Vārpstas ātruma kalkulators

Vārpstas ātruma kalkulators nosaka rotācijas ātrumu apgriezienos minūtē (RPM), ar kādu darbgalda vārpstai jāgriežas, ņemot vērā noteiktu griešanas ātrumu un instrumenta diametru. Metālapstrādes speciālisti to izmanto frēzmašīnu, virpu, urbjmašīnu un CNC darbgaldu iestatīšanai pirms griešanas.

Kas ir vārpstas ātrums?

Vārpstas ātrums ir vārpstas griešanās ātrums, ko mēra apgriezienos minūtē (RPM). Vārpsta ir rotējoša ass, kas notur griezējinstrumentu (frēzēšanā un urbšanā) vai sagatavi (virpošanā). Ja vārpsta griežas pārāk ātri vai pārāk lēni, instruments var ātri nodilt, materiāls var apdegt vai virsma var palikt raupja.

Pareizais vārpstas ātrums ir atkarīgs no diviem faktoriem: no tā, cik ātri griešanas malai jāpārvietojas caur materiālu (griešanas ātrums), un no instrumenta vai sagataves platuma (diametra).

Vārpstas ātruma formula

$\text{Vārpstas ātrums (RPM)} = \frac{\text{Griešanas ātrums} \times 1000}{\pi \times \text{Instrumenta diametrs}}$

• Griešanas ātrums ir griešanas malas ātrums attiecībā pret materiālu, ko mēra metros minūtē (m/min). Tas ir atkarīgs no griežamā materiāla un instrumenta materiāla.
• Instrumenta diametrs ir griezējinstrumenta diametrs milimetros (mm). Virpošanā tas ir sagataves diametrs.
• Koeficients 1000 pārvērš metrus milimetros, lai mērvienības sakristu.
• π (pī) ir aptuveni 3,14159. Tas parādās tāpēc, ka instrumenta mala katrā apgriezienā veic vienu pilnu apli un šī apļa apkārtmērs ir π reizes lielāks par diametru.

Platāks instruments vienā apgriezienā veic lielāku attālumu, tāpēc, lai sasniegtu tādu pašu griešanas ātrumu, tam vajadzīgs mazāks apgriezienu skaits minūtē. Šaurākam instrumentam vajadzīgs lielāks apgriezienu skaits minūtē.

Kā aprēķināt vārpstas ātrumu

1. Noskaidrojiet ieteicamo griešanas ātrumu izmantotajam materiālam un instrumentam metros minūtē (m/min). Instrumentu un materiālu piegādātāji publicē šos rādītājus.
2. Izmēriet instrumenta diametru (vai sagataves diametru virpošanā) milimetros.
3. Reiziniet griešanas ātrumu ar 1000.
4. Reiziniet instrumenta diametru ar π (aptuveni 3,14159).
5. Pirmo rezultātu izdaliet ar otro. Iegūtais rezultāts ir vārpstas ātrums RPM.

Atrisināts piemērs

Metālapstrādes speciālists frēzē mazoglekļa tēraudu ar 10 mm karbīda gala frēzi. Ieteicamais griešanas ātrums mazoglekļa tēraudam ir aptuveni 25 m/min.

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

Metālapstrādes speciālists iestata vārpstas ātrumu aptuveni 796 RPM.

Tipiskie vārpstas ātrumi dažādiem materiāliem

Šie rādītāji izmanto 10 mm instrumenta diametru un parastus ātrgriezējtērauda vai karbīda instrumentu griešanas ātrumus. Tie ir sākumpunkti, nevis stingri noteikumi, jo precīzās vērtības ir atkarīgas no instrumenta un darbgalda.

Mīkstāki un labāk siltumu vadoši metāli, piemēram, alumīnijs, pieļauj daudz lielākus griešanas ātrumus nekā cietāki vai pret karstumu jutīgi metāli, piemēram, titāns.

