Dans l'usinage CNC de pièces en aluminium, des supports de batterie NEV aux boîtiers d'électronique grand public, le vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC affecte directement l’efficacité de coupe, vie de l'outil, et qualité de surface des pièces. Une vitesse trop élevée provoque une surchauffe et une usure de l'outil; trop faible entraîne une faible productivité et un mauvais état de surface. Cet article décompose les principaux facteurs d'influence, méthodes de calcul, références de vitesse typiques, stratégies de coordination des paramètres, et des conseils pratiques de réglage, vous aidant à définir et à optimiser avec précision les vitesses de rotation pour différents scénarios d'usinage de l'aluminium.
1. Quels sont les principaux facteurs qui influencent la vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC?
La vitesse de rotation n’est pas une valeur fixe : elle dépend de quatre facteurs interconnectés. Les comprendre permet d'éviter les réglages aveugles et garantit un usinage stable.
| Facteur d'influence | Détails clés | Impact sur la vitesse de rotation | Exemple pratique |
| Type en alliage d'aluminium | Différents alliages ont une dureté et une usinabilité variables: – 6061 alliage en aluminium: Faible dureté (HB 60-80), bonne machinabilité – 7075 alliage en aluminium: Dureté élevée (HB 150-180), forte résistance | 6061 autorise 20-30% des vitesses plus élevées que 7075; Les alliages plus durs nécessitent des vitesses plus faibles pour éviter la surcharge de l'outil | Pour un outil en carbure de Φ10 mm: 6061 usages 3000-4000 RPM; 7075 usages 2200-3000 RPM |
| Type d'outil & Matériel | Les matériaux des outils déterminent les limites de vitesse: – Outils en carbure: Résistance à l'usure élevée, supporter des vitesses élevées – Acier à grande vitesse (HSS) outils: Faible résistance à la chaleur, limité aux basses vitesses – Outils revêtus (Par exemple, Tialn): Réduire les frictions, augmenter la limite supérieure de vitesse de 15-25% | Les outils en carbure fonctionnent 2 à 3 fois plus vite que le HSS; Le carbure revêtu surpasse le carbure non revêtu par 15-25% | Outil Φ10mm pour 6061 aluminium: Utilisations du HSS 1200-1800 RPM; Utilisations de carbure non revêtu 3000-4000 RPM; Utilisations du carbure revêtu de TiAlN 3500-4800 RPM |
| Diamètre de l'outil | Les outils de petit diamètre ont une inertie de rotation plus élevée et sont sujets aux vibrations à basse vitesse; Les outils de grand diamètre génèrent plus de force de coupe, nécessitant des vitesses inférieures pour éviter les vibrations de la machine | La vitesse est inversement proportionnelle au diamètre de l'outil (selon la formule de base); Petits outils (≤Φ5mm) nécessitent des vitesses 2 à 3 fois plus élevées que les gros outils (≥Φ25mm) | Pour 6061 aluminium avec outils en carbure: Utilisations de l'outil Φ5mm 6000-8000 RPM; Utilisations de l'outil Φ25mm 1200-1600 RPM |
| Étape de traitement | L'ébauche donne la priorité à l'enlèvement de matière; La finition se concentre sur la qualité de la surface: – Brouillage: Profondeur de coupe plus grande (1-3MM), nécessite une vitesse moyenne pour équilibrer l'efficacité et la charge de l'outil – Finition: Profondeur de coupe plus petite (0.1-0.5MM), nécessite une vitesse plus élevée pour les surfaces lisses | Les vitesses de finition sont 30-50% supérieures aux vitesses d'ébauche pour le même outil et le même alliage | Outil en carbure de Φ10 mm 6061 aluminium: Utilisations d'ébauche 3000-3500 RPM; Utilisations de finition 4000-4800 RPM |
2. Comment calculer la vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC?
La vitesse de rotation est calculée à l'aide d'une formule universelle, avec vitesse de coupe (Vc) comme référence principale. La maîtrise de cette formule vous permet de dériver des vitesses pour différentes combinaisons d'outils et d'alliages..
2.1 Formule de calcul de base
La formule standard pour la vitesse de rotation (RPM) est:
RPM = (Vitesse de coupe (Vc) × 1000) / (π × Diamètre de l'outil (D))
- Vc (Vitesse de coupe): La vitesse linéaire du tranchant de l’outil par rapport à la pièce (unité: m / mon), déterminé par le type d'alliage et le matériau de l'outil.
- D (Diamètre de l'outil): Le diamètre extérieur de l'outil de coupe (unité: MM).
- p: Une constante (≈3,1416).
2.2 Exemple de calcul étape par étape
Calculons la vitesse de rotation pour l'usinage 6061 aluminum with a Φ10mm TiAlN-coated carbide tool:
- Determine Vc: For TiAlN-coated carbide tools machining 6061 aluminium, the recommended Vc is 100-130 m / mon (norme de l'industrie).
