Guida ai calcoli di avanzamento, rotazione e altro per cnc - Tutte le formule

Per poter lavorare con la nostra cnc ci sono una serie di nozioni che dobbiamo conoscere per poter impostare i parametri di lavorazione. Tra queste, di sicuro, almeno in modo generale, ci sono le formule con le quali calcolare gli stessi parametri. Non è necessario diventare dei matematici ma è necessario conoscerle per comprendere almeno come i vari fattori sono interrelati tra loro. Cerchiamo di vedere quali sono almeno gli elementi principali.

Tutti gli esempi di seguito riportati sono sviluppati nel sistema metrico. Ricordo infatti che molto spesso le formule vengono riportate nel sistema imperiale e quindi variano.

Velocità di Rotazione (RPM)

La velocità di rotazione è la velocità di rotazione del mandrino espressa in RPM. la formula per la sua determinazione è la seguente:

n =(Vc*1.000) / (3.14 * d1)

Dove:

La Velocità di taglio ottimale, ovviamente, cambia principalmente in relazione al tipo di materiale che dobbiamo fresare. Per questo motivo si trovano delle tabelle nelle quali tale velocità viene riportata con valori indicativi correlati alle diverse tipologie di materiali.

 Vf - Velocità di Avanzamento

La velocità di avanzamento è la velocità alla quale andremo ad impostare la nostra macchina. In pratica è la velocità alla quale il nostro mandrino avanza in fase di taglio.

Vf = n * z * fz

Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

 Il calcolo della velocità di avanzamento può essere effettuato principalmente con 2 differenti formule. La prima l'abbiamo vista sopra. La seconda è la seguente:

Vf = fn * n 

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Velocità di Taglio: Vc 

Vc = (3.14*D*N)/1000 

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Velocità di rotazione: n 

n = (1.000*Vc)/3.14*D 

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Avanzamento al giro: fn 

Anche per il calcolo dell'avanzamento al giro abbiamo due formule principali. Vediam la prima.

fn = Vf/n

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Seconda formula per il calcolo dell'avanzamento al giro

fn = z*fz

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Avanzamento al dente: fz 

Anche per il calcolo dell'avanzamento al dente abbiamo due formule principali. Vediamo la prima.

fz = Vf/z*n

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Vediamo la seconda formula per il calcolo dell'avanzamento al dente 

fz = fn/z

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Volume dei trucioli: Q 

Anche per il calcolo dell'avanzamento al dente abbiamo due formule principali. Vediamo la prima.

Q = Vf*ae*ap*/1.000

 Dove:

Per vedere gli esempi pratici di calcolo 

Potenza: Pc

Pc = ae*ap*Vf*Tf/60*1.000.000

 Dove:

Torque: Mc

Pc = Pc*30*1.000 / 3.14*n

 Dove:

 Tutti i parametri per i settaggi di lavorazione della nostra cnc 

Di risorse in rete per poter effettuare i calcoli per determinare le impostazioni della nostra cnc se ne trovano molte. Io stesso ho realizzato un app per android per poterlo fare. Per poterle utilizzare in modo consapevole, però, occorre avere un minimo diconoscenza di quelli che sono i parametri in gioco. Di seguito tutti i parametri principali. 

Per facilità di lettura riporto le voci con la doppia indicazione italiana e inglese

Dati di calcolo 

Units - Unità: Generalmente le applicazioni offrono la possibilità di scegliere il sistema Metrico o Imperiale. Assume particolare rilevanza in quanto le formule che vengono applicate cambiano.

Cutting Speed - Velocità di Taglio: La velocità di taglio non deve essere confusa con la velocità di avanzamento, come abbiamo visto sopra. Mentre la seconda è la effettiva velocità della macchina questa è da intendersi quale parametro per poter individuare l'altra. Dalle formule è infatti facilmente comprensibile quali sono i parametri che incidono su di essa. 

Chip Load - Carico di Truciolo: Anche questo è un parametro interdipendente.

RPM: Velocità del mandrino in giri al minuto

Feed - Avanzamento: Velocità di avanzamento (generalmente in mm al Minuto)

MRR: Velocità di rimozione del materiale (centimetri al minuto)

Power - Potenza: Potenza necessaria per effettuare il taglio (Chilogrammi)

Torque - Coppia: Coppia stimata richiesta al mandrino per effettuare il taglio 

Breakinh Torque - Coppia di rottura: Coppia stimata di sicurezza

Effective diameter - Diametro di taglio effettivo: Questo può variare al variare della geometria della fresa. Ad esempio con frese coniche il taglio effettivo sarà diverso  dal diametro della fresa

Dati di input

Materiale da sottoporre a lavorazione

Work Piece material - Materiale del pezzo in lavorazione: A seconda del tipo di materiale sottoposto a lavorazione varia la velocità di taglio e di conseguenza quella di avanzamento

Fresa da utilizzare

Tool Type - Tipo di strumento: Tipologia geometrica della fresa. Ovviamente anche questa scelta incide sui parametri di taglio

Tool Material - Materiale della fresa:  Anche questo parametro incide sulla Velocità di Taglio e di Avanzamento

Tool Coating - Rivestimento della fresa: Tipologia del materiale di rivestimento della fresa. Anche questo incide sui calcoli di Avanzamento

Diameter - Diametro: Diametro della fresa

Flutes - Denti/Flauti/Scanalature: Numero di denti della fresa

Tool Lenght - Lunghezza: Lunghezza della parte tagliente della fresa

Flute Lenght - Lunghezza dei denti: Lunghezza dei denti della fresa

Corner Radius - Raggio: Raggio del tagliente

Helix angle - Angolo dell'elica: Angolo di spoglia del flauto

Lead angle - Angolo di inclinazione: Angolo tra il bordo di taglio e il piano perpendicolare alla linea centrale dell'utensile

Parametri di lavorazione

Depth of cut - Profondità di taglio: Profondità di taglio assiale

Width of cut - Larghezza di taglio: Larghezza di taglio assiale

Ulteriori specifiche

Con riferimento ai materiali delle frese ed alle loro indicazioni sui materiali da lavorare

Rivestimento della fresa