Co je to fréza?
Před diskusí o CNC fréze nebo před jejím použitím je užitečné vědět, jak používat ruční frézu. Typická frézka má motor (případně motor s proměnlivými otáčkami), výškové nastavení (buď pevné, nebo ponorné) a kleštinu, což je kuželová pružina, která po stlačení vytváří tření potřebné k udržení řezného nástroje na místě.
Při používání nepočítačové frézky vidíte, slyšíte a cítíte, jak nástroj dokáže řezat s okamžitou hmatovou zpětnou vazbou. Máte-li k němu přístup, jděte si s ním pohrát, než se pokusíte vytvářet dráhy nástrojů na počítači. Udělejte si rychlý náčrtek na kus překližky o rozměrech 12 × 12 palců a vyřízněte jej ¼palcovým vrtákem. Pokud pracujete s pevnou základnou (ne s ponornou frézou), nezapomeňte vyvrtat 3/8palcový otvor, abyste mohli bezpečně spustit frézu v materiálu. Nastavte bit tak, aby při jednom průchodu neřezal hlouběji než 1/8 palce, a nezapomeňte překližku připevnit ke stolu. Upozorňujeme, že použití frézovacího bitu/hloubky, která není specifikována, může být potenciálně nebezpečné. Použijte bit menší než 3/8 palce a použijte krok menší, než je poloměr bitu.
Řez začněte ve středu tvaru a postupujte spirálovitě, což poskytne oporu fréze, pokud je váš tvar větší než jeho základna. Jak budete postupovat směrem k načrtnutým liniím, zkuste provádět pohyby ve směru i proti směru hodinových ručiček a všimněte si, že jeden směr poskytuje mnohem větší kontrolu a přesnost.
Co jsou dráhy nástrojů?
Dráha nástroje je uživatelem definovaná kódovaná trasa, po které se řezný nástroj řídí při obrábění součásti. Na obrazovce jsou reprezentovány čarami a křivkami, které představují dráhu spodního středu řezného nástroje. Kapesní dráhy nástrojů leptají povrch materiálu, zatímco profilové dráhy nástrojů řežou po celé délce.
Kapesní
Postup popsaný ve výše uvedeném příkladu ručního nástroje se nazývá „kapesní“ dráha nástroje. V prvním průchodu odstraníte vše uvnitř linií do konstantní hloubky 1/8 palce pod povrchem. Pokud chcete odebrat více než 1/8 palce, jednoduše po prvním průchodu zastavte, snižte bit a odebírejte druhým průchodem o 1/8 palce níže a tak dále.
Kapsové dráhy nástrojů v RhinoCAMu
Červené čáry jsou dráhy pohybu „perem nahoru“, kdy fréza zvedá frézu a pohybuje se nad povrchem materiálu, aby se dostala k dalšímu bodu řezu. Modře stínovaná oblast označuje místo, kde bude materiál odebrán.
Dráhy nástrojů v RhinoCAMu
Profil
Pokud byste chtěli vyříznout svůj tvar místo odebrání materiálu uvnitř čar, dráha nástroje, kterou použijete, by se nazývala profil (nebo kontura).
Profilové dráhy nástrojů v RhinoCAMu
Profilové dráhy nástrojů se řežou.
Většina softwaru CAM poskytuje v dialogu dráhy nástroje zdánlivě šílené množství ovládacích prvků a možností. Nenechte se zahltit a věnujte čas pomalému postupnému procházení jednotlivých karet a ujistěte se, že rozumíte všem možnostem. Nejdůležitější pojmy, které si z výše uvedeného experimentu s ruční frézou odnesete, jsou: otáčky vřetena, rychlost posuvu, krokování a krokování. Podrobněji se jimi budeme zabývat níže.
Podélný vs. běžný řezný pohyb
Standardní fréza se otáčí ve směru hodinových ručiček. Pokud by následoval levou stranu čáry, jednalo by se o stoupavý řez, pokud by následoval pravou stranu čáry, jednalo by se o konvenční řezný pohyb.
Stoupavý vs. konvenční řez
Hlavním rozdílem mezi stoupavým a konvenčním řezem je způsob, jakým se fréza zakusuje do materiálu. Při konvenčním řezu se břit vychyluje směrem k řezu a při stoupavém řezu se břit odtlačuje. Při použití CNC frézy se často upřednostňuje stoupavý řez, protože způsobuje menší trhání zrna neboli „tearout“. Na frézce neřízené počítačem však může být stoupavý řez nebezpečný, protože kus může být obtížně kontrolovatelný rukou a může „odejít“.
V příkladu s ručním nářadím výše by spirálovitý vzor ve směru hodinových ručiček zevnitř ven byl také konvenčním řezem a poskytl by větší kontrolu, protože při použití ručního nářadí máme omezenou sílu. Ve skutečnosti se v mnoha knihách o práci se dřevem tento způsob uvádí jako jediný bezpečný směr použití frézy.
