Máy tính tốc độ trục chính

Máy tính tốc độ trục chính xác định tốc độ quay, tính bằng số vòng mỗi phút (RPM), mà trục chính của máy công cụ cần đạt được với một tốc độ cắt và đường kính dao cụ thể. Thợ cơ khí sử dụng công cụ này để thiết lập máy phay, máy tiện, máy khoan và máy CNC trước khi cắt.

Tốc độ trục chính là gì?

Tốc độ trục chính là tốc độ quay của trục chính, được đo bằng RPM. Trục chính là trục quay giữ dao cắt (trong phay và khoan) hoặc phôi (trong tiện). Cho trục chính chạy quá nhanh hoặc quá chậm có thể làm dao nhanh mòn, làm cháy vật liệu hoặc để lại bề mặt thô ráp.

Tốc độ trục chính phù hợp phụ thuộc vào hai yếu tố: tốc độ mà lưỡi cắt nên di chuyển qua vật liệu (tốc độ cắt) và chiều rộng của dao hoặc phôi (đường kính).

Công thức tính tốc độ trục chính

$\text{Tốc độ trục chính (RPM)} = \frac{\text{Tốc độ cắt} \times 1000}{\pi \times \text{Đường kính dao}}$

• Tốc độ cắt là tốc độ của lưỡi cắt so với vật liệu, tính bằng mét mỗi phút (m/phút). Tốc độ này phụ thuộc vào vật liệu được cắt và vật liệu làm dao.
• Đường kính dao là đường kính của dao cắt, tính bằng milimét (mm). Khi tiện, đó là đường kính của phôi.
• Hệ số 1000 chuyển đổi mét sang milimét để các đơn vị khớp nhau.
• π (pi) có giá trị xấp xỉ 3,14159. Giá trị này xuất hiện vì lưỡi dao vạch một đường tròn sau mỗi vòng quay, và chu vi của đường tròn đó bằng π nhân với đường kính.

Dao rộng hơn đi được quãng đường dài hơn trong mỗi vòng quay, vì vậy cần ít vòng quay mỗi phút hơn để đạt cùng tốc độ cắt. Dao hẹp hơn cần nhiều vòng quay mỗi phút hơn.

Cách tính tốc độ trục chính

1. Tìm tốc độ cắt được khuyến nghị cho vật liệu và dao đang sử dụng, tính bằng m/phút. Các nhà cung cấp dao và vật liệu công bố những thông số này.
2. Đo đường kính dao (hoặc đường kính phôi khi tiện), tính bằng mm.
3. Nhân tốc độ cắt với 1000.
4. Nhân đường kính dao với π (xấp xỉ 3,14159).
5. Chia kết quả thứ nhất cho kết quả thứ hai. Đáp án là tốc độ trục chính tính bằng RPM.

Ví dụ minh họa

Một thợ cơ khí đang phay thép mềm bằng dao phay ngón cacbua 10 mm. Tốc độ cắt được khuyến nghị cho thép mềm là khoảng 25 m/phút.

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

Thợ cơ khí đặt tốc độ trục chính ở khoảng 796 RPM.

Tốc độ trục chính điển hình theo vật liệu

Các thông số này sử dụng dao có đường kính 10 mm và tốc độ cắt phổ biến đối với dao thép gió hoặc dao cacbua. Đây là các giá trị khởi đầu, không phải quy tắc cố định, vì giá trị chính xác phụ thuộc vào dao và máy.

Các kim loại mềm hơn và dẫn nhiệt tốt hơn như nhôm chịu được tốc độ cắt cao hơn nhiều so với các kim loại cứng hơn hoặc nhạy với nhiệt như titan.

Vì sao đường kính dao quan trọng

Đường kính và tốc độ trục chính có quan hệ tỷ lệ nghịch. Nếu đường kính dao tăng gấp đôi, RPM cần thiết giảm còn một nửa, vì lưỡi của dao lớn hơn vốn đã đi được quãng đường gấp đôi trong mỗi vòng quay. Vì vậy, mũi khoan nhỏ quay nhanh hơn nhiều so với mũi khoan lớn khi cắt cùng một vật liệu ở cùng tốc độ cắt.

Tiện so với phay và khoan

Trong phay và khoan, đường kính dùng trong công thức là đường kính của dao cắt quay. Trong tiện, phôi quay thay cho dao, nên sử dụng đường kính phôi. Vì phôi thường nhỏ dần khi vật liệu bị loại bỏ, một số máy tiện sử dụng chế độ điều khiển tốc độ bề mặt không đổi để tự động tăng RPM khi đường kính giảm, nhờ đó duy trì tốc độ cắt không đổi.

Điều chỉnh tốc độ đã tính

Công thức đưa ra một giá trị khởi đầu. Thợ cơ khí thường điều chỉnh giá trị này vì các lý do sau:

• Tình trạng dao. Dao bị mòn hoặc cùn có thể cần tốc độ thấp hơn.
• Độ cứng vững của máy. Máy hoặc hệ gá kém cứng vững có thể rung ở tốc độ đã tính và cần tốc độ thấp hơn.
• Làm mát. Cắt khô thường cần tốc độ thấp hơn cắt có dung dịch làm mát.
• Các tốc độ có sẵn. Máy cũ có puli truyền động bằng đai chỉ cung cấp một vài tốc độ cố định, nên thợ cơ khí chọn tốc độ gần nhất không vượt quá giá trị đã tính.

Cho trục chính chạy quá nhanh thường làm dao mòn hoặc gãy và có thể làm cháy phôi. Cho máy chạy quá chậm tạo ra phoi dài, dạng sợi và bề mặt hoàn thiện kém, vì dao cọ xát thay vì cắt gọn.

Các câu hỏi thường gặp

Tốc độ trục chính trong gia công cơ khí là gì? Tốc độ trục chính là tốc độ quay của trục chính máy công cụ, tính bằng RPM. Tốc độ này xác định tốc độ quay của dao cắt hoặc phôi trong quá trình cắt.

Làm cách nào để tính tốc độ trục chính? Nhân tốc độ cắt (tính bằng m/phút) với 1000, sau đó chia cho π nhân với đường kính dao (tính bằng mm). Kết quả là tốc độ trục chính tính bằng RPM.

Vì sao đường kính dao làm thay đổi tốc độ trục chính? Dao có đường kính lớn hơn đi được quãng đường dài hơn trong một vòng quay. Để duy trì cùng tốc độ cắt ở lưỡi dao, nó phải quay chậm hơn dao nhỏ.

Điều gì xảy ra nếu đặt tốc độ trục chính quá cao hoặc quá thấp? Tốc độ quá cao gây mòn dao nhanh, gãy dao và làm phôi bị cháy hoặc đổi màu. Tốc độ quá thấp gây hình thành phoi kém, bề mặt hoàn thiện thô ráp và tốc độ cắt chậm hơn.

Cùng một công thức có áp dụng cho tiện, phay và khoan không? Có. Công thức giống nhau cho cả ba phương pháp. Trong phay và khoan, đường kính là đường kính của dao cắt. Trong tiện, đó là đường kính của phôi tại vị trí cắt.

Có thể dùng feet mỗi phút thay cho mét mỗi phút không? Công thức trên sử dụng mét mỗi phút. Để chuyển đổi feet mỗi phút sang mét mỗi phút, nhân với 0,3048.