Kalkulator for spindelhastighet

En kalkulator for spindelhastighet finner rotasjonshastigheten, i omdreininger per minutt (o/min), som spindelen på et verktøymaskin må ha ved en gitt skjærehastighet og verktøydiameter. Maskinarbeidere bruker den til å stille inn fresemaskiner, dreiebenker, søyleboremaskiner og CNC-maskiner før skjæring.

Hva er spindelhastighet?

Spindelhastighet er hvor raskt spindelen dreier, målt i o/min. Spindelen er den roterende akselen som holder skjæreverktøyet (ved fresing og boring) eller arbeidsstykket (ved dreiing). Hvis spindelen går for raskt eller for sakte, kan verktøyet slites raskt, materialet brennes eller overflaten bli ru.

Riktig spindelhastighet avhenger av to ting: hvor raskt skjæreeggen skal bevege seg gjennom materialet (skjærehastigheten), og hvor bredt verktøyet eller arbeidsstykket er (diameteren).

Formel for spindelhastighet

$\text{Spindelhastighet (o/min)} = \frac{\text{Skjærehastighet} \times 1000}{\pi \times \text{Verktøydiameter}}$

• Skjærehastighet er skjæreeggens hastighet i forhold til materialet, i meter per minutt (m/min). Den avhenger av materialet som skjæres, og av verktøymaterialet.
• Verktøydiameter er skjæreverktøyets diameter i millimeter (mm). Ved dreiing er det i stedet arbeidsstykkets diameter.
• Faktoren 1000 konverterer meter til millimeter slik at enhetene stemmer overens.
• π (pi) er omtrent 3,14159. Den inngår fordi verktøyets egg følger en sirkel én gang per omdreining, og sirkelens omkrets er π ganger diameteren.

Et bredere verktøy tilbakelegger en lengre strekning per omdreining og trenger derfor færre omdreininger per minutt for å oppnå samme skjærehastighet. Et smalere verktøy trenger flere omdreininger per minutt.

Slik beregnes spindelhastighet

1. Finn anbefalt skjærehastighet for materialet og verktøyet som brukes, i m/min. Verktøy- og materialleverandører oppgir disse verdiene.
2. Mål verktøydiameteren (eller arbeidsstykkets diameter ved dreiing) i mm.
3. Multipliser skjærehastigheten med 1000.
4. Multipliser verktøydiameteren med π (omtrent 3,14159).
5. Divider det første resultatet med det andre. Svaret er spindelhastigheten i o/min.

Regneeksempel

En maskinarbeider freser bløtt stål med en hardmetall-pinnfres på 10 mm. Anbefalt skjærehastighet for bløtt stål er omtrent 25 m/min.

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

Maskinarbeideren stiller spindelen inn på omtrent 796 o/min.

Typiske spindelhastigheter for ulike materialer

Disse verdiene bruker en verktøydiameter på 10 mm og vanlige skjærehastigheter for verktøy av hurtigstål eller hardmetall. De er utgangsverdier, ikke faste regler, siden de nøyaktige verdiene avhenger av verktøyet og maskinen.

Mykere metaller med høyere varmeledningsevne, som aluminium, tåler mye høyere skjærehastigheter enn hardere eller varmefølsomme metaller som titan.

Hvorfor verktøydiameteren er viktig

Diameter og spindelhastighet er omvendt proporsjonale. Hvis verktøydiameteren dobles, halveres nødvendig o/min, fordi eggen på det større verktøyet allerede tilbakelegger dobbelt så lang strekning per omdreining. Derfor roterer et lite bor langt raskere enn et stort for å skjære i samme materiale med samme skjærehastighet.

Dreiing sammenlignet med fresing og boring

Ved fresing og boring er diameteren i formelen diameteren til det roterende skjæreverktøyet. Ved dreiing roterer arbeidsstykket i stedet for verktøyet, så arbeidsstykkets diameter brukes. Ettersom et arbeidsstykke ofte blir smalere når materiale fjernes, bruker noen dreiebenker regulering med konstant skjærehastighet for å øke o/min automatisk når diameteren blir mindre, slik at skjærehastigheten holdes konstant.

Justering av beregnet hastighet

Formelen gir en utgangsverdi. Maskinarbeidere justerer den ofte på grunn av:

• Verktøyets tilstand. Et slitt eller sløvt verktøy kan kreve lavere hastighet.
• Maskinens stivhet. En mindre stiv maskin eller oppspenning kan vibrere ved den beregnede hastigheten og kreve en lavere hastighet.
• Kjøling. Tørrskjæring krever ofte lavere hastighet enn skjæring med kjølemiddel.
• Tilgjengelige hastigheter. Eldre maskiner med remdrevne remskiver har bare noen få faste hastigheter, så maskinarbeideren velger den nærmeste hastigheten som er lik eller lavere enn den beregnede verdien.

Hvis spindelen går for raskt, slites eller brekker verktøyet ofte, og arbeidsstykket kan bli svidd. Hvis den går for sakte, dannes lange, trådaktige spon og overflatekvaliteten blir dårlig, fordi verktøyet gnir i stedet for å skjære rent.

Ofte stilte spørsmål

Hva er spindelhastighet ved maskinering? Spindelhastighet er rotasjonshastigheten til spindelen på en verktøymaskin, i o/min. Den bestemmer hvor raskt skjæreverktøyet eller arbeidsstykket roterer under skjæringen.

Hvordan beregner jeg spindelhastighet? Multipliser skjærehastigheten (i m/min) med 1000, og divider deretter med π ganger verktøydiameteren (i mm). Resultatet er spindelhastigheten i o/min.

Hvorfor endrer verktøydiameteren spindelhastigheten? Et verktøy med større diameter tilbakelegger en lengre strekning per omdreining. For å holde samme skjærehastighet ved eggen må det rotere saktere enn et mindre verktøy.

Hva skjer hvis spindelhastigheten stilles for høyt eller for lavt? For høy hastighet fører til rask verktøyslitasje, verktøybrudd og et svidd eller misfarget arbeidsstykke. For lav hastighet fører til dårlig spondannelse, ru overflate og langsommere skjæring.

Gjelder den samme formelen for dreiing, fresing og boring? Ja. Formelen er den samme for alle tre. Ved fresing og boring er diameteren skjæreverktøyets diameter. Ved dreiing er den arbeidsstykkets diameter på skjæringsstedet.

Kan jeg bruke fot per minutt i stedet for meter per minutt? Formelen ovenfor bruker meter per minutt. For å konvertere fot per minutt til meter per minutt multipliserer du med 0,3048.