Mi az a router?
A CNC routerek tárgyalása vagy használata előtt hasznos tudni, hogyan kell használni a kézi routereket. A tipikus router rendelkezik motorral (esetleg változtatható fordulatszámú motorral), magasságállítással (fix vagy merülő) és egy tokkal, amely egy kúpos rugó, amely összenyomva létrehozza a vágószerszám helyben tartásához szükséges súrlódást.
Amikor nem számítógépes routerrel dolgozik, látja, hallja és érzi, hogy a szerszám hogyan tud vágni az azonnali haptikus visszajelzéssel. Ha van hozzáférése egy ilyenhez, menjen és játsszon vele, mielőtt megpróbálna szerszámpályákat létrehozni a számítógépen. Készítsen egy gyors vázlatot egy 12 “x12” méretű rétegelt lemezdarabra, és egy ¼ hüvelykes fúrószárral vágja ki. Ha fix talppal dolgozik (nem merülőfúróval), mindenképpen fúrjon egy 3/8 hüvelykes lyukat, hogy biztonságosan el tudja indítani a marógépet az anyagban. Állítsa be a fúrófejet úgy, hogy menetenként legfeljebb 1/8 hüvelyk mélyen vágjon, és mindenképpen rögzítse a rétegelt lemezt az asztalához. Felhívjuk a figyelmét, hogy a nem meghatározott router bit/mélység használata potenciálisan veszélyes lehet. Használjon 3/8 hüvelyknél kisebb bitet, és a bit sugaránál kisebb lépést használjon.
A vágást az alakzat közepénél kezdje, és spirálszerűen haladjon kifelé, ez támasztékot nyújt a router számára, ha az alakzat nagyobb, mint az alapja. Ahogy a felvázolt vonalak felé halad, próbáljon meg az óramutató járásával megegyező és ellentétes irányú mozgásokat végezni, és vegye észre, hogy az egyik irány sokkal nagyobb kontrollt és pontosságot biztosít.
Mi a szerszámpálya?
A szerszámpálya az a felhasználó által meghatározott kódolt útvonal, amelyet egy vágószerszám követ egy alkatrész megmunkálásához. Ezeket a képernyőn vonalak és görbék ábrázolják, amelyek a vágószerszám alsó középpontjának útvonalát jelölik. A zsebszerszámpályák az anyag felületét marják, míg a profilszerszámpályák végigvágják az anyagot.
Zseb
A fenti kézi példában leírt folyamatot “zseb” szerszámpályának nevezzük. Az első menetben mindent eltávolít a vonalakon belül, a felület alatt 1/8 hüvelyk állandó mélységig. Ha 1/8 hüvelyknél többet szeretne eltávolítani, egyszerűen tartson szünetet az első menet után, engedje le a fúrófejet, és távolítsa el egy második menetben 1/8 hüvelykkel lejjebb, és így tovább.
Zsebes szerszámpályák a RhinoCAM-ban
A piros vonalak a “toll felfelé” haladási vonalak, ahol a router felemeli a marót és az anyag felülete fölé halad, hogy elérje a következő vágási pontot. A kék árnyékolt terület jelzi, hogy hol fog anyagot eltávolítani.
Zsebes szerszámpályák a RhinoCAM-ben
Profil
Ha a vonalakon belüli anyag eltávolítása helyett az alakzatot szeretné kivágni, akkor a használandó szerszámpályát profilnak (vagy kontúrnak) neveznénk.
Profil szerszámpályák a RhinoCAM-ben
Profil szerszámpályák vágás közben.
A legtöbb CAM szoftver őrültnek tűnő számú vezérlőt és opciót biztosít a szerszámpálya párbeszédpanelben. Ne hagyja magát túlterhelni, és szánjon időt arra, hogy lassan, egymás után haladjon végig az egyes lapokon, meggyőződve arról, hogy minden lehetőséget megértett. A legfontosabb fogalmak, amelyeket a fenti kézi marógépes kísérletből magával kell vinnie, a következők: orsófordulatszám, előtolási sebesség, le- és továbblépés. Ezeket az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk.
