Noțiuni de bază de rutare CNC: Toolpaths and Feeds ‘n Speeds ‘n Speeds

Ce este un router?

Înainte de a discuta sau de a utiliza un router CNC, este util să știți cum se utilizează un router portabil. Routerul dvs. tipic are un motor (posibil un motor cu viteză variabilă), reglarea înălțimii (fie fixă, fie în picaj) și un colier, care este un resort conic care, atunci când este comprimat, creează frecarea necesară pentru a menține scula de tăiere în poziție.

Când folosiți un router neinformatizat, vedeți, auziți și simțiți modul în care scula poate tăia cu un feedback haptic instantaneu. Dacă aveți acces la unul, mergeți să vă jucați cu el înainte de a încerca să creați trasee de scule pe calculator. Faceți o schiță rapidă pe o bucată de placaj de 12 „x12” și folosiți un burghiu de ¼ de inch pentru a o tăia. Dacă lucrați cu o bază fixă (nu cu un router cu plonjon), asigurați-vă că forați o gaură de 3/8 de inch pentru a vă permite să porniți în siguranță routerul în material. Reglați burghiul astfel încât să nu taie mai mult de 1/8 de inch adâncime la fiecare trecere și asigurați-vă că fixați placajul pe masă. Rețineți că utilizarea unui burghiu/ adâncime de ruter care nu este specificată ar putea fi potențial periculoasă. Folosiți un burghiu mai mic de 3/8 de inch și folosiți o treaptă mai mică decât raza burghiului.

Începeți tăierea în centrul formei dvs. și lucrați într-un model în spirală, acest lucru va oferi suport pentru router dacă forma dvs. este mai mare decât baza sa. Pe măsură ce vă îndreptați spre liniile schițate, încercați să faceți mișcări atât în sensul acelor de ceasornic, cât și în sens invers acelor de ceasornic și observați că o singură direcție oferă mult mai mult control și precizie.

Ce sunt traseele de scule?

Un traseu de scule este traseul codificat definit de utilizator pe care o sculă de tăiere îl urmează pentru a prelucra o piesă. Ele sunt reprezentate pe ecran prin linii și curbe care reprezintă traseul centrului inferior al sculei de tăiere. Traseele de scule de buzunar gravură suprafața materialului, în timp ce traseele de scule de profil taie până la capăt.

Pocket

Procesul descris în exemplul portabil de mai sus se numește traseu de scule „de buzunar”. În prima trecere veți îndepărta tot ce se află în interiorul liniilor până la o adâncime constantă de 1/8 de inch sub suprafață. Dacă doriți să îndepărtați mai mult de 1/8 de inch, pur și simplu faceți o pauză după prima trecere, coborâți burghiul și îndepărtați o a doua trecere cu 1/8 de inch mai jos și așa mai departe.

Pocket Toolpaths in RhinoCAM

Liniile roșii sunt linii de deplasare „pen up”, în care freza ridică freza și se deplasează deasupra suprafeței materialului pentru a ajunge la următorul punct de tăiere. Zona umbrită în albastru indică locul în care materialul va fi îndepărtat.

Pocket Toolpaths in RhinoCAM

Profile

Dacă ați dori să decupați forma în loc să îndepărtați materialul în interiorul liniilor, traseul de scule care trebuie utilizat se va numi profil (sau contur).

Profile Toolpaths in RhinoCAM

Profile toolpaths being cut.

Majoritatea programelor CAM oferă ceea ce pare a fi un număr nebunesc de controale și opțiuni în dialogul toolpath. Nu vă lăsați copleșit și nu vă grăbiți să treceți încet prin fiecare filă în succesiune, asigurându-vă că ați înțeles toate opțiunile. Cele mai importante concepte pe care trebuie să le rețineți din experimentul cu routerul portabil de mai sus sunt: turația axului, viteza de avans, pasul de coborâre și pasul de trecere. Le vom aborda mai în detaliu mai jos.

