选择最佳主轴范围的 5 个技巧

无论您使用的是主轴旋转刀具的 CNC 铣床，还是主轴旋转工件的 CNC 车床，较大的 CNC 机床都有多个主轴范围。较低的主轴范围提供更大的功率，而较高的范围提供更高的速度。确保在适当的主轴转速范围内进行加工以实现最佳生产率至关重要。以下是选择合适范围的五个提示：

1) 了解您的主轴的功率和速度特性。

机床制造商在其操作手册中公布主轴特性。在那里，您会找到每个范围的最低和最高转速，以及在整个转速范围内预期的功率。

如果您从未研究过这些重要数据，那么您的循环时间很可能没有得到优化。更糟糕的是，您可能会对机器的主轴电机施加过大的压力，甚至使其停转。翻阅手册并了解主轴特性可以帮助您优化机器的生产力。

2) 了解更改主轴范围需要多长时间。

主轴换档系统至少有两种：一种是带有多个绕组的主轴驱动电机，另一种是带有机械传动的。

前者通过改变他们使用的电机绕组以电子方式改变范围。这些变化几乎是瞬时的。

具有机械变速器的系统通常在其最高范围内直接驱动，并在较低范围内接合变速器。范围更改可能需要几秒钟，特别是如果主轴必须在此过程中停止。

3) 知道如何选择主轴范围。

使用 CNC 时，主轴范围的变化在某种程度上是透明的，因为主轴速度以 rpm 为单位指定，指定速度的 S 字也会导致机器选择相关的主轴范围。假设一台机器的低转速范围为 20-1,500 rpm，而高转速范围为 1,501-4,000 rpm。如果您要指定 S300 的 S 字，机器将选择低档。 S2000的S字使机器选择高范围。

一个消息灵通的程序员可能会在不知不觉中导致两个问题。

首先，程序可能会导致工具之间不必要的范围变化。对于机械传动，这会增加循环时间，但可能会被忽视，因为它仅在某些工具的更换时间比其他工具更长时才会显现。依次运行需要相同范围的工具将减少循环时间。

其次，强大的粗加工操作的主轴转速计算可能会将主轴置于功率有限的高主轴范围的低端。这将对主轴驱动系统施加过度的压力或导致主轴电机停止。消息灵通的程序员会稍微降低主轴转速，选择低速范围内的最高转速，在该范围内有足够的功率来执行加工操作。

对于车削中心，主轴范围的更改是通过 M 代码完成的，较高的范围通常与较低的范围重叠。对于具有三个主轴范围的车削中心，低档可对应M41，转速为30-1400转，中档可对应M42，转速为40-2800转，高档可对应M43，转速从45-4,500 转/分。

4) 了解主轴速度如何影响循环时间。

这一点仅适用于使用恒定表面速度的车削中心和操作。在恒定的表面速度下，CNC 将根据以每分钟表面英尺或米为单位的速度以及当前正在加工的直径不断选择以 rpm 为单位的速度。

当您以每转方式设置进给率时，主轴速度与时间成反比。如果可以加倍主轴转速，相关加工操作所需的时间将减半。

选择主轴范围的一个流行经验法则是在低范围内粗加工，在高范围内精加工。虽然这是确保主轴有足够功率的良好经验法则，但它在考虑速度方面做得不太好。

考虑一个直径为 1 英寸的工件，该工件必须经过粗车和精车。粗加工刀具的推荐速度为 500 sfm。即使在最大直径（1 英寸）下，这也能提供 1,910 rpm（3.82 乘以 500 除以 1）。较小的直径将需要更高的转速。如果程序员根据经验选择低档，则主轴将达到 1,400 rpm 的极限。假设有足够的功率，粗加工操作将在更高的范围内更快地完成。

5) 知道何时更改主轴范围。

这一点也仅适用于需要恒定表面速度的车削中心和粗加工操作。考虑粗加工一个直径为 4 英寸的轴，该轴具有多个直径，其中最小的是 1 英寸。假设推荐的速度是 800 sfm。在 4 英寸处，所需的速度为 764 rpm。低档将提供所需的功率。

随着粗车的继续，直径变小，转速增加。在 2.125 英寸处，最佳加工需要超过 1,400 rpm，但主轴将在 1,400 rpm 的低速范围内达到峰值，并且每次连续的粗加工将花费比应有的更长的时间。此时切换到中间范围会更明智，特别是如果范围更改是瞬时的。