Mászás vs. hagyományos vágómozgás
A hagyományos marófej az óramutató járásával megegyező irányban forog. Ha ez a vonal bal oldalát követné, akkor mászó vágás lenne, ha a vonal jobb oldalát követné, akkor hagyományos vágómozgás lenne.
Mászó vs. hagyományos vágás
A fő különbség a mászó és a hagyományos vágás között az, hogy a maró hogyan harap bele az anyagba. A hagyományos vágás a fúrófejet a vágás felé tereli, a mászóvágás pedig eltolja a fúrófejet. Az emelkedő vágást gyakran előnyben részesítik CNC-vágógép használata esetén, mivel kevesebb szemcseszakadást vagy “szakadást” okoz. A mászóvágás azonban veszélyes lehet egy nem számítógéppel vezérelt routerrel, mivel a darabot nehéz lehet kézzel irányítani, és “elsétálhat.”
A fenti kézi példában az óramutató járásával megegyező spirálszerű minta belülről kifelé szintén hagyományos vágás lenne, és jobb irányítást biztosít, mivel a kézi szerszámok használatakor korlátozott erővel rendelkezünk. Valójában sok famegmunkálási könyv ezt a módszert említi, mint az egyetlen biztonságos irányt a router bit használatához.
A CNC router azonban általában jobb vágást biztosít, ha emelkedő vágást használ, különösen tömör fában, mert kiküszöböli a szakadás lehetőségét a vágási vektor mentén. Kezdetben ne aggódjon túl sokat emiatt. Általában azt az opciót kell választania, amely mindkettőt tartalmazza, például a “vegyes” opciót, és a szoftver kiválasztja, hogy mit használjon.
Szerszámozás
A router biteknél 4 fő furatmintatípus létezik, valamint sokféle speciális bit.
- Egyenes fúvóka – nagyszerű körkörös bit, tisztességes forgácseltávolítás
- Felfelé spirál – nagyszerű forgácseltávolítás, kiszakíthatja a vékony furnér, például a kész rétegelt lemezek tetejét
- Lefelé spirál – gyenge forgácseltávolítás, nincs kiszakadás, lassabb előtolási sebesség
- Összenyomás – a felfelé és lefelé spirál kombinációja, nagyszerű körkörös bit, kiváló rétegelt lemezekhez vagy laminált lemeztermékekhez.
Mindegyik furatmintának megvannak a maga hátrányai. Ha a pénz nem probléma, és főleg befejezett rétegelt lemezeket vágsz, nagyon szeretem a Freud 77-202 vagy 77-204-et. Az egyenes fuvolák szintén fantasztikusak, olcsók és alulértékeltek.
3D behatárolási határok
Bátorítom a tanulókat, hogy a teljes 3D-s szerszámpályák használata előtt töltsenek időt 2D-s vágásokkal. Ennek számos oka van, de a legfontosabb, hogy ha időt szánnak a 2D megmunkálás megértésére, akkor sokkal jobban megérthetik a 3D paramétereket. Egy későbbi időpontban szívesen foglalkoznék a 3D-vel részletesebben, de most a behatárolási határokról szeretnék beszélni.
Ahelyett, hogy a drótvázgeometriát vagy görbéket és vonalakat használnánk elsődleges bemeneti forrásként, a 3D szerszámpálya felületeket használ, amelyeket “meghajtófelületeknek” neveznek. A kívánt eredmény eléréséhez gyakran szükséges a behatárolási határok használata. Ez egy görbe, amely meghatározza a mozgás x és y irányú határait a meghajtó felületen. A behatárolási határok használatának kulcsa, hogy a geometria fölött kell lenniük.
Tipikusan az indítás előtt az alatta lévő modellt áthelyezem a szerkesztési síkba, és behatárolást teszek a CPlane-re.