Fréza CNC však obvykle poskytne lepší řez při použití stoupavého řezu, zejména v masivním dřevě, protože eliminuje možnost vytržení podél vektoru řezu. Na začátku si s tím nedělejte příliš velké starosti. Obecně byste měli zvolit možnost, která zahrnuje obojí, například „smíšené“, a software vybere, co se má použít.
Nástroje
Existují 4 hlavní typy vzorů drážek pro frézy a mnoho typů speciálních bitů.
- Přímá drážka – skvělý všestranný bit, slušný odvod třísek
- Spirála nahoru – skvělý odvod třísek, může vytrhávat horní část tenké dýhy, např. překližky pro dokončovací práce
- Spirála dolů – špatný odvod třísek, žádné vytrhávání, pomalejší rychlost posuvu
- Komprese – kombinace spirály nahoru a dolů, skvělý všestranný bit, skvělý pro překližky nebo laminované plechy.
Každý z těchto vzorů drážek má své nevýhody. Pokud nejsou peníze problémem a řežete převážně překližku pro dokončovací práce, velmi se mi líbí Freud 77-202 nebo 77-204. V případě, že chcete řezat překližku pro dokončovací práce, můžete si vybrat. Rovné fléry jsou také fantastické, levné a nedoceněné.
3D ohraničení
Před použitím plných 3D drah nástrojů doporučuji studentům strávit nějaký čas s 2D řezy. Existuje pro to řada důvodů, ale nejdůležitější je, že věnování času pochopení 2D obrábění umožňuje mnohem lepší pochopení 3D parametrů. 3D obráběním se rád budu hlouběji zabývat později, ale nyní bych chtěl probrat hranice záběru.
Místo použití drátové geometrie nebo křivek a čar jako primárního zdroje vstupních dat používá 3D dráha nástroje plochy nazývané „hnací plochy“. Aby bylo dosaženo požadovaného výsledku, je často nutné použít omezující hranici. Jedná se o křivku, která definuje hranice pohybu v x a y na hnací ploše. Klíčem k použití hranic containmentu je, že musí být nad vaší geometrií.
Typicky před začátkem přesunu model níže do konstrukční roviny a umístím containment na CPlane.
Posuvy a rychlosti
Většina vřeten (termín pro frézu připojenou k vašemu cnc frézovacímu stroji) se pohybuje od přibližně 7 000 otáček za minutu do 18 000 otáček za minutu. Tyto otáčky se označují jako „otáčky vřetena“ a přímo souvisejí s rychlostí posuvu nebo rychlostí povrchu, kterou je většina strojů schopna vyvinout až do rychlosti přibližně 200 obr. Další dvě proměnné, krok dolů a krok nahoru, by měly být udržovány tak, aby plocha průřezu zabíraná materiálem nebyla větší než poloměr krát průměr bitu. Jedná se o pravidlo, ale je to dobrý výchozí bod pro výpočet posuvu a rychlosti.
Pro shrnutí:
- Otáčky vřetena – rychlost otáčení řezného nástroje v otáčkách za minutu
- Posuv – povrchová rychlost ve středu rotujícího nástroje
- Krok dolů – vzdálenost ve směru z na jeden průchod, který řezný nástroj ponoří do materiálu
- Krok nad – maximální vzdálenost ve směru x/y, kterou řezný nástroj zasáhne do neřezaného materiálu
Výpočet posuvů a rychlostí
Níže je uveden vzorec pro výpočet rychlosti posuvu:
ChipLoad x CutterDiameter x NumberOfFlutes x SpindleSpeed = FeedRate
Kde chipload je množství řezaného materiálu na jeden zub (posuv na zub). Posuv je povrchová rychlost řezného nástroje v palcích za minutu, otáčky vřetena jsou otáčky řezného nástroje v otáčkách za minutu, počet drážek a průměr frézy jsou určeny vaším nástrojem. V tomto případě jsou to ¼ palce a 2 drážky. V závislosti na velikosti vašeho bitu se zatížení třískami pro překližku pohybuje mezi 0,005 palce a 0,01 palce na zub. U malých bitů pod 1/8 palce začněte s hodnotou 0,005 a od ní ji zvyšujte. U bitů o velikosti 1/4 palce a větší pravděpodobně nic nezlomíte, když začnete na 0,01.
Velikost třískového zatížení nebo posuvu na zub je velmi důležitým faktorem při obrábění, větší třísky jsou schopny odvést více tepla. Menší třísky jsou pro stroj a nástroje jednodušší, ale mohou způsobit příliš mnoho tepla. Chcete, aby třísky při pádu spadly na podlahu, a ne aby se z nich stal prach, který zůstane ve vzduchu.
