lại tải tới 55% khi làm 4140. Thông số cho 86 cm³/min trên nhôm không chuyển được sang thép — mỗi vật liệu trước hết phải hạ xuống tốc độ cắt riêng của nó, nên bảng cân đối chỉ so sánh chi phí công suất.

Vật liệuK_p (kW trên cm³/s)P_c tại dao (kW)Công suất vào trục chính (kW)Tải trên trục chính 10 kW (%)
Nhôm 6061-T60.901.291.515
Thép carbon 10452.323.333.939
Thép hợp kim 41403.294.725.655
Inox 3042.944.215.050
Titan Ti-6Al-4V1.772.543.030
Đồng thau C360001.902.723.232

Phá titan có bị giới hạn bởi công suất trục chính không?

Không: Ti-6Al-4V chỉ cần 1.65–1.77 kW trên mỗi cm³/s, nên trục chính 10 kW có trần công suất 215–230 cm³/min — nhiệt và tuổi thọ dao giới hạn đường cắt thực tế từ rất lâu trước khi trục chính kịp giới hạn. Hãy coi dòng titan là một phép kiểm tra giới hạn trên, không bao giờ là mục tiêu, và giữ dung dịch làm mát áp suất cao mà bảng thông số cắt gọi là bắt buộc.

MụcGiá trịCách hiểu
K_p (công suất đơn vị)1.65–1.77 kW trên cm³/sThấp hơn 4140 — trục chính không phải nút thắt
Trần tiện 10 kW215–230 cm³/minCông suất cho phép nhiều hơn mức xưởng thường chạy
Trần phay 10 kW, trung bình chu kỳ170–185 cm³/minTrung bình chu kỳ với hệ số 80% thời gian trong cắt
Trần tiện 20 kW430–460 cm³/minGấp đôi trần, không phải gấp đôi đường cắt cho phép
Yếu tố giới hạn thực tếNhiệt và tuổi thọ daoChạy tốc độ theo bảng thông số cắt với dung dịch làm mát áp suất cao — dung dịch làm mát là điều kiện tiên quyết, không phải tùy chọn

Trục chính 20 kW có nhân đôi tốc độ bóc vật liệu không?

Nó gấp đôi trần công suất — 850–1,010 cm³/min với 6061 — nhưng chỉ khi dao và đồ gá hấp thụ được. Trong một hốc 50 × 50 mm với dao Ø12, trục chính 20 kW không thay đổi gì: thời gian cắt vẫn là 17.5 s vì dao, chứ không phải trục chính, mới là ràng buộc.

Thông sốDao Ø12 (ví dụ tính)Dao Ø20 (minh họa)
DaoØ12 mm, dao phay ngón hợp kim cứng 3 răngØ20 mm — chỉ là ví dụ, không phải khuyến nghị
Chiều rộng hướng tâm a_e (mm)610
Chiều sâu dọc trục a_p (mm)610
Tốc độ tiến V_f (mm/min)2,3882,000
MRR (cm³/min)86200
Thời gian cắt cho 25 cm³17.5 s7.5 s

Vì sao MRR khi phay thấp hơn khi tiện trên cùng một máy?

Đường cắt bị gián đoạn và dao dành khoảng 20% chu kỳ mà không cắt, nên tốc độ phay trung bình chu kỳ bằng 0.8× tốc độ tiện: 340–405 so với 425–505 cm³/min với 6061 trên 10 kW. Tốc độ tức thời khi đang cắt vẫn có thể đạt con số của tiện.

BướcQuy tắc6061-T6, 10 kW
1Trần tiện: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, làm tròn tới 5 cm³/min425–505
2Cột phay = 0.8 × cột tiện đã làm tròn, làm tròn tới 5 cm³/min340–405
3Cột 20 kW = 2 × cột 10 kW (gấp đôi chính xác)850–1,010 tiện / 680–810 phay

Nên nhắm tới tải trục chính bao nhiêu khi phá?