Mișcare de urcare vs. mișcare convențională de tăiere

Un vârf de freză standard se rotește în sensul acelor de ceasornic. Dacă aceasta ar urma partea stângă a liniei, ar fi o tăiere în urcare, iar dacă ar urma partea dreaptă a liniei, ar fi o mișcare de tăiere convențională.

Căutare în urcare vs. tăiere convențională

Principala diferență între tăierea în urcare și cea convențională este modul în care freza mușcă din material. O tăiere convențională deviază burghiul spre tăietură, iar o tăiere în urcare împinge burghiul în afară. Tăierea în cățărare este adesea preferată atunci când se utilizează un router CNC, deoarece provoacă mai puține ruperi de granulație sau „tearout”. Cu toate acestea, tăierea în urcare poate fi periculoasă pe o freză care nu este controlată de calculator, deoarece piesa poate fi greu de controlat manual și poate „pleca”.”

În exemplul portabil de mai sus, un model în spirală în sensul acelor de ceasornic din interior spre exterior ar fi, de asemenea, o tăiere convențională și va oferi mai mult control, deoarece avem o forță limitată atunci când folosim unelte portabile. De fapt, multe cărți de prelucrare a lemnului se referă la această metodă ca fiind singura direcție sigură de utilizare a unui vârf de freză.

Un router CNC va oferi însă, de obicei, o tăiere mai bună atunci când se folosește o tăiere în urcare, în special în lemn masiv, deoarece va elimina posibilitatea de smulgere de-a lungul vectorului de tăiere. La început, nu vă faceți prea multe griji în această privință. În general, ar trebui să alegeți opțiunea care le include pe amândouă, cum ar fi „mixed”, iar software-ul va alege ce să folosească.

Unelte

Există 4 tipuri principale de modele de caneluri pentru frezele de freză, plus multe tipuri de freze speciale.

• Canelură dreaptă – un bițișor de mare capacitate, îndepărtare decentă a așchiilor
• Spirală ascendentă – îndepărtare mare a așchiilor, poate smulge partea superioară a furnirului subțire, cum ar fi placajul de finisare
• Spirală descendentă – îndepărtare slabă a așchiilor, fără smulgere, viteză de avans mai mică
• Compresiune – combinație de spirală ascendentă și descendentă, un bițișor de mare capacitate, excelent pentru placaj sau produse din tablă laminată.

Care dintre aceste modele de caneluri are dezavantajele sale. Dacă banii nu sunt o problemă și dacă tăiați în principal placaj de finisare, îmi place foarte mult Freud 77-202 sau 77-204. Canelurile drepte sunt, de asemenea, fantastice, ieftine și subestimate.

3D Containment Boundaries

Încurajez studenții să petreacă timp cu tăieturi 2D înainte de a folosi trasee de scule 3D complete. Există o serie de motive pentru acest lucru, dar cel mai important este faptul că alocarea de timp pentru a înțelege prelucrarea 2D permite o înțelegere mult mai bună a parametrilor 3D. Mi-ar face plăcere să abordez 3D mai în profunzime la o dată ulterioară, dar deocamdată vreau să discutăm despre limitele de conturare.

În loc de a folosi geometria wireframe sau curbe și linii ca sursă principală de intrare, un traseu de scule 3D folosește suprafețe numite „suprafețe de antrenare”. Pentru a obține rezultatul dorit, este adesea necesar să se utilizeze o limită de contenție. Aceasta este o curbă care definește limitele de mișcare în x și y pe suprafața de acționare. Cheia folosirii limitelor de contenție este că acestea trebuie să se afle deasupra geometriei dumneavoastră.

Tipic, înainte de a începe, mut modelul de mai jos în planul de construcție și pun limita de contenție pe CPlane.