- Plug into the formula:
- If Vc = 100 m / mon: RPM = (100 × 1000) / (3.1416 × 10) ≈ 3183 RPM
- If Vc = 130 m / mon: RPM = (130 × 1000) / (3.1416 × 10) ≈ 4138 RPM
- Final Speed Range: 3183-4138 RPM (rounded to 3200-4100 RPM for practical use).
2.3 Vitesse de coupe (Vc) Référence pour les scénarios courants
To simplify calculation, below is a Vc reference table for different aluminum alloys and tool materials:
| Alliage en aluminium | Matériau à outils | Recommended Vc Range (m / mon) | Applicable Processing Stage |
| 6061 (Dureté faible) | HSS | 30-50 | Brouillage (production à faible volume) |
| 6061 | Uncoated Carbide | 80-110 | Brouillage (production de masse) |
| 6061 | TiAlN-Coated Carbide | 100-130 | Finition (high surface quality needs) |
| 7075 (Dureté élevée) | Uncoated Carbide | 60-80 | Brouillage (avoid tool overload) |
| 7075 | TiAlN-Coated Carbide | 75-100 | Finition (balance speed and tool life) |
3. Quelles sont les références typiques de vitesse de rotation pour l'usinage CNC de l'aluminium?
Based on tool diameter, alloy type, and processing stage, we’ve summarized practical speed ranges for common scenarios—saving you time on repeated calculations.
3.1 Vitesse de rotation par diamètre d'outil (pour 6061 Aluminium, Outils en carbure)
| Diamètre de l'outil (D) | Roughing Rotation Speed (RPM) | Finishing Rotation Speed (RPM) | Application clé |
| Φ3-5mm (Petit) | 4500-6000 | 6000-8000 | Fines traits: Trous de montage du capteur, thin-wall grooving |
| Φ8-12mm (Moyen) | 2800-3500 | 3500-4800 | General machining: Housing outer contours, boss milling |
| Φ15-20mm (Grand) | 1800-2500 | 2500-3200 | Large-area roughing: Battery tray bottom surfaces |
| Φ25mm+ (Extra-Large) | 1200-1800 | 1800-2200 | Coupe lourde: Thick aluminum plate material removal |
3.2 Réglage de la vitesse pour 7075 Aluminium (contre. 6061)
Since 7075 est plus difficile, reduce the speed by 20-30% par rapport à 6061 for the same tool and processing stage. Exemple:
- Φ10mm TiAlN-coated carbide tool: 6061 finishing uses 3500-4800 RPM; 7075 finishing uses 2500-3500 RPM.
4. Comment coordonner la vitesse de rotation avec d'autres paramètres clés?
Rotation speed doesn’t work in isolation—it must be matched with feed speed, profondeur de coupe, and cooling to avoid defects. Below is a coordinated parameter guide:
4.1 Coordination de la vitesse d'alimentation
Feed speed (F) is calculated as: F = RPM × Number of Tool Teeth (Z) × Feed per Tooth (fz). Pour l'aluminium, fz ranges from 0.1-0.3mm/tooth (adjust based on speed).
| Rotation Speed (RPM) | Number of Tool Teeth (Z) | Alimentation par dent (fz, mm/dent) | Recommended Feed Speed (F, mm / min) |
| 3000 (Vitesse moyenne) | 4 | 0.2 | 3000×4×0.2 = 2400 |
| 6000 (Grande vitesse) | 2 (Small-diameter tool) | 0.12 | 6000×2×0.12 = 1440 |
| 1500 (Low Speed) | 6 (Large-diameter tool) | 0.25 | 1500×6×0.25 = 2250 |
Note critique: Grande vitesse + high feed speed causes tool overheating—reduce fz by 10-20% when RPM exceeds 5000.
4.2 Correspondance de la profondeur de coupe
Profondeur de coupe (AP) affects tool load—deeper cuts require lower speeds to prevent tool deflection.
| Étape de traitement | Profondeur de coupe (AP, MM) | Recommended Rotation Speed Adjustment |
| Brouillage | 1-3 | Use the lower end of the speed range (Par exemple, 2800-3200 RPM for Φ10mm tool) |
| Semi-finisse | 0.5-1 | Use the middle of the speed range (Par exemple, 3200-3800 RPM for Φ10mm tool) |
| Finition | 0.1-0.5 | Use the upper end of the speed range (Par exemple, 3800-4800 RPM for Φ10mm tool) |
4.3 Refroidissement & Assistance pour la lubrification
Effective cooling allows higher speeds by reducing cutting temperature (aluminum melts at ~660°C—overheating causes tool adhesion).
| Méthode de refroidissement | Speed Increase Potential | Scénario d'application |
| Water-Based Coolant (Concentration 5-8%) | 15-20% | Production de masse (Par exemple, NEV part machining lines) |
| Oil-Based Coolant | 10-15% | High-precision finishing (avoids corrosion on aluminum) |
| Micro-Lubrication (Air-Oil Mist) | 5-10% | Dry workshops or small-batch machining |
5. Quels sont les conseils pratiques pour régler la vitesse de rotation?
Even with theoretical references, on-site adjustment is needed to adapt to equipment and workpiece variations. Ci-dessous sont 4 actionable tips:
- Start with Conservative Speeds
For new alloy-tool combinations, set RPM to 80% of the recommended upper limit. Par exemple, if the theoretical range is 3000-4000 RPM, commencer à 3200 RPM. Observe chip shape (ideal chips: continuous, curled, silver-white) and machine sound (no high-pitched squealing or vibration) to avoid initial tool damage.