70–85% công suất danh định; bảng này dùng 75%, để lại biên cho mài mòn dao và độ cứng thay đổi. Các giả định cố định dưới đây là giá trị để lập kế hoạch — đã tính, không phải đo — nên nếu xưởng của bạn đo được hiệu suất truyền động 0.80 hoặc 0.90, hãy chia tỷ lệ toàn bộ bảng theo.

Thông sốGiá trịCơ sở
Công suất danh định trục chính P_rated10 / 20 kWHai cấp công suất VMC phổ biến
Hiệu suất truyền động η0.85Giả định lập kế hoạch, không phải đo — xác nhận lại với dữ liệu của nhà chế tạo máy
Hệ số tải khi phá L0.75Điểm giữa của dải mục tiêu 70–85% (S5)
Hệ số công suất cắt hữu dụng0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64Chỉ 0.64 kW trong mỗi kW danh định tới được vùng cắt
Trạng thái daoHợp kim cứng sắcCác bảng K_p được lập cho dụng cụ cắt sắc
Hệ số trong cắt khi phay0.80Ví dụ tính của S5: 80% chu kỳ là đang cắt
Dung dịch làm mát và gá đặtỔn định, không rung độngThép và inox dùng nhũ tương tưới tràn; titan dùng dung dịch làm mát áp suất cao; nhôm tưới tràn hoặc MQL

Công thức MRR cho phay và tiện là gì?

Phay: Q = a_e × a_p × V_f / 1,000. Tiện: Q = V_c × f × a_p. Ví dụ tính: dao 12 mm với độ ăn 6 × 6 mm và 2,388 mm/min bóc 86 cm³/min. Các thông số được cố ý chọn bảo thủ — 0.10 mm mỗi răng so với 0.15–0.19 cho dao Ø12 trong bảng thông số cắt — để mọi bước vẫn kiểm tra được.

BướcĐại lượngGiá trị
1Thể tích bóc VHốc 50 × 50 × 10 mm = 25 cm³
2Dao và độ ăn daoØ12 mm, dao phay ngón hợp kim cứng 3 răng; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/răng; a_e = a_p = 6 mm
3Tốc độ trục chính n = 1,000 × V_c / (π × D)7,958 → lấy 7,960 rpm
4Tốc độ tiến V_f = n × z × f_z7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min
5MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,0006 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min
6Thời gian cắt T = V / Q25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s với 20% không cắt)
7Kiểm tra công suất P_c = K_p × Q, công suất vào trục chính P_c / 0.850.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% của 10 kW
8Đọc kết quảTrục chính chỉ tải 15% — dao Ø12 trong hốc 50 mm bị giới hạn bởi dao; trần 425 cm³/min sẽ cần V_f 11,806 mm/min, gấp năm lần khả năng của dao này

Làm sao quy đổi MRR ra thời gian gia công?

T = V / Q. Một hốc 50 × 50 × 10 mm là 25 cm³, nên ở 86 cm³/min của ví dụ, thời gian cắt là 17.5 s — khoảng 22 s khi cộng thêm 20% thời gian không cắt (ăn dao xuống, rút dao, đổi lớp cắt). Thời gian đổi dao và kiểm tra tính thêm vào trên đó. Các thời gian dưới đây là T = 25 / Q cho cùng hốc, làm tròn một chữ số thập phân — đã tính, không phải đo.

Trường hợp tốc độQ (cm³/min)Thời gian cho 25 cm³ (s)
Đường chạy dao của ví dụ (Ø12 trong 6061)8617.5
Ví dụ dao Ø202007.5
Trần tiện 6061 10 kW4253.5
Đầu dưới dự trù cho 30413011.5
Đầu dưới dự trù phay 41409016.7

Các con số MRR này chính xác đến đâu khi báo giá?

Hãy coi chúng là một dải dự trù ±25%, không phải bảo đảm: chúng giả định hợp kim cứng sắc, hiệu suất truyền động 85% và gá đặt ổn định. Các trường hợp nhôm 120 kW đã công bố đạt 5,160–7,465 cm³/min — 43–62 cm³/min trên mỗi kW — phù hợp với cách chia tỷ lệ tuyến tính mà bảng này giả định. Ở những chỗ các nguồn không thống nhất, xung đột được ghi nhận và để ngỏ chứ không lấy trung bình.

