Spindelhastighedsberegner

En spindelhastighedsberegner finder den rotationshastighed i omdrejninger pr. minut (RPM), som en værktøjsmaskines spindel skal køre med ved en given skærehastighed og værktøjsdiameter. Maskinarbejdere bruger den til at indstille fræsemaskiner, drejebænke, søjleboremaskiner og CNC-maskiner før skæringen.

Hvad er spindelhastighed?

Spindelhastighed er, hvor hurtigt spindlen drejer, målt i RPM. Spindlen er den roterende aksel, der holder skæreværktøjet (ved fræsning og boring) eller emnet (ved drejning). Hvis spindlen kører for hurtigt eller for langsomt, kan værktøjet hurtigt blive slidt, materialet blive brændt, eller overfladen blive ru.

Den korrekte spindelhastighed afhænger af to ting: hvor hurtigt skæret skal bevæge sig gennem materialet (skærehastigheden), og hvor bredt værktøjet eller emnet er (diameteren).

Formel for spindelhastighed

$\text{Spindelhastighed (RPM)} = \frac{\text{Skærehastighed} \times 1000}{\pi \times \text{Værktøjsdiameter}}$

• Skærehastighed er skærekantens hastighed i forhold til materialet, målt i meter pr. minut (m/min). Den afhænger af det materiale, der skæres i, og værktøjets materiale.
• Værktøjsdiameter er skæreværktøjets diameter i millimeter (mm). Ved drejning er det i stedet emnets diameter.
• Faktoren 1000 omregner meter til millimeter, så enhederne passer sammen.
• π (pi) er cirka 3,14159. Den indgår, fordi værktøjets skærekant følger en cirkel én gang pr. omdrejning, og cirklens omkreds er π gange diameteren.

Et bredere værktøj tilbagelægger en større afstand pr. omdrejning og har derfor brug for færre omdrejninger pr. minut for at nå den samme skærehastighed. Et smallere værktøj har brug for flere omdrejninger pr. minut.

Sådan beregnes spindelhastigheden

1. Find den anbefalede skærehastighed for det materiale og værktøj, der bruges, i m/min. Værktøjs- og materialeproducenter offentliggør disse tal.
2. Mål værktøjsdiameteren (eller emnets diameter ved drejning) i mm.
3. Gang skærehastigheden med 1000.
4. Gang værktøjsdiameteren med π (cirka 3,14159).
5. Divider det første resultat med det andet. Resultatet er spindelhastigheden i RPM.

Regneeksempel

En maskinarbejder fræser konstruktionsstål med et hårdmetal-pindfræserværktøj på 10 mm. Den anbefalede skærehastighed for konstruktionsstål er cirka 25 m/min.

$\text{RPM} = \frac{25 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{25{,}000}{31.42} \approx 795.8 \text{ RPM}$

Maskinarbejderen indstiller spindlen til cirka 796 RPM.

Typiske spindelhastigheder for forskellige materialer

Disse tal bruger en værktøjsdiameter på 10 mm og almindelige skærehastigheder for værktøj af snabbstål eller hårdmetal. De er udgangspunkter, ikke faste regler, eftersom de nøjagtige værdier afhænger af værktøjet og maskinen.

Blødere metaller med højere varmeledningsevne, som aluminium, tåler langt højere skærehastigheder end hårdere eller varmefølsomme metaller som titanium.

Hvorfor værktøjsdiameteren har betydning

Diameter og spindelhastighed er omvendt proportionale. Hvis værktøjsdiameteren fordobles, halveres den nødvendige RPM, fordi det større værktøjs skærekant allerede tilbagelægger dobbelt så stor en afstand pr. omdrejning. Derfor drejer et lille bor langt hurtigere end et stort bor, når de skærer i det samme materiale ved den samme skærehastighed.

Drejning sammenlignet med fræsning og boring

Ved fræsning og boring er den diameter, der bruges i formlen, det roterende skæreværktøjs diameter. Ved drejning roterer emnet i stedet for værktøjet, så emnets diameter bruges. Da et emne ofte bliver smallere, efterhånden som materialet fjernes, bruger nogle drejebænke styring med konstant overfladehastighed til automatisk at øge RPM, når diameteren bliver mindre, så skærehastigheden holdes konstant.

Justering af den beregnede hastighed

Formlen giver en udgangsværdi. Maskinarbejdere justerer den ofte på grund af:

• Værktøjets tilstand. Et slidt eller sløvt værktøj kan kræve en lavere hastighed.
• Maskinens stivhed. En mindre stiv maskine eller opspænding kan vibrere ved den beregnede hastighed og kræve en lavere hastighed.
• Køling. Tørskæring kræver ofte en lavere hastighed end skæring med kølemiddel.
• Tilgængelige hastigheder. Ældre maskiner med remdrevne remskiver tilbyder kun nogle få faste hastigheder, så maskinarbejderen vælger den nærmeste hastighed, der er lig med eller lavere end den beregnede værdi.

Hvis spindlen kører for hurtigt, slides værktøjet typisk op eller går i stykker, og emnet kan blive svidt. Hvis den kører for langsomt, dannes lange, trådede spåner, og overfladefinishen bliver dårlig, fordi værktøjet gnider i stedet for at skære rent.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er spindelhastighed ved maskinbearbejdning? Spindelhastighed er rotationshastigheden for en værktøjsmaskines spindel, målt i RPM. Den bestemmer, hvor hurtigt skæreværktøjet eller emnet drejer under skæringen.

Hvordan beregner jeg spindelhastigheden? Gang skærehastigheden (i m/min) med 1000, og divider derefter med π gange værktøjsdiameteren (i mm). Resultatet er spindelhastigheden i RPM.

Hvorfor ændrer værktøjsdiameteren spindelhastigheden? Et værktøj med større diameter tilbagelægger en større afstand ved én omdrejning. For at fastholde den samme skærehastighed ved skæret skal det dreje langsommere end et mindre værktøj.

Hvad sker der, hvis spindelhastigheden indstilles for højt eller for lavt? En for høj hastighed medfører hurtigt værktøjsslid, værktøjsbrud og et brændt eller misfarvet emne. En for lav hastighed medfører dårlig spåndannelse, en ru overflade og langsommere skæring.

Virker den samme formel ved drejning, fræsning og boring? Ja. Formlen er den samme for alle tre processer. Ved fræsning og boring er diameteren skæreværktøjets diameter. Ved drejning er det emnets diameter på skæringsstedet.

Kan jeg bruge fod pr. minut i stedet for meter pr. minut? Formlen ovenfor bruger meter pr. minut. For at omregne fod pr. minut til meter pr. minut skal du gange med 0,3048.