Υπολογιστής ταχύτητας ατράκτου

Ένας υπολογιστής ταχύτητας ατράκτου βρίσκει την ταχύτητα περιστροφής, σε στροφές ανά λεπτό (RPM), με την οποία πρέπει να λειτουργεί η άτρακτος μιας εργαλειομηχανής για δεδομένη ταχύτητα κοπής και διάμετρο εργαλείου. Οι μηχανουργοί τον χρησιμοποιούν για να ρυθμίσουν φρέζες, τόρνους, δράπανα και μηχανές CNC πριν από την κοπή.

Τι είναι η ταχύτητα ατράκτου;

Η ταχύτητα ατράκτου είναι το πόσο γρήγορα περιστρέφεται η άτρακτος και μετριέται σε RPM. Η άτρακτος είναι ο περιστρεφόμενος άξονας που συγκρατεί το κοπτικό εργαλείο (στο φρεζάρισμα και στη διάτρηση) ή το τεμάχιο εργασίας (στην τόρνευση). Η λειτουργία της ατράκτου με υπερβολικά μεγάλη ή μικρή ταχύτητα μπορεί να φθείρει γρήγορα το εργαλείο, να κάψει το υλικό ή να αφήσει τραχιά επιφάνεια.

Η σωστή ταχύτητα ατράκτου εξαρτάται από δύο πράγματα: πόσο γρήγορα πρέπει να κινείται η κόψη μέσα από το υλικό (η ταχύτητα κοπής) και πόσο πλατύ είναι το εργαλείο ή το τεμάχιο εργασίας (η διάμετρος).

Τύπος υπολογισμού της ταχύτητας ατράκτου

$\text{Ταχύτητα ατράκτου (RPM)} = \frac{\text{Ταχύτητα κοπής} \times 1000}{\pi \times \text{Διάμετρος εργαλείου}}$

• Η ταχύτητα κοπής είναι η ταχύτητα της κόψης σε σχέση με το υλικό, σε μέτρα ανά λεπτό (m/min). Εξαρτάται από το υλικό που κόβεται και από το υλικό του εργαλείου.
• Η διάμετρος εργαλείου είναι η διάμετρος του κοπτικού εργαλείου σε χιλιοστά (mm). Στην τόρνευση, είναι αντίθετα η διάμετρος του τεμαχίου εργασίας.
• Ο συντελεστής 1000 μετατρέπει τα μέτρα σε χιλιοστά, ώστε να ταιριάζουν οι μονάδες.
• Το π (pi) είναι περίπου 3,14159. Εμφανίζεται επειδή η κόψη του εργαλείου διαγράφει έναν κύκλο σε κάθε περιστροφή και η περιφέρεια αυτού του κύκλου είναι ίση με π επί τη διάμετρο.

Ένα πλατύτερο εργαλείο καλύπτει μεγαλύτερη απόσταση σε κάθε περιστροφή, επομένως χρειάζεται λιγότερες περιστροφές ανά λεπτό για να επιτύχει την ίδια ταχύτητα κοπής. Ένα στενότερο εργαλείο χρειάζεται περισσότερες περιστροφές ανά λεπτό.

Πώς υπολογίζεται η ταχύτητα ατράκτου

1. Βρείτε τη συνιστώμενη ταχύτητα κοπής για το υλικό και το εργαλείο που χρησιμοποιούνται, σε m/min. Οι προμηθευτές εργαλείων και υλικών δημοσιεύουν αυτές τις τιμές.
2. Μετρήστε τη διάμετρο του εργαλείου (ή τη διάμετρο του τεμαχίου εργασίας στην τόρνευση) σε mm.
3. Πολλαπλασιάστε την ταχύτητα κοπής επί 1000.
4. Πολλαπλασιάστε τη διάμετρο του εργαλείου επί π (περίπου 3,14159).
5. Διαιρέστε το πρώτο αποτέλεσμα με το δεύτερο. Η απάντηση είναι η ταχύτητα ατράκτου σε RPM.

Λυμένο παράδειγμα

Ένας μηχανουργός φρεζάρει μαλακό χάλυβα με κονδύλι καρβιδίου 10 mm. Η συνιστώμενη ταχύτητα κοπής για μαλακό χάλυβα είναι περίπου 25 m/min.

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

Ο μηχανουργός ρυθμίζει την άτρακτο περίπου στις 796 RPM.

Τυπικές ταχύτητες ατράκτου ανά υλικό

Αυτές οι τιμές βασίζονται σε διάμετρο εργαλείου 10 mm και σε συνήθεις ταχύτητες κοπής για εργαλεία από ταχυχάλυβα ή καρβίδιο. Αποτελούν σημεία εκκίνησης και όχι απόλυτους κανόνες, καθώς οι ακριβείς τιμές εξαρτώνται από το εργαλείο και τη μηχανή.

Μαλακότερα μέταλλα με μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα, όπως το αλουμίνιο, αντέχουν πολύ υψηλότερες ταχύτητες κοπής από σκληρότερα ή θερμικά ευαίσθητα μέταλλα, όπως το τιτάνιο.

