機械加工中的 SFM 是什麼?概念與計算

圖像顯示 CNC 刀具正在輸送材料,前面有文字說明。

每分鐘表面英尺數 (SFM) 告訴機器工作表面的材料去除率(快或慢)。 CNC 操作員和工程師也將這個術語視為主軸頭的速度,這意味著齒形成用於成形工件的切屑的速度。 

CNC SFM 參數也以毫米的形式表示,稱為每分鐘表面毫米數或 SMM。加工中SMM或SFM的計算和最佳化對於快速、準確的製造至關重要。

此外,我們將討論 SFM 的概念、計算以及為什麼 SFM 在 CNC 加工操作中如此重要。 

 

切割速度和SFM是相同的參數嗎?

加工中的切削速度和 SFM 大致上處理相同的事情,但從數學上講它們並不完全相同。它們指定材料去除速度:SFM 根據刀具切削刃穿過工件表面的速度進行計算,而切削速度是切削刀具穿過材料的速率(英吋/分鐘或公尺/分鐘)。

顯示刀具和加工方向的 SFM 概念示意圖。

SFM概念示意圖

此外,加工中的 SFM 還提供了有關任何工件的最佳切削速度的清晰資訊。 數控加工工藝。工程師和操作員依靠 SFM 根據加工特性和工件材料找到最佳主軸轉速。

將 SFM 轉換為 RPM

在 CNC 加工中,SFM 和 RPM 是相互關聯的術語。每米表面英尺值可以透過數學表達式轉換為主軸轉速(移動工具或工件旋轉的速度); 

RPM= SFM/(刀具直徑 x π) 

或者,SFM= RPM x 刀具直徑 x π

(註:此處刀具直徑的單位為英尺。如果單位為英寸,則需要將刀具直徑除以12。)

此外,從SFM與RPM之間的關係可以看出,刀具直徑是定義此表達式的主要因素。

 

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機械加工中的 SFM 是什麼?

SFM 在 CNC 工具機中根據提供的刀具行程輸入進行計算。此參數描述一分鐘內正在或將要加工多少單位英尺。由於旋轉元件(刀具或工件)的直徑也會影響加工過程,因此 SFM 在計算過程中考慮了旋轉直徑。

如果機器需要在單一工件上執行多個 CNC 操作,可能會造成混亂。刀具變型的使用使得 SFM 的計算更加困難,因為您需要考慮為此使用哪些 CNC 製程和刀具。 

 

如何計算加工過程中每分鐘的表面英尺數?

物料進料概念示意圖及文字公式

機械加工中SFM的計算 

基本計算公式 CNC SFM值 是它與轉速和切削刀具直徑的關係,無論您使用的是車床、銑床、銑床或任何其他工藝。 

重點是您需要先確定次要參數,轉速和刀具直徑(D)。然後你可以用下面的等式計算;

每分鐘表面英尺數 (SFM) = (RPM x 刀具直徑 x π)/12 英吋(如果 ⌀ 的單位為英吋) 

此SFM值可以轉換為每分鐘表面米數和每分鐘表面毫米數。

下表顯示如何將 SFM 轉換為其他單位,反之亦然;

轉換自 至 公式
SFM(英尺/分鐘) 毫米/分鐘 毫米/分鐘 = SFM × 304.8
SFM(英尺/分鐘) 米/分鐘 米/分鐘 = SFM × 0.3048
毫米/分鐘 SFM(英尺/分鐘) SFM = 毫米/分鐘 ÷ 304.8
米/分鐘 SFM(英尺/分鐘) SFM = 米/分鐘 ÷ 0.3048
毫米/分鐘 米/分鐘 米/分鐘 = 毫米/分鐘 ÷ 1000
米/分鐘 毫米/分鐘 毫米/分鐘 = 公尺/分鐘 × 1000

CNC SFM 計算範例

讓我們舉個例子;主軸轉速 2000 RPM、直徑 0.5” 立銑刀的 CNC 銑削計算;

現在,SFM = RPM x 刀具直徑。 x π / 12(1ft=12“作為“/ft”因子)

                  = (2000 x 0.5” x 3.14)/12 

                 = 261.67 英尺每分鐘

因此,此加工製程的切削頭速度或 SFM 為 261.67 英尺/分鐘。若需要進一步轉換成公尺/分鐘,SFM × 0.3048 = 79.75 ~ 80 公尺/分鐘。

