Spilsnelheidscalculator

Een spilsnelheidscalculator berekent de rotatiesnelheid, in omwentelingen per minuut (RPM), waarmee de spil van een gereedschapsmachine moet draaien bij een bepaalde snijsnelheid en gereedschapsdiameter. Verspaners gebruiken hem om freesmachines, draaibanken, kolomboormachines en CNC-machines in te stellen voordat ze gaan snijden.

Wat is spilsnelheid?

Spilsnelheid is de draaisnelheid van de spil, gemeten in RPM. De spil is de roterende as die het snijgereedschap vasthoudt (bij frezen en boren) of het werkstuk (bij draaien). Een te hoge of te lage spilsnelheid kan het gereedschap snel verslijten, het materiaal verbranden of een ruw oppervlak achterlaten.

De juiste spilsnelheid hangt af van twee dingen: hoe snel de snijkant door het materiaal moet bewegen (de snijsnelheid) en hoe breed het gereedschap of werkstuk is (de diameter).

Formule voor spilsnelheid

$\text{Spilsnelheid (RPM)} = \frac{\text{Snijsnelheid} \times 1000}{\pi \times \text{Gereedschapsdiameter}}$

• Snijsnelheid is de snelheid van de snijkant ten opzichte van het materiaal, in meter per minuut (m/min). Deze hangt af van het te snijden materiaal en het gereedschapsmateriaal.
• Gereedschapsdiameter is de diameter van het snijgereedschap in millimeter (mm). Bij draaien is dit in plaats daarvan de diameter van het werkstuk.
• De factor 1000 zet meters om naar millimeters, zodat de eenheden overeenkomen.
• π (pi) is ongeveer 3,14159. Deze verschijnt omdat de snijkant per omwenteling een cirkel beschrijft, en de omtrek van die cirkel is π maal de diameter.

Een breder gereedschap legt per omwenteling een grotere afstand af en heeft daarom minder omwentelingen per minuut nodig om dezelfde snijsnelheid te bereiken. Een smaller gereedschap heeft meer omwentelingen per minuut nodig.

Hoe bereken je de spilsnelheid

1. Zoek de aanbevolen snijsnelheid op voor het gebruikte materiaal en gereedschap, in m/min. Leveranciers van gereedschap en materiaal publiceren deze waarden.
2. Meet de gereedschapsdiameter (of werkstukdiameter bij draaien) in mm.
3. Vermenigvuldig de snijsnelheid met 1000.
4. Vermenigvuldig de gereedschapsdiameter met π (ongeveer 3,14159).
5. Deel het eerste resultaat door het tweede. Het antwoord is de spilsnelheid in RPM.

Voorbeeld

Een verspaner freest zacht staal met een frees van 10 mm van hardmetaal. De aanbevolen snijsnelheid voor zacht staal is ongeveer 25 m/min.

$\text{RPM} = \frac{25 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{25.000}{31,42} \approx 795,8 \text{ RPM}$

De verspaner stelt de spil in op ongeveer 796 RPM.

Typische spilsnelheden per materiaal

Deze waarden gaan uit van een gereedschapsdiameter van 10 mm en gangbare snijsnelheden voor snelstaal- of hardmetalen gereedschap. Het zijn uitgangspunten, geen vaste regels, want de exacte waarden hangen af van het gereedschap en de machine.

Zachtere, warmtegeleidende metalen zoals aluminium verdragen veel hogere snijsnelheden dan hardere of hittegevoelige metalen zoals titanium.

Waarom de gereedschapsdiameter ertoe doet

Diameter en spilsnelheid staan omgekeerd evenredig met elkaar. Als de gereedschapsdiameter verdubbelt, halveert het benodigde RPM, omdat de snijkant van het grotere gereedschap per omwenteling al twee keer zoveel afstand aflegt. Daarom draait een klein boortje veel sneller dan een groot boortje om hetzelfde materiaal bij dezelfde snijsnelheid te snijden.

Draaien versus frezen en boren

Bij frezen en boren is de diameter in de formule de diameter van het roterende snijgereedschap. Bij draaien roteert het werkstuk in plaats van het gereedschap, dus wordt de werkstukdiameter gebruikt. Omdat een werkstuk vaak smaller wordt naarmate er materiaal wordt weggenomen, gebruiken sommige draaibanken een regeling voor constante oppervlaktesnelheid, die het RPM automatisch verhoogt naarmate de diameter kleiner wordt, zodat de snijsnelheid constant blijft.

De berekende snelheid aanpassen

De formule geeft een startwaarde. Verspaners passen deze vaak aan vanwege:

• Gereedschapstoestand. Een versleten of bot gereedschap heeft mogelijk een lagere snelheid nodig.
• Stijfheid van de machine. Een minder stijve machine of opstelling kan bij de berekende snelheid gaan trillen en heeft dan een lagere snelheid nodig.
• Koeling. Droog snijden vraagt vaak om een lagere snelheid dan snijden met koelvloeistof.
• Beschikbare snelheden. Oudere machines met een riemaandrijving bieden slechts enkele vaste snelheden, dus kiest de verspaner de dichtstbijzijnde snelheid op of onder de berekende waarde.

Een te snel draaiende spil verslijt of breekt het gereedschap vaak en kan het werkstuk verschroeien. Een te langzaam draaiende spil geeft lange, draderige spanen en een slecht oppervlak, omdat het gereedschap dan wrijft in plaats van schoon te snijden.

Veelgestelde vragen

Wat is spilsnelheid bij verspanen? Spilsnelheid is de rotatiesnelheid van de spil van een gereedschapsmachine, in RPM. Deze bepaalt hoe snel het snijgereedschap of werkstuk draait tijdens het snijden.

Hoe bereken ik de spilsnelheid? Vermenigvuldig de snijsnelheid (in m/min) met 1000, en deel dat door π maal de gereedschapsdiameter (in mm). Het resultaat is de spilsnelheid in RPM.

Waarom verandert de gereedschapsdiameter de spilsnelheid? Een gereedschap met een grotere diameter legt per omwenteling een grotere afstand af. Om dezelfde snijsnelheid aan de snijkant te behouden, moet het langzamer draaien dan een kleiner gereedschap.

Wat gebeurt er als de spilsnelheid te hoog of te laag is ingesteld? Een te hoge snelheid veroorzaakt snelle gereedschapsslijtage, gereedschapsbreuk en een verbrand of verkleurd werkstuk. Een te lage snelheid veroorzaakt slechte spaanvorming, een ruw oppervlak en langzamer snijden.

Werkt dezelfde formule voor draaien, frezen en boren? Ja. De formule is voor alle drie hetzelfde. Bij frezen en boren is de diameter die van het snijgereedschap. Bij draaien is het de diameter van het werkstuk op het punt van de snede.

Kan ik voet per minuut gebruiken in plaats van meter per minuut? De formule hierboven gebruikt meter per minuut. Om voet per minuut om te rekenen naar meter per minuut, vermenigvuldig je met 0,3048.