Xung độtNguồn ANguồn BCách xử lý trong trang này
Công suất đơn vị 304 / 316Dải 1.64–1.97 theo sổ tay S3 (150–200 HB, dụng cụ sắc)Giá trị 2.94 từ nghiên cứu năng lượng S4 (austenit 150–275 HB)Cả dải 1.64–2.94 vẫn nằm trong các bảng; hãy báo giá theo đầu dưới 130 cm³/min trừ khi đã xác nhận độ cứng và dụng cụ ở đầu thuận lợi
Công suất đơn vị C36000Đồng thau có chì 0.82 theo S3Đồng thau có chì 1.90 theo S40.82 khớp với vật lý của đồng thau (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), nên ưu tiên đầu 0.82; dải 200–465 vẫn được giữ làm biên đã ghi nhận
Dải 1045 / 4140S3 theo bước 20 HBBiên 220–420 HB của S4Không phải xung đột — dải đi theo độ cứng; đừng mô tả đây là các nguồn mâu thuẫn

Cách dùng các con số này

  • Các cột này là năng lực giới hạn bởi công suất, không phải MRR điển hình: mốc chuẩn côn 40 đã công bố chạy 50–100 cm³/min với thép carbon, so với trần 165–225 cm³/min của 1045, nên báo giá theo trần như thể là tốc độ điển hình sẽ nói quá năng lực 2–4×.
  • Dòng titan và inox austenit bị giới hạn bởi tuổi thọ dao, không phải công suất: 215–230 cm³/min cho Ti-6Al-4V là một phép kiểm tra giới hạn trên, còn dải đạt được do nhiệt và tuổi thọ dao quyết định ở tốc độ theo bảng thông số cắt.
  • Quy ước làm tròn: các cột 10 kW làm tròn tới 5 cm³/min, cột phay bằng 0.8 × cột tiện đã làm tròn (lại làm tròn tới 5), và các cột 20 kW đúng bằng gấp đôi cột 10 kW — việc gấp đôi trong bảng là chính xác.
  • Hiệu suất truyền động 0.85, hệ số tải khi phá 0.75 và hệ số công suất hữu dụng 0.64 rút ra từ đó đều là giả định lập kế hoạch đã tính, không phải đo — nếu xưởng của bạn đo được giá trị khác, hãy chia tỷ lệ bảng theo.
  • Mỗi dải K_p trải trên nhiều nguồn đã công bố: đầu dưới là giá trị tiết kiệm công suất nhất, đầu trên là giá trị bảo thủ. Hãy báo giá năng lực theo đầu dưới — độ cứng ở đỉnh dải, lưỡi mòn và phoi mỏng đều đẩy K_p lên.
  • K_p (kW trên cm³/s) về mặt số học bằng k_c / 1,000; bảng của Sandvik công bố k_c còn sổ tay trục chính công bố K_p, và trang này chuẩn hóa theo K_p.