此外,您還可以下載“SFM 計算的 Excel 表格「在這裡,它有一個格式化的結構來接受您的輸入並提供相應的 SFM。

 

SFM 在 CNC 加工中的重要性

CNC加工中的SFM指示刀片在工作表面上移動的速度,因此它直接影響去除率, CNC加工公差、精加工品質、摩擦和生熱以及刀具磨損。太慢或太高的 SFM 值都會影響加工結果。

對抗熱量積聚

數控刀具加工有火花的工件

CNC 刀具因過度摩擦而發熱 

如果 CNC SFM 太高,刀齒會與材料嚙合快速形成切屑,但問題是發熱。刀具和工作表面的高摩擦會產生更多熱量,並增加加工區域的熱量累積。因此,最佳的 SFM 可提供最佳的加工速度。

刀具壽命

如果沒有針對任何加工操作進行最佳化的 SFM,隨著時間的推移,刀具往往會變得越來越鈍,並且需要頻繁更換刀具 CNC精密加工。此外,高速也會導致刀具快速磨損。

表面質量 

作為機械加工 CNC 零件,從頂部表面有四個鑽孔。

CNC 加工完成

加工中的 SFM 太低和太高都不利於加工後的表面光潔度。低速和高速會摩擦工件上的刀刃,而高速往往會產生較粗糙的表面。 

加工效率 

根據材料類型和刀具使用最佳 SFM,可透過有效的材料去除來最大限度地提高加工效率。 

 

工件材料如何影響 SFM?

文本中具有相應 SFM 範圍的六種不同材料的加工零件。

推薦的 SFM 和 CNC 材料 

一種材料類型與另一種材料類型的 SFM 值也不同。這是因為根據工作材料,轉速不同。鋁等軟且易加工的材料具有較高的 SFM 值,而較堅韌的材料則不斷降低。

下表顯示了一些常見 CNC 加工材料的典型 SFM 範圍;

材料 推薦SFM
鋁合金 600 – 1000 英尺/分鐘
黃銅 300 – 600 英尺/分鐘
銅 200 – 400 英尺/分鐘
塑料 300 – 600 英尺/分鐘
鈦 50 – 100 英尺/分鐘
不銹鋼 50 – 100 英尺/分鐘
鑄鐵 50 – 150 英尺/分鐘
工具鋼 30 – 50 英尺/分鐘

 

銑削 SFM 圖表

銑削 SFM 圖是操作員用來根據工件材料和刀具尺寸選擇正確 SFM 值的工具或系統表。 

下面是典型的銑削 SFM 圖表,說明了對應於對應立銑刀尺寸的 ft/min。

表格圖像提到了不同材料和工具尺寸的 SFM 值。

SFM銑削圖表 

如何使用銑削 SFM 圖?

  1. 確定您的工作材料類型並從圖表的第一列中識別它。
  2. 選擇用於操作的刀具材料(高速鋼、硬質合金、鈷等)和進給量(1/16 英吋、1/18 英吋/齒等)。
  3. 選擇最適合您的 CNC 操作的主軸轉速。
  4. 現在根據上面的識別,尋找對應的SFM值。 

閱讀更多: 斜角加工

 

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加起來

總體而言,加工中的SFM 為銑削、車削、攻絲等過程中的材料去除提供了最佳的主軸轉速。 。此外,它還決定表面粗糙度水平和熱量產生。

如果您想要加工零件的設計,但不確定 SFM 和切割速度,我們的行業工程師可以為您提供協助。我們在數控造領域已有十多年的歷史,提供 機械加工服務 適用於全球不同產業。

我們關心將您的設計轉換為 CNC G 和 M 代碼 精確地使用最佳 CNC 變量,包括 SFM。因此,加工出來的零件將完全符合設計的規格和最終要求。

 

常見問題 

加工中的進給速度與SFM相同嗎?

進給速率測量刀具在一轉或單位時間內前進的距離。另一方面,SFM 是齒邊緣接觸工件表面的線速度。

SFM 和主軸 RPM 有什麼差別?

SFM 關注的是工件上的切削表面,而不是轉速。

如何將 SFM 轉換為 RPM?

您可以利用SDM和RPM之間的數學關係來轉換或計算SFM,

SFM 對於車削和銑削有不同嗎?

是的,由於刀具運動和材料嚙合差異,車削和銑削之間的 SFM 有所不同。