Velocità di taglio costante G96 e G97/G50: perché la velocità del mandrino cambia durante la sfacciatura
Spiega con un esempio di sfacciatura come il controllo G96 della velocità di taglio costante sul tornio modifica la velocità del mandrino in base al diametro X, perché è necessario il limite massimo G50 e quando tornare a G97 per filettatura e foratura.
La velocità di taglio è una velocità superficiale, non la velocità del mandrino
I cataloghi degli utensili indicano solitamente le condizioni consigliate come velocità di taglio V (m/min): quanti metri di superficie del pezzo passano davanti al tagliente in un minuto. Alla stessa velocità del mandrino, la superficie passa rapidamente su un diametro grande e lentamente su uno piccolo. La relazione con la velocità del mandrino N è V = π × D × N ÷ 1000.
Nella tornitura di un diametro esterno costante, V non cambia anche se la velocità del mandrino è fissa; nelle lavorazioni in cui X diminuisce continuamente, come la sfacciatura, V continua invece a diminuire. Una faccia ruvida vicino al centro e di colore diverso dalla parte esterna è generalmente dovuta a questo fenomeno.
G96: il controllo ricalcola continuamente la velocità del mandrino
G96 S200 comanda di "mantenere la velocità di taglio a 200 m/min". Il controllo legge la posizione X attuale dell'utensile (diametro), calcola in tempo reale N = 1000 × 200 ÷ (π × D) e modifica la velocità del mandrino. A Ø60 è circa 1,061 rpm e a Ø20 circa 3,183 rpm.
Il diametro X si riferisce alla punta dell'utensile, quindi il calcolo è accurato solo se l'offset geometrico dell'utensile e l'origine pezzo sono corretti. Se l'origine X non coincide con il vero centro del mandrino, una posizione che il programma considera Ø10 potrebbe essere in realtà Ø14 e anche la velocità del mandrino risulterebbe errata nella stessa misura.
| Diametro attuale | Velocità calcolata con G96 S200 | Con G50 S2500 |
|---|---|---|
| Ø60 | Circa 1,061 rpm | 1,061 rpm |
| Ø40 | Circa 1,592 rpm | 1,592 rpm |
| Ø25 | Circa 2,546 rpm | 2,500 rpm |
| Ø10 | Circa 6,366 rpm | 2,500 rpm |
| Ø0 (centro) | Infinita | 2,500 rpm |
Perché il limite massimo della velocità del mandrino G50 è indispensabile
Come mostra la tabella, la velocità calcolata del mandrino cresce senza limite quando il diametro si avvicina a zero. Senza un limite, il mandrino raggiunge la velocità massima della macchina e la presa del mandrino si indebolisce alle alte velocità per effetto della forza centrifuga. Far ruotare ad alta velocità un pezzo grande con una presa debole comporta il rischio che il pezzo venga espulso.
Prima di usare G96 si specifica quindi la velocità massima del mandrino, per esempio con G50 S2500. Il valore non viene scelto in base all'utensile, ma in base a mandrino, griffe, dimensioni e peso del pezzo. Se una barra lunga sporge dietro il mandrino, il limite deve essere più basso.
Percorso di esempio
Durante la sfacciatura da X62. a X-0.8, la velocità del mandrino parte da circa 1,027 rpm e raggiunge il limite di 2,500 rpm intorno a Ø25. X-0.8, leggermente oltre il centro, evita che il raggio di punta dell'utensile lasci un piccolo rilievo al centro. Il disegno mostra solo il percorso, ma occorre ricordare che la velocità del mandrino cambia per tutta la sfacciatura.
Sfacciatura di Ø60 fino al centro con G96 S200, tornitura di un diametro esterno Ø56 e passaggio a G97
O3005
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G50 S2500
G96 S200 M03
G00 X62. Z0.2
G01 X-0.8 F0.12
G00 Z2.
X56.
G01 Z-30. F0.2
G00 X62. Z2.
G97 S800
G00 X100. Z100.
M30La figura sopra è il risultato dell’analisi di questo programma con CNC Path Analyzer (taglio lineare 2 segmenti, rapido 4 segmenti).
Lavorazioni che richiedono il ritorno a G97
- Filettatura: con filetti G76 o G92, l'elica deve iniziare nella stessa posizione a ogni passata. Una variazione della velocità del mandrino sfasa il filetto, quindi si usa una velocità fissa con
G97 S_. - Centratura, foratura e maschiatura: l'utensile si trova a X0 (il centro), quindi con G96 il mandrino raggiungerebbe subito la velocità massima. Con G97 si imposta direttamente una velocità del mandrino adatta alle condizioni di foratura.
- Lunghi movimenti verso la posizione di cambio utensile: quando X si porta su un valore elevato, G96 riduce la velocità del mandrino e la aumenta di nuovo al ritorno. Per evitare accelerazioni e decelerazioni inutili, è comune passare a G97 prima del cambio utensile. Il comando
G97 S800dell'esempio è uno di questi casi.
Limiti del tempo di lavorazione stimato dallo strumento
Quando l'avanzamento per giro (G99) viene usato con G96, anche l'avanzamento al minuto cambia con la velocità del mandrino. Il tempo di lavorazione di CNC Path Analyzer è un valore di riferimento che riflette questa variazione nelle condizioni supportate; non include il tempo reale di accelerazione del mandrino. Le unità di avanzamento sono approfondite in Unità di avanzamento G98/G99.