Kāpēc instrumenta diametrs ir svarīgs

Diametrs un vārpstas ātrums ir apgriezti proporcionāli. Ja instrumenta diametrs dubultojas, nepieciešamais RPM samazinās uz pusi, jo lielākā instrumenta mala vienā apgriezienā jau veic divreiz lielāku attālumu. Tāpēc mazs urbis griežas daudz ātrāk nekā liels urbis, griežot to pašu materiālu ar tādu pašu griešanas ātrumu.

Virpošana salīdzinājumā ar frēzēšanu un urbšanu

Frēzēšanā un urbšanā formulā izmanto rotējošā griezējinstrumenta diametru. Virpošanā rotē sagatave, nevis instruments, tāpēc izmanto sagataves diametru. Tā kā, noņemot materiālu, sagatave bieži kļūst šaurāka, dažas virpas izmanto nemainīga virsmas ātruma vadību, lai, diametram samazinoties, automātiski palielinātu RPM un saglabātu nemainīgu griešanas ātrumu.

Aprēķinātā ātruma pielāgošana

Formula sniedz sākotnējo vērtību. Metālapstrādes speciālisti to bieži pielāgo šādu iemeslu dēļ:

• Instrumenta stāvoklis. Nodilis vai neass instruments var prasīt mazāku ātrumu.
• Darbgalda stingrība. Mazāk stingrs darbgalds vai tā iestatījums var vibrēt ar aprēķināto ātrumu, tāpēc var būt vajadzīgs mazāks ātrums.
• Dzesēšana. Griešanai bez dzesēšanas šķidruma bieži vajadzīgs mazāks ātrums nekā griešanai ar dzesēšanas šķidrumu.
• Pieejamie ātrumi. Vecāki darbgaldi ar siksnas piedziņas skriemeļiem piedāvā tikai dažus fiksētus ātrumus, tāpēc metālapstrādes speciālists izvēlas tuvāko ātrumu, kas ir vienāds ar aprēķināto vērtību vai mazāks par to.

Pārāk ātra vārpstas griešanās parasti izraisa instrumenta nodilšanu vai salūšanu un var apsvilināt sagatavi. Pārāk lēna griešanās rada garas, pavedienveida skaidas un sliktu virsmas kvalitāti, jo instruments vairāk beržas, nevis tīri griež.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir vārpstas ātrums mehāniskajā apstrādē? Vārpstas ātrums ir darbgalda vārpstas rotācijas ātrums RPM. Tas nosaka, cik ātri griezējinstruments vai sagatave griežas apstrādes laikā.

Kā aprēķināt vārpstas ātrumu? Reiziniet griešanas ātrumu (metros minūtē) ar 1000, pēc tam izdaliet ar π, kas reizināts ar instrumenta diametru (milimetros). Rezultāts ir vārpstas ātrums RPM.

Kāpēc instrumenta diametrs maina vārpstas ātrumu? Lielāka diametra instruments vienā apgriezienā veic lielāku attālumu. Lai pie griešanas malas saglabātu tādu pašu griešanas ātrumu, tam jāgriežas lēnāk nekā mazākam instrumentam.

Kas notiek, ja vārpstas ātrums ir iestatīts pārāk augsts vai pārāk zems? Pārāk liels ātrums izraisa ātru instrumenta nodilšanu, instrumenta salūšanu un apsvilušu vai mainījušu krāsu sagatavi. Pārāk mazs ātrums rada sliktu skaidu veidošanos, raupju virsmu un lēnāku griešanu.

Vai viena un tā pati formula der virpošanai, frēzēšanai un urbšanai? Jā. Formula visiem trim procesiem ir vienāda. Frēzēšanā un urbšanā diametrs ir griezējinstrumenta diametrs. Virpošanā tas ir sagataves diametrs griešanas vietā.

Vai metru minūtē vietā var izmantot pēdas minūtē? Iepriekš minētajā formulā izmanto metrus minūtē. Lai pēdas minūtē pārvērstu metros minūtē, reiziniet ar 0,3048.