Když se snažíte zdokonalit v posuvech a rychlostech s novým bitem, odhadněte co nejlépe podle vzorce posuvů a rychlostí a dotkněte se bitu, jakmile se po provedení několika řezů přestane točit (pamatujte: bezpečnost především), měl by být teplý, možná trochu horký na dotek, ale neměl by vás popálit. Pokud je příliš horký, zvyšte rychlost posuvu nebo snižte otáčky vřetena. Po dokončení řezu se podívejte na kvalitu ostří. Pokud je zvlněná, jedná se o chvění nástroje a měli byste snížit rychlost posuvu nebo zvýšit otáčky vřetena.
Používejte také uši, nástroj by měl mít při řezání dobrý zvuk … věřte svému instinktu.
Několik příkladů
Pokud zapojíme naše známé proměnné, dostaneme:
0,01 x 0.25 x 2 x 18000 = FeedRate = 90ipm
Pokud máme na paměti, že nechceme bit tlačit rychleji než zhruba 200ipm, pokud bychom chtěli použít 1/2palcový čtyřdrážkový bit, mohli bychom řešit spíše otáčky vřetena než rychlost posuvu.
- 0,01 x 0,5 x 4 x Otáčky vřetena = 200ipm
- Otáčky vřetena = 10 000 otáček za minutu
Je užitečné vytvořit si tabulku, abyste mohli rychle najít hledaná čísla. Můžete použít mou tabulku posuvů a otáček.
Tipy a triky pro obrábění
Snížení poloměru a průměr bitu
Všechna tato čísla vycházejí ze snížení poloměru a zvýšení průměru bitu. S třískovým zatížením nastaveným na 0,01 je možné krokování dolů a přes průměr bitu, ale to je absolutní maximum a mělo by se jednat pouze o krátké okamžiky v řezu. Příliš silným tlakem na vřeteno je možné ho poškodit, nezapomeňte vřeteno vždy zahřívat alespoň 10 minut před prováděním řezů. Jsou v něm drahá ložiska, která se zničí, pokud tento krok vynecháte.
Cibulové slupky na profilových řezech
Při profilovém řezání dýhované překližky rád používám přítlačný bit s technikou zvanou cibulové slupky. Existuje mnoho různých způsobů, jak naprogramovat jakoukoli práci, ale tato metoda je záchytným bodem pro malé díly a dobrou hotovou hranu bez vytržení na vakuovém stole se spoilboardem. Podstata spočívá v tom, že nejprve odstupňujte podle úrovně, takže všechny díly odřízněte do prvního stupně, pak do druhého stupně a tak dále, přičemž na spodní straně každého řezu ponechte tenkou vrstvu dýhy. V posledním kroku pak odřízněte tenkou „cibulovou slupku“ dýhy, která zůstala. Protože zbývající množství je tak tenké, klade bitu malý odpor a snižuje pravděpodobnost, že se váš díl pohne.
Pokud bych řezal 3/4 v překližce, která by ve skutečnosti měřila někde kolem 0,72 palce, udělal bych dvakrát krok dolů, 0,34 na každý průchod, přičemž bych nechal 0,04 palce plus 0,02 průlomu pro poslední dráhu nástroje k odstranění. Protože při řezání celé šířky bitu 1/4 palce v každém průchodu sestupuji téměř o 3/8 palce, musel bych snížit rychlost posuvu.
Při 1/4palcovém bitu bych měl při obrysovém řezu sestupovat o 1/8 palce (poloměr) při použití třískového zatížení 0,01 palce. Ale chci použít přítlačný bit, abych se vyhnul případnému vytržení na horní straně plechu, a tento bit nemá sestupnou spirálu až do výšky asi 5/16 palce na řezné hraně. Takže musím udělat krok dolů o 3/8 palce. Protože zvětšuji plochu průřezu bitu zabíraného materiálem, měl bych o stejnou hodnotu snížit třískové zatížení, takže nové třískové zatížení bude 0,00333 a vrátí se nová rychlost posuvu 30ipm. Po troše experimentování jsem zjistil, že pro mé potřeby je optimální třískové zatížení 0,005 palce při 18000 otáčkách za minutu, což vede k posuvu 45ipm.
Experimentujte bezpečně
Nenechte se příliš unést čísly, používejte zdravý rozum a důvěřujte svému instinktu. Každý kousek je trochu jiný a u masivního dřeva a různých plechů existuje široká škála hustot. Vždy si také nasaďte ochranné brýle. Mnohdy se to zdá jako příliš opatrné opatření, ale zvažte pravděpodobný scénář, že se malý 1/8palcový karbidový bit roztříští. Není pravděpodobné, že by vás dřevěný prach dostal do nemocnice, ale s malým úlomkem oceli v oku je třeba počítat.
V případě zájmu je možné stáhnout si zkušební verzi programu Rhino na 90 dní zdarma. Můžete si také stáhnout program RhinoCAM od společnosti MecSoft. Neumožní vám ukládat soubory, ale můžete zdarma experimentovat a učit se.
.