Feeds and Speeds

Majoritatea axelor (termenul pentru routerul atașat la routerul dvs. cnc) vor merge de la aproximativ 7.000 rpm la 18.000 rpm. Această viteză este denumită „viteza axului” și este direct legată de viteza de avans sau de viteza suprafeței, pe care majoritatea mașinilor sunt capabile să o facă până la aproximativ 200ipm. Celelalte două variabile, pasul în jos și pasul în sus, trebuie menținute astfel încât suprafața secțiunii transversale angajată cu materialul să nu fie mai mare decât raza înmulțită cu diametrul burghiului. Aceasta este o regulă empirică, dar este un bun punct de plecare pentru calculele de avans și viteză.

Pentru a recapitula:

• Viteza de rotație a axului – viteza de rotație a sculei de tăiat în rotații pe minut
• Viteza de avans – viteza suprafeței în centrul sculei rotative
• Pasul de coborâre – distanța în direcția z per trecere pe care o scula de tăiere scula este scufundată în material
• Pasul peste – distanța maximă în direcția x/y pe care o sculă de tăiere se va angaja cu materialul netăiat

Calcularea avansurilor și vitezelor

Mai jos este o formulă pentru calcularea vitezei de avans:

ChipLoad x CutterDiameter x NumberOfFlutes x SpindleSpeed = FeedRate

Unde chipload este cantitatea de material tăiat pe dinte (avans pe dinte). Viteza de avans este viteza de suprafață a sculei de tăiat în inci pe minut, viteza fusului este viteza de rotație a sculei de tăiat în rotații pe minut, numărul de caneluri și diametrul frezei sunt determinate de scula dumneavoastră. În acest caz, acestea sunt de ¼ inch și 2 caneluri. În funcție de dimensiunea burghiului, sarcina de așchiere pentru placaj este cuprinsă între 0,005 inci și 0,01 inci pe dinte. Pentru biți mici, sub 1/8 de inch, începeți cu 0,005 și creșteți de acolo. Pentru biți de 1/4 de inch și mai mari, probabil că nu veți sparge nimic dacă începeți cu 0,01.

Dimensiunea încărcăturii de așchii sau avansul pe dinte este un factor foarte important în prelucrare, așchiile mai mari sunt capabile să îndepărteze mai multă căldură. Așchiile mai mici sunt mai ușoare pentru mașina și uneltele dvs. dar pot cauza prea multă căldură. Doriți să faceți așchii care, atunci când cad, să cadă pe podea, mai degrabă decât să devină praf care rămâne în aer.

Când încercați să vă perfecționați avansurile și vitezele cu o nouă sculă, ghiciți cât de bine puteți folosind formula de avansuri și viteze și atingeți scula imediat ce se oprește din rotire după ce a făcut câteva tăieturi (amintiți-vă: siguranța înainte de toate), ar trebui să fie caldă, poate puțin fierbinte la atingere, dar nu ar trebui să vă ardă. Dacă este prea fierbinte, creșteți viteza de avans sau reduceți viteza de rotație a broșei. Uitați-vă la calitatea muchiei după ce ați terminat tăierea. Dacă este ondulată, este vorba de zdrăngănitul sculei și ar trebui să micșorați viteza de avans sau să măriți viteza axului.

Utilizați și urechile, scula ar trebui să sune bine atunci când taie… aveți încredere în instinctul dumneavoastră.

Câteva exemple

Dacă introducem variabilele noastre cunoscute obținem:

0,01 x 0.25 x 2 x 2 x 18000 = FeedRate = 90ipm

Din moment ce ținem cont de faptul că nu dorim să împingem burghiul mai repede de aproximativ 200ipm, dacă am dori să folosim un burghiu de 1/2 inch cu 4 caneluri, am putea rezolva pentru viteza axului mai degrabă decât pentru viteza de avans.

• 0,01 x 0,5 x 4 x SpindleSpeed = 200ipm
• SpindleSpeed = 10.000rpm

Este util să faceți un grafic pentru a putea găsi rapid numerele pe care le căutați. Sunteți binevenit să folosiți graficul meu de avansuri și viteze.