Γιατί έχει σημασία η διάμετρος του εργαλείου

Η διάμετρος και η ταχύτητα ατράκτου συνδέονται αντιστρόφως ανάλογα. Αν η διάμετρος του εργαλείου διπλασιαστεί, οι απαιτούμενες RPM μειώνονται στο μισό, επειδή η κόψη του μεγαλύτερου εργαλείου καλύπτει ήδη διπλάσια απόσταση σε κάθε περιστροφή. Γι’ αυτό ένα μικρό τρυπάνι περιστρέφεται πολύ πιο γρήγορα από ένα μεγάλο για να κόψει το ίδιο υλικό με την ίδια ταχύτητα κοπής.

Τόρνευση σε σύγκριση με φρεζάρισμα και διάτρηση

Στο φρεζάρισμα και στη διάτρηση, η διάμετρος που χρησιμοποιείται στον τύπο είναι η διάμετρος του περιστρεφόμενου κοπτικού εργαλείου. Στην τόρνευση περιστρέφεται το τεμάχιο εργασίας αντί για το εργαλείο, επομένως χρησιμοποιείται η διάμετρος του τεμαχίου εργασίας. Επειδή ένα τεμάχιο εργασίας συχνά γίνεται στενότερο καθώς αφαιρείται υλικό, ορισμένοι τόρνοι χρησιμοποιούν έλεγχο σταθερής περιφερειακής ταχύτητας, ώστε να αυξάνουν αυτόματα τις RPM καθώς μειώνεται η διάμετρος και να διατηρούν σταθερή την ταχύτητα κοπής.

Ρύθμιση της υπολογισμένης ταχύτητας

Ο τύπος δίνει μια αρχική τιμή. Οι μηχανουργοί συχνά την προσαρμόζουν για τους εξής λόγους:

• Κατάσταση εργαλείου. Ένα φθαρμένο ή στομωμένο εργαλείο μπορεί να χρειάζεται χαμηλότερη ταχύτητα.
• Ακαμψία μηχανής. Μια λιγότερο άκαμπτη μηχανή ή διάταξη μπορεί να δονείται στην υπολογισμένη ταχύτητα και να χρειάζεται χαμηλότερη.
• Ψύξη. Η ξηρή κοπή συχνά απαιτεί χαμηλότερη ταχύτητα από την κοπή με ψυκτικό.
• Διαθέσιμες ταχύτητες. Οι παλαιότερες μηχανές με τροχαλίες κινούμενες με ιμάντα προσφέρουν μόνο λίγες σταθερές ταχύτητες, οπότε ο μηχανουργός επιλέγει την πλησιέστερη ταχύτητα που είναι ίση ή χαμηλότερη από την υπολογισμένη τιμή.

Η λειτουργία της ατράκτου με υπερβολικά μεγάλη ταχύτητα τείνει να φθείρει ή να σπάει το εργαλείο και μπορεί να κάψει το τεμάχιο εργασίας. Η λειτουργία με υπερβολικά μικρή ταχύτητα δημιουργεί μακριά, νηματοειδή αποβλίττα και κακή ποιότητα επιφάνειας, επειδή το εργαλείο τρίβει αντί να κόβει καθαρά.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι η ταχύτητα ατράκτου στη μηχανουργική κατεργασία; Η ταχύτητα ατράκτου είναι η ταχύτητα περιστροφής της ατράκτου μιας εργαλειομηχανής, σε RPM. Καθορίζει πόσο γρήγορα περιστρέφεται το κοπτικό εργαλείο ή το τεμάχιο εργασίας κατά την κοπή.

Πώς υπολογίζω την ταχύτητα ατράκτου; Πολλαπλασιάστε την ταχύτητα κοπής (σε m/min) επί 1000 και, στη συνέχεια, διαιρέστε με το π επί τη διάμετρο του εργαλείου (σε mm). Το αποτέλεσμα είναι η ταχύτητα ατράκτου σε RPM.

Γιατί η διάμετρος του εργαλείου αλλάζει την ταχύτητα ατράκτου; Ένα εργαλείο μεγαλύτερης διαμέτρου καλύπτει μεγαλύτερη απόσταση σε μία περιστροφή. Για να διατηρηθεί η ίδια ταχύτητα κοπής στην κόψη, πρέπει να περιστρέφεται πιο αργά από ένα μικρότερο εργαλείο.

Τι συμβαίνει αν η ταχύτητα ατράκτου ρυθμιστεί πολύ υψηλά ή πολύ χαμηλά; Η υπερβολικά υψηλή ταχύτητα προκαλεί γρήγορη φθορά ή θραύση του εργαλείου και καμένο ή αποχρωματισμένο τεμάχιο εργασίας. Η υπερβολικά χαμηλή ταχύτητα προκαλεί κακό σχηματισμό αποβλίττων, τραχιά επιφάνεια και βραδύτερη κοπή.

Ισχύει ο ίδιος τύπος για την τόρνευση, το φρεζάρισμα και τη διάτρηση; Ναι. Ο τύπος είναι ο ίδιος και για τις τρεις κατεργασίες. Στο φρεζάρισμα και στη διάτρηση, η διάμετρος είναι η διάμετρος του κοπτικού εργαλείου. Στην τόρνευση, είναι η διάμετρος του τεμαχίου εργασίας στο σημείο της κοπής.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω πόδια ανά λεπτό αντί για μέτρα ανά λεπτό; Ο παραπάνω τύπος χρησιμοποιεί μέτρα ανά λεπτό. Για να μετατρέψετε πόδια ανά λεπτό σε μέτρα ανά λεπτό, πολλαπλασιάστε επί 0,3048.