Câu hỏi thường gặp

Máy CNC 10 kW đạt tốc độ bóc kim loại bao nhiêu khi gia công nhôm?
425–505 cm³/min với 6061-T6 ở mức tải 75% đã giả định; một VMC côn 40 thường duy trì được 245–410 cm³/min khi dùng đường chạy dao HSM.
Inox 304 chậm hơn 6061 bao nhiêu trên cùng trục chính 10 kW?
Chậm hơn khoảng 2–4×: 130–235 cm³/min với 304 so với 425–505 cm³/min với 6061, vì 304 cần 1.64–2.94 kW trên mỗi cm³/s so với 0.76–0.90 của nhôm.
Nên dự trù MRR bao nhiêu cho thép 4140 trên máy 10 kW?
115–175 cm³/min khi tiện và 90–140 cm³/min là trung bình chu kỳ khi phay cho 4140 ở 280–320 HB; hãy báo giá theo đầu dưới.
Phá titan có bị giới hạn bởi công suất trục chính không?
Không — Ti-6Al-4V chỉ cần 1.65–1.77 kW trên mỗi cm³/s, nên trần công suất 10 kW là 215–230 cm³/min; nhiệt và tuổi thọ dao mới là thứ giới hạn đường cắt thực tế trước.
Trục chính 20 kW có nhân đôi tốc độ bóc vật liệu không?
Nó gấp đôi trần công suất (850–1,010 cm³/min với 6061), nhưng chỉ khi dao và đồ gá hấp thụ được; dao Ø12 trong hốc 50 × 50 mm không được lợi gì.
Vì sao MRR khi phay thấp hơn khi tiện trên cùng một máy?
Dao dành khoảng 20% chu kỳ ngoài vùng cắt, nên cột phay bằng 0.8× cột tiện: 340–405 so với 425–505 cm³/min với 6061 trên 10 kW.
Nên nhắm tới tải trục chính bao nhiêu khi phá?
70–85% công suất danh định; bảng này dùng 75% để để lại biên cho mài mòn dao và độ cứng thay đổi.
Công thức MRR cho phay và tiện là gì?
Phay Q = a_e × a_p × V_f / 1,000; tiện Q = V_c × f × a_p — dao 12 mm với 6 × 6 mm và 2,388 mm/min cho 86 cm³/min.
Làm sao quy đổi MRR ra thời gian gia công?
T = V / Q: hốc 50 × 50 × 10 mm là 25 cm³, nên 86 cm³/min cắt hết trong 17.5 s (khoảng 22 s khi cộng 20% thời gian không cắt).
Các con số MRR này chính xác đến đâu khi báo giá?
Hãy dùng chúng như một dải dự trù ±25%: chúng giả định hợp kim cứng sắc, hiệu suất truyền động 85% và gá đặt ổn định; các trường hợp nhôm 120 kW đã công bố đạt 5,160–7,465 cm³/min, khớp với cách chia tỷ lệ tuyến tính.

Tiêu chuẩn và nguồn tham khảo

  • S1 — Sandvik Coromant, Lực cắt riêng: định nghĩa k_c1, hiệu chỉnh chiều dày phoi và công thức công suất
  • S2 — Sandvik Coromant, Vật liệu chi tiết (bảng mã MC): giá trị k_c1 của thép nhóm P và số mũ m_c
  • S3 — DynoSpindles, Application Engineering Data Phần hai (Book of Spindles), Bảng 5/9/10/11/12: giá trị công suất đơn vị K_p cho dụng cụ hợp kim cứng sắc
  • S4 — Kellens và cộng sự (2012), UPLCI-CO2PE! Phụ lục II, Bảng MR1.2(a), Int. J. Life Cycle Assess. 17: 242–251: đối chiếu độc lập năng lượng cắt đơn vị
  • S5 — MFG Calcs, Driving Material Removal Rate Without Burning Up Spindles: mốc chuẩn xưởng cho côn 40/50, mục tiêu tải trục chính 70–85% và ví dụ 80% thời gian trong cắt
  • S6 — Sandvik Coromant, trường hợp hàng không C-1040-169: gia công nhôm 120 kW ở 5,160 / 7,465 / 7,000 cm³/min
  • S7 — Máy tính MRR trục chính của Rough Logic (giá trị công suất đơn vị theo Machinery Handbook): đối chiếu bên thứ ba
  • S8 — MIT OCW 2.008 Bài giảng 7 (Cutting): năng lượng cắt riêng và ví dụ phay 165 cm³/min, 1.1–3.0 kW
  • S9 — Bảng thông số cắt của Sinbo: cùng tám vật liệu, tốc độ và bước tiến mà các trần công suất này cắm vào
  • K_p (kW trên cm³/s) về mặt số học bằng k_c / 1,000; cả hai cách ghi đều được giữ kèm nguồn riêng
  • Mọi giá trị Q_max được tính từ các dải K_p cộng với các giả định cố định — đã tính, không phải đo; ba mục cần xưởng xác nhận trong nghiên cứu nguồn (hiệu suất truyền động theo từng máy, dải độ cứng 4140 đang có, một dòng K_p riêng cho 7075) vẫn đang chờ dữ liệu xưởng, không phải giá trị đã công bố

Trang liên quan

Tải bảng này