적합한 스핀들 범위를 선택하는 방법을 알아보고 스핀들 성능을 최적화하세요.CNC 가공 센터또는 선반 가공 센터에서 최적화된 사이클을 실행합니다. #cnctechtalk
사용하시는 용도와 관계없이CNC 밀링 머신스핀들 회전 공구 또는CNC 선반스핀들이 공작물을 회전시키는 대형 CNC 공작기계는 여러 개의 스핀들 속도 범위를 가지고 있습니다. 낮은 속도 범위는 더 큰 동력을 제공하고, 높은 속도 범위는 더 빠른 속도를 제공합니다. 최상의 생산성을 얻으려면 적절한 스핀들 속도 범위 내에서 가공을 완료하는 것이 중요합니다. 다음은 올바른 속도 범위를 선택하기 위한 다섯 가지 팁입니다.
공작기계 제조업체는 자사 사용 설명서에 스핀들 특성을 명시합니다. 설명서에는 각 회전 속도 범위별 최소 및 최대 회전 속도와 전체 회전 속도 범위에서의 예상 출력이 나와 있습니다.
이러한 중요한 데이터를 제대로 살펴보지 않았다면 작업 사이클 시간이 최적화되지 않았을 가능성이 높습니다. 설상가상으로 기계의 스핀들 모터에 과도한 부하가 걸리거나 아예 작동이 멈출 수도 있습니다. 사용 설명서를 읽고 스핀들의 특성을 이해하면 기계 생산성을 최적화하는 데 도움이 됩니다.
스핀들 범위 변경 시스템에는 최소 두 가지가 있습니다. 하나는 다중 권선 스핀들 구동 모터를 사용하는 시스템이고, 다른 하나는 기계식 구동 시스템을 사용하는 것입니다.
전자는 사용하는 모터 권선을 변경하여 전자적으로 작동 범위를 조절합니다. 이러한 변경은 거의 즉각적으로 이루어집니다.
기계식 변속기가 있는 시스템은 일반적으로 최고 단수에서 직접 구동하고 더 낮은 단수에서 변속기를 작동시킵니다. 단수 변경에는 몇 초가 걸릴 수 있으며, 특히 공정 중에 스핀들이 정지해야 하는 경우에는 더욱 그렇습니다.
CNC 가공에서 스핀들 회전 속도 범위 변경은 비교적 명확합니다. 스핀들 회전 속도가 rpm으로 지정되고, 지정된 속도의 S 워드에 따라 기계가 해당 스핀들 회전 속도 범위를 자동으로 선택하기 때문입니다. 예를 들어, 어떤 기계의 저속 회전 속도 범위가 20~1,500 rpm이고 고속 회전 속도 범위가 1,501~4,000 rpm이라고 가정해 보겠습니다. S 워드에 S300을 입력하면 기계는 저속 회전 속도 범위를 선택하고, S2000을 입력하면 고속 회전 속도 범위를 선택합니다.
첫째, 프로그램으로 인해 공구 간 작업 범위가 불필요하게 변경될 수 있습니다. 기계식 변속의 경우, 이는 작업 주기 시간을 증가시키지만, 일부 공구의 교체 시간이 다른 공구보다 오래 걸릴 때만 드러나기 때문에 간과될 수 있습니다. 동일한 작업 범위를 필요로 하는 공구들을 순차적으로 사용하면 작업 주기 시간을 단축할 수 있습니다.
둘째, 고출력 황삭 가공을 위한 스핀들 회전 속도(rpm) 계산 시 스핀들이 고속 스핀들 범위의 하단에 위치하게 되어 동력이 제한될 수 있습니다. 이로 인해 스핀들 구동 시스템에 과도한 부하가 걸리거나 스핀들 모터가 멈출 수 있습니다. 숙련된 프로그래머는 스핀들 속도를 약간 낮추고 가공 작업을 수행하기에 충분한 동력이 확보되는 저속 범위에서 가장 높은 속도를 선택할 것입니다.
선반 가공기의 스핀들 회전 범위 변경은 M 코드로 표시되며, 일반적으로 상위 회전 범위는 하위 회전 범위와 겹칩니다. 3축 스핀들 회전 범위를 가진 선반 가공기의 경우, 저속 기어는 M41에 해당하며 회전 속도는 30~1,400rpm, 중속 기어는 M42에 해당하며 회전 속도는 40~2,800rpm, 고속 기어는 M43에 해당하며 회전 속도는 45~4,500rpm입니다.
이는 일정한 표면 속도를 사용하는 선반 가공 센터 및 작업에만 적용됩니다. 표면 속도가 일정할 경우, CNC는 지정된 표면 속도(피트 또는 미터/분)와 현재 가공 중인 직경에 따라 회전 속도(rpm)를 지속적으로 선택합니다.
회전당 이송률을 설정할 때, 스핀들 속도는 시간에 반비례합니다. 스핀들 속도를 두 배로 늘리면 관련 가공 작업에 필요한 시간이 절반으로 줄어듭니다.
스핀들 회전 속도 범위 선택에 대한 일반적인 경험 법칙은 황삭 작업에는 저속 범위를, 정삭 작업에는 고속 범위를 사용하는 것입니다. 이는 스핀들에 충분한 동력을 확보하는 데는 유용한 방법이지만, 속도 측면에서는 최적의 결과를 제공하지 못합니다.
직경 1인치인 공작물을 황삭 및 정삭 가공해야 한다고 가정해 보겠습니다. 황삭 공구의 권장 회전 속도는 500 sfm입니다. 최대 직경(1인치)에서도 이 속도는 1,910 rpm(3.82 × 500 / 1)이 됩니다. 직경이 작을수록 더 높은 회전 속도가 필요합니다. 프로그래머가 경험에 따라 낮은 회전 속도 범위를 선택하면 스핀들은 최대 회전 속도인 1,400 rpm에 도달하게 됩니다. 충분한 동력이 공급된다면, 더 높은 회전 속도 범위에서 황삭 가공을 하면 작업 속도가 더 빨라집니다.
이는 일정한 표면 속도가 요구되는 선반 가공 센터 및 황삭 작업에만 적용됩니다. 가장 작은 직경이 1인치인 여러 개의 직경으로 이루어진 4인치 직경의 축을 황삭 가공하는 경우를 생각해 보겠습니다. 권장 속도가 800 sfm이라고 가정하면, 4인치 직경에서 필요한 속도는 764 rpm입니다. 저속 회전 범위에서 필요한 동력을 얻을 수 있습니다.
황삭 가공이 진행됨에 따라 직경은 작아지고 회전 속도는 증가합니다. 직경이 2.125인치일 때 최적의 가공 속도는 1,400rpm을 초과해야 하지만, 스핀들 회전 속도는 1,400rpm의 낮은 범위에서 최고치를 찍게 되어 연속적인 황삭 가공에 필요한 시간보다 더 오래 걸립니다. 따라서 이 시점에서는 중간 범위로 전환하는 것이 더 현명하며, 특히 범위 변경이 즉각적으로 이루어지는 경우에는 더욱 그렇습니다.
프로그램이 기기에 입력될 때, 프로그래밍 준비 단계를 건너뛰어 절약한 시간은 쉽게 날아갈 수 있습니다. 성공적인 실행을 위해 아래 단계를 반드시 따라주십시오.
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게시 시간: 2021년 6월 24일