Consiliere și trucuri de prelucrare

Step-Down and Bit Diameter

Toate aceste numere se bazează pe un step-down al razei și step-over al diametrului burghiului. Cu sarcina de așchiere setată la 0,01 este posibil să se coboare și să se depășească diametrul burghiului, dar acesta este maximul absolut și ar trebui să fie doar momente scurte în timpul tăierii. Este posibil să vă deteriorați axul dacă îl împingeți prea tare, nu uitați să încălziți întotdeauna axul timp de cel puțin 10 minute înainte de a efectua orice tăiere. Există niște rulmenți scumpi acolo care vor fi distruși dacă săriți peste acest pas.

Peisici de ceapă la tăierile de profil

Când tai placaj furniruit de profil îmi place să folosesc un burghiu de compresie cu o tehnică numită „onion skinning”. Există multe moduri diferite de a programa orice lucrare, dar această metodă este o metodă de prindere pentru piesele mici și o margine bine finisată, fără smulgere, pe o masă cu vacuum cu spoilboard. Ideea este de a coborî mai întâi pe niveluri, deci tăiați toate piesele până la prima treaptă, apoi până la a doua și așa mai departe, lăsând un strat subțire de furnir în partea de jos a fiecărei tăieturi. Apoi, într-o ultimă trecere, tăiați „pielea de ceapă” subțire de furnir care a rămas. Deoarece cantitatea rămasă este atât de subțire, aceasta oferă puțină rezistență burghiului și scade șansele ca piesa dvs. să se miște.

Dacă aș tăia 3/4 în placaj, acesta ar măsura de fapt undeva în jur de 0,72 inci, aș coborî de două ori, 0,34 la fiecare trecere, lăsând 0,04 inci plus 0,02 pauză pentru ca ultimul traseu al sculei să fie eliminat. Deoarece scad aproape 3/8 de inch în timp ce tai toată lățimea de 1/4 de inch a burghiului în fiecare trecere, ar trebui să reduc viteza de avans.

Cu un burghiu de 1/4 de inch ar trebui să scad 1/8 de inch (raza) atunci când fac tăieri de contur folosind o sarcină de așchiere de 0,01 inch. Dar vreau să folosesc un burghiu de compresie pentru a evita orice rupere pe partea superioară a foii mele și acel burghiu nu are o spirală descendentă până la aproximativ 5/16 de inch pe muchia de tăiere. Așa că trebuie să cobor 3/8 de inch. Deoarece măresc suprafața secțiunii transversale a burghiului angajată cu materialul, ar trebui să micșorez sarcina de așchiere cu aceeași cantitate, astfel încât noua sarcină de așchiere să fie de 0,00333 și să obțin o nouă rată de avans de 30ipm. După un pic de experimentare, am descoperit că o sarcină de așchiere de 0,005 inci la 18000rpm, rezultând o viteză de avans de 45ipm, este optimă pentru nevoile mele.

Experimentați în siguranță

Nu vă lăsați dus de val cu cifrele, folosiți-vă bunul simț și aveți încredere în instinctul dumneavoastră. Fiecare bucată este puțin diferită și există o gamă largă de densități în lemnul masiv și în diferite produse de tablă. De asemenea, purtați întotdeauna ochelarii de protecție. De multe ori pare o măsură prea precaută, dar gândiți-vă la scenariul probabil al spargerii unui mic vârf de carbură de 1/8 de inch. Nu este probabil ca praful de lemn să vă trimită în spital, dar un mic ciob de oțel în ochi este ceva de luat în calcul.

Descărcați fișierele Rhino 3D de exemplu

Dacă sunteți interesat, este posibil să descărcați o versiune de încercare gratuită a Rhino pentru 90 de zile. De asemenea, puteți descărca RhinoCAM de la MecSoft. Acesta nu vă va permite să vă salvați fișierele, dar puteți experimenta și învăța gratuit.

.