Feeds and Speeds
A legtöbb orsó (a cnc routerhez csatlakoztatott router megnevezése) körülbelül 7000rpm és 18000rpm között jár. Ezt a sebességet “orsófordulatszámnak” nevezzük, és közvetlenül kapcsolódik az előtolási sebességhez vagy a felületi sebességhez, amelyre a legtöbb gép körülbelül 200ipm-ig képes. A két másik változót, a léptetést és a léptetést úgy kell tartani, hogy az anyaggal érintkező keresztmetszeti terület ne legyen nagyobb, mint a fúrófej átmérőjének sugarának szorzata. Ez egy ökölszabály, de jó kiindulási pont az előtolás és a sebesség számításaihoz.
Még egyszer összefoglalva:
- Orsósebesség – a forgácsolószerszám forgási sebessége percenkénti fordulatszámban
- előtolási sebesség – felületi sebesség a forgó szerszám középpontjában
- lépésszám – az a távolság z irányban egy menetben, amelyet egy vágás a vágószerszám az anyagba merül
- Step over – az a maximális távolság x/y irányban, amelyet a vágószerszám a vágatlan anyaggal érintkezik
Továbbítások és sebességek kiszámítása
Az alábbiakban az előtolási sebesség kiszámítására szolgáló képletet mutatjuk be:
CsipLoad x CutterDiameter x NumberOfFlutes x SpindleSpeed = FeedRate
Hol a chipload a foganként levágott anyag mennyisége (fogankénti előtolás). Az előtolási sebesség a vágószerszám felületi sebessége hüvelyk per percben, az orsó fordulatszáma a vágószerszám forgási sebessége fordulat per percben, a furatok számát és a maró átmérőjét a szerszám határozza meg. Ebben az esetben ezek ¼ hüvelyk és 2 horony. A fúrószerszám méretétől függően a forgácsterhelés rétegelt lemez esetén foganként 0,005 hüvelyk 0,01 hüvelyk között van. Az 1/8 hüvelyk alatti kis fúrófejeknél kezdje 0,005-ös értékkel, és onnan növelje. Az 1/4 hüvelykes és nagyobb fúrófejeknél valószínűleg semmit sem fog eltörni, ha 0,01 hüvelykről indul.
A forgácsterhelés vagy a fogankénti előtolás mérete nagyon fontos tényező a megmunkálásban, a nagyobb forgácsok több hőt képesek elvonni. A kisebb forgácsok könnyebbek a gép és a szerszámok számára, de túl sok hőt okozhatnak. Olyan forgácsokat szeretne készíteni, amelyek leejtéskor a padlóra esnek, nem pedig porrá válnak, amelyek a levegőben maradnak.
Amikor egy új forgácsolófejjel próbálja beállítani az előtolásokat és sebességeket, találja ki, amennyire csak tudja az előtolások és sebességek képlete alapján, és érintse meg a forgácsolófejet, amint néhány vágás után megáll a forgása (ne feledje: a biztonság az első), melegnek kell lennie, talán egy kicsit forró az érintésre, de nem szabad megégetnie magát. Ha túl forró, növelje az előtolási sebességet vagy csökkentse az orsó fordulatszámát. A vágás befejezése után nézze meg az él minőségét. Ha hullámos, az a szerszám csattogása, és csökkentenie kell az előtolási sebességet vagy növelnie kell az orsó fordulatszámát.
Használja a fülét is, a szerszámnak jó hangot kell adnia vágás közben … bízzon a megérzésében.
Néhány példa
Ha bedugjuk az ismert változóinkat, a következőket kapjuk:
0,01 x 0.25 x 2 x 18000 = FeedRate = 90ipm
Tartva szem előtt, hogy nem akarjuk a bitet gyorsabban tolni, mint nagyjából 200ipm, ha egy 1/2 hüvelykes 4 furatú bitet akarunk használni, akkor az előtolási sebesség helyett az orsó fordulatszámát oldhatjuk meg.
- 0,01 x 0,5 x 4 x SpindleSpeed = 200ipm
- SpindleSpeed = 10,000rpm
Hasznos egy táblázatot készíteni, hogy gyorsan megtaláljuk a keresett számokat. Szívesen használhatja az előtétek és sebességek táblázatomat.
