Kalkylator för spindelvarvtal

En kalkylator för spindelvarvtal beräknar det varvtal, i varv per minut (RPM), som en verktygsmaskins spindel behöver ha för en given skärhastighet och verktygsdiameter. Maskinoperatörer använder den för att ställa in fräsmaskiner, svarvar, pelarborrmaskiner och CNC-maskiner före bearbetning.

Vad är spindelvarvtal?

Spindelvarvtal är hur snabbt spindeln roterar, mätt i RPM. Spindeln är den roterande axel som håller skärverktyget (vid fräsning och borrning) eller arbetsstycket (vid svarvning). Om spindeln körs för snabbt eller för långsamt kan verktyget slitas ut snabbt, materialet brännas eller ytan bli grov.

Rätt spindelvarvtal beror på två saker: hur snabbt skäreggen bör röra sig genom materialet (skärhastigheten) och hur brett verktyget eller arbetsstycket är (diametern).

Formel för spindelvarvtal

$\text{Spindelvarvtal (RPM)} = \frac{\text{Skärhastighet} \times 1000}{\pi \times \text{Verktygsdiameter}}$

• Skärhastighet är skäreggens hastighet i förhållande till materialet, i meter per minut (m/min). Den beror på materialet som bearbetas och verktygsmaterialet.
• Verktygsdiameter är skärverktygets diameter i millimeter (mm). Vid svarvning är det i stället arbetsstyckets diameter.
• Faktorn 1000 omvandlar meter till millimeter så att enheterna överensstämmer.
• π (pi) är ungefär 3,14159. Den förekommer eftersom verktygets egg följer en cirkel ett varv i taget och cirkelns omkrets är π gånger diametern.

Ett bredare verktyg tillryggalägger en längre sträcka per varv och behöver därför färre varv per minut för att nå samma skärhastighet. Ett smalare verktyg behöver fler varv per minut.

Så beräknas spindelvarvtal

1. Ta reda på den rekommenderade skärhastigheten för det material och verktyg som används, i m/min. Verktygs- och materialleverantörer publicerar dessa värden.
2. Mät verktygsdiametern (eller arbetsstyckets diameter vid svarvning) i mm.
3. Multiplicera skärhastigheten med 1000.
4. Multiplicera verktygsdiametern med π (ungefär 3,14159).
5. Dividera det första resultatet med det andra. Svaret är spindelvarvtalet i RPM.

Räkneexempel

En maskinoperatör fräser konstruktionsstål med en hårdmetallpinnfräs på 10 mm. Den rekommenderade skärhastigheten för konstruktionsstål är ungefär 25 m/min.

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

Maskinoperatören ställer in spindeln på ungefär 796 RPM.

Typiska spindelvarvtal för olika material

Dessa värden gäller en verktygsdiameter på 10 mm och vanliga skärhastigheter för snabbstål- eller hårdmetallverktyg. De är utgångsvärden, inte fasta regler, eftersom de exakta värdena beror på verktyget och maskinen.

Mjukare metaller med högre värmeledningsförmåga, som aluminium, tål mycket högre skärhastigheter än hårdare eller värmekänsliga metaller som titan.

Varför verktygsdiametern spelar roll

Diameter och spindelvarvtal är omvänt proportionella. Om verktygsdiametern fördubblas halveras det erforderliga varvtalet, eftersom det större verktygets egg redan tillryggalägger dubbelt så lång sträcka per varv. Därför roterar ett litet borr mycket snabbare än ett stort när samma material ska bearbetas med samma skärhastighet.

Svarvning jämfört med fräsning och borrning

Vid fräsning och borrning är diametern i formeln diametern på det roterande skärverktyget. Vid svarvning roterar arbetsstycket i stället för verktyget, så arbetsstyckets diameter används. Eftersom ett arbetsstycke ofta blir smalare när material avlägsnas har vissa svarvar konstant skärhastighetsstyrning som automatiskt höjer varvtalet när diametern minskar och på så sätt håller skärhastigheten konstant.

Justering av det beräknade varvtalet

Formeln ger ett utgångsvärde. Maskinoperatörer justerar det ofta på grund av:

• Verktygets skick. Ett slitet eller slött verktyg kan behöva ett lägre varvtal.
• Maskinens styvhet. En mindre styv maskin eller uppspänning kan vibrera vid det beräknade varvtalet och behöva ett lägre varvtal.
• Kylning. Torr bearbetning kräver ofta ett lägre varvtal än bearbetning med kylmedel.
• Tillgängliga varvtal. Äldre maskiner med remdrivna remskivor erbjuder bara några få fasta varvtal, så maskinoperatören väljer det närmaste varvtalet som är lika med eller lägre än det beräknade värdet.

Om spindeln körs för snabbt slits verktyget lättare ut eller går sönder, och arbetsstycket kan få brännmärken. Om den körs för långsamt bildas långa, trådiga spån och ytfinishen blir dålig, eftersom verktyget gnider i stället för att skära rent.

Vanliga frågor och svar

Vad är spindelvarvtal vid maskinbearbetning? Spindelvarvtal är verktygsmaskinens spindels rotationshastighet, i RPM. Det bestämmer hur snabbt skärverktyget eller arbetsstycket roterar under bearbetningen.

Hur beräknar jag spindelvarvtal? Multiplicera skärhastigheten (i m/min) med 1000 och dividera sedan med π gånger verktygsdiametern (i mm). Resultatet är spindelvarvtalet i RPM.

Varför ändrar verktygsdiametern spindelvarvtalet? Ett verktyg med större diameter tillryggalägger en längre sträcka per varv. För att hålla samma skärhastighet vid eggen måste det rotera långsammare än ett mindre verktyg.

Vad händer om spindelvarvtalet ställs in för högt eller för lågt? Ett för högt varvtal orsakar snabbt verktygsslitage, verktygsbrott samt ett bränt eller missfärgat arbetsstycke. Ett för lågt varvtal ger dålig spånbildning, grov ytfinish och långsammare bearbetning.

Fungerar samma formel för svarvning, fräsning och borrning? Ja. Formeln är densamma för alla tre. Vid fräsning och borrning är diametern skärverktygets diameter. Vid svarvning är den arbetsstyckets diameter vid skärpunkten.

Kan jag använda fot per minut i stället för meter per minut? Formeln ovan använder meter per minut. Om du vill omvandla fot per minut till meter per minut multiplicerar du med 0,3048.