- Check Dynamic Balance for High-Speed Machining
When RPM exceeds 5000, use a dynamic balance tester to adjust tool holders (balance grade G2.5 or higher). Unbalanced tools cause vibration, reducing surface quality (Ra increases from 0.8μm to 3.2μm) and shortening tool life by 30-50%.
- Adjust Based on Spindle Type
Spindle rigidity limits maximum speed:
- BT30 spindles (petites machines): Max stable speed ≤8000 RPM (avoid overloading).
- BT40 spindles (medium machines): Max stable speed ≤12000 RPM (suitable for high-speed finishing).
- Use CAM Software for Simulation
Tools like Mastercam or UG can simulate cutting forces and temperatures at different speeds. Pour des pièces complexes (Par exemple, thin-walled aluminum housings), la simulation permet d'identifier les risques liés à la vitesse (Par exemple, vibrations dans les coins) et optimiser les paramètres à l'avance, réduisant ainsi le temps d'essais et d'erreurs de 40-60%.
6. Le point de vue de Yigu Technology sur la vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC
À la technologie Yigu, Nous voyons le vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC comme « point d’équilibre entre efficacité et qualité » : il ne s’agit pas de rechercher la vitesse la plus élevée, mais en adaptant la vitesse aux besoins réels de production. Nos données montrent 60% des défauts d'usinage de l'aluminium (usure, Mauvaise finition de surface) viennent de vitesses incompatibles, pas de problèmes d'équipement.
Nous recommandons une approche d’ajustement « basée sur des scénarios »: Pour 6061 supports de batterie NEV en aluminium (production de masse), nous utilisons des outils en carbure revêtus de TiAlN + liquide de refroidissement à base d'eau, régler le régime sur 3500-4000 RPM pour équilibrer efficacité et durée de vie de l'outil; Pour 7075 pièces aérospatiales en aluminium (haute précision), nous réduisons le régime à 2500-3000 RPM et réduire l'avance par dent à 0,15 mm/dent, assurant une surface Ra ≤0,8 μm. Nous intégrons également des capteurs de température en temps réel pour surveiller les conditions des outils, réglage automatique de la vitesse par 5-10% si une surchauffe est détectée, aidant les clients à réduire les coûts des outils en 20% et améliorer l'efficacité de la production en 15%.
7. FAQ: Questions courantes sur la vitesse de rotation de l'aluminium d'usinage CNC
T1: Puis-je utiliser la même vitesse de rotation pour l'ébauche et la finition d'une même pièce en aluminium ??
Non. L'ébauche nécessite une vitesse moyenne (pour gérer une grande profondeur de coupe et éviter la surcharge de l'outil), tandis que la finition nécessite une vitesse plus élevée (pour obtenir des surfaces lisses). Par exemple, un outil en carbure de Φ10 mm sur 6061 aluminium: Utilisations d'ébauche 3000-3500 RPM, finishing uses 3800-4800 RPM. Using the same speed leads to either low roughing efficiency or excessive finishing tool wear.
T2: Pourquoi un outil de petit diamètre (Par exemple, Φ5mm) nécessite une vitesse de rotation beaucoup plus élevée qu'un outil de grand diamètre (Par exemple, Φ25mm)?
It’s due to cutting speed (Vc) cohérence. Per the formula RPM = (Vc×1000)/(π×D), smaller D requires higher RPM to maintain the same Vc (critical for cutting efficiency). Pour 6061 aluminum with Vc=100 m/min: Φ5mm tool needs ~6366 RPM, Φ25mm tool needs ~1273 RPM. Une faible vitesse pour les petits outils entraînerait un faible Vc, entraînant un enlèvement de matière lent et une mauvaise finition de surface.
T3: Comment gérer le réglage de la vitesse de rotation lors de l'usinage de pièces en aluminium à paroi mince (épaisseur ≤2mm)?
Les pièces à parois minces sont sujettes aux vibrations : utilisez ces stratégies: 1. Augmentez le régime de 10-15% (Par exemple, depuis 3500 à 4000 RPM for Φ10mm tool) pour réduire la force de coupe; 2. Réduisez l’alimentation par dent de 20-30% (depuis 0.2 à 0,14 mm/dent) pour éviter la déformation des pièces; 3. Utiliser une microlubrification pour minimiser la déformation induite par la chaleur. Ces étapes équilibrent la vitesse et la stabilité des pièces.