Megmunkálási tippek és trükkök
Léptetés és bitátmérő
A számok mindegyike a sugár léptetésén és a bit átmérőjének léptetésén alapul. A 0,01-re beállított forgácsterheléssel lehetséges a bit átmérőjének visszalépése és átlépése, de ez az abszolút maximum, és csak rövid pillanatokra szabad a vágás során. Túl erős nyomással károsíthatja az orsót, ne feledje, hogy vágás előtt mindig legalább 10 percig melegítse az orsót. Van benne néhány drága csapágy, amelyek tönkremennek, ha kihagyja ezt a lépést.
Hagymahéj a profilvágásoknál
A furnérozott rétegelt lemezek profilvágásakor szeretek egy kompressziós bitet használni egy hagymahéjozásnak nevezett technikával. Minden munkát sokféleképpen lehet programozni, de ez a módszer egy fogódzkodó a kis alkatrészekhez és egy jó kész élhez, amely nem szakad ki vákuumasztalon, spoilboarddal. Az ötlet lényege, hogy először szintenként lépjen lefelé, tehát vágja le az összes alkatrészt az első lépcsőfokig, majd a második lépcsőfokig és így tovább, minden vágás alján hagyva egy vékony furnérréteget. Ezután egy utolsó menetben vágja le a megmaradt vékony “hagymahéj” furnérréteget. Mivel a megmaradt mennyiség olyan vékony, kevés ellenállást nyújt a fúrófejnek, és csökkenti az alkatrész elmozdulásának esélyét.
Ha 3/4-es rétegelt lemezből vágnék, ami valójában valahol 0,72 hüvelyk körül lenne, akkor kétszer lépnék lefelé, 0,34-et lépésenként, így 0,04 hüvelyk plusz 0,02 áttörés maradna az utolsó szerszámpálya eltávolításához. Mivel majdnem 3/8 hüvelyknyit lépek le, miközben minden menetben a bit teljes 1/4 hüvelykes szélességét vágom, csökkentenem kell az előtolási sebességet.
Egy 1/4 hüvelykes bit esetében 1/8 hüvelyknyit kellene lépnem le (a sugár), amikor 0,01 hüvelykes forgácsolási terhelést használva kontúrvágást végzek. De én egy kompressziós bitet akarok használni, hogy elkerüljem a lemezem tetején a kiszakadást, és ennek a bitnek nincs lefelé irányuló spirálja kb. 5/16 hüvelykig a vágóélnél. Tehát 3/8 hüvelykkel lejjebb kell lépnem. Mivel növelem az anyaggal érintkező bit keresztmetszeti felületét, ugyanennyivel csökkentenem kell a forgácsterhelést, így az új forgácsterhelés 0,00333 lenne, és az új előtolási sebesség 30ipm lenne. Némi kísérletezés után úgy találtam, hogy a 0,005 hüvelyk forgásterhelés 18000 fordulat/perc fordulatszám mellett, ami 45ipm-es előtolási sebességet eredményez, optimális az igényeimnek.
Kísérletezzen biztonságosan
Ne ragadtassa el magát túlságosan a számokkal, használja a józan eszét, és bízzon a megérzéseiben. Minden darab egy kicsit más, és a tömörfa és a különböző lemezáruk sűrűségei széles skálán mozognak. Továbbá mindig viseld a védőszemüveget. Ez sokszor túlságosan óvatos intézkedésnek tűnik, de gondoljon arra a valószínű forgatókönyvre, hogy egy kis 1/8 hüvelykes keményfém bit összetörik. Nem valószínű, hogy a fapor miatt kórházba kerül, de egy kis acélszilánk a szemébe kerülésével számolnia kell.
Ha érdekli, letöltheti a Rhino ingyenes próbaverzióját 90 napig. A MecSoft-tól letölthető a RhinoCAM is. Ez nem teszi lehetővé a fájlok mentését, de ingyenesen kísérletezhet és tanulhat.