Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть четвертая. Общие понятия обработки

Основные термины для подбора правильных режимов резания

Обороты шпинделя, скорость рабочей подачи – это одни из основных понятий при настройке режимов резки. Это база, которая дается практически в любой специализированной литературе по работе с режущим инструментом. Ниже приведена краткая выжимка такой информации.

Шаг по Z — толщина слоя, который будет снимать фреза за 1 проход. В зависимости от задач, фрезеровка происходит за один, либо несколько проходов по Z.

Рабочая подача — это величина (обычно обозначаемая в миллиметрах в минуту) перемещения шпинделя станка по осям X и Y.

Подача врезания — это величина (обычно обозначаемая в миллиметрах в минуту) перемещения шпинделя станка в вертикальной плоскости, по оси Z.

Подача в одну минуту — величина перемещения шпинделя в миллиметрах за время, равное одной минуте. Формула для вычисления: подача на зуб фрезы, умножить на число зубьев фрезы и умножить на обороты фрезы в минуту.

Частота вращения – количество оборотов, совершаемых шпинделем в течении одной минуты.

Шаг – самый простой вариант – показать на примере. В целом, это величина смещения инструмента в мм либо в %, при обработке.

Что такое растр в обработке на фрезере с ЧПУ наглядно показано на фото ниже.

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

1. При работе с нержавейкой скорость резания 45-95 м/мин. За счет добавления в состав различных химических элементов твердость и другие показатели меняются, снижается степень обрабатываемости.
2. Бронза считается более мягким составом, поэтому подобный режим при фрезеровании может выбираться в диапазоне от 90-150 м/мин. Она применяется при изготовлении самых различных изделий.
3. Довольно большое распространение получила латунь. Она применяется при изготовлении запорных элементов и различных клапанов. Мягкость сплава позволяет повысить скорость резания до 130-320 м/мин. Латуни склонны к повышению пластичности при сильном нагреве.
4. Алюминиевые сплавы сегодня весьма распространены. При этом встречается несколько вариантов исполнения, которые обладают различными эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому режим фрезерования варьирует в пределе от 200 до 420 м/мин. Стоит учитывать, что алюминий относится к сплавам с низкой температурой плавления. Именно поэтому при высокой скорости обработки есть вероятность существенного повышения показателя пластичности.

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы. Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

1. Качество получаемой поверхности. Для финишной технологической операции выбирается наибольший параметр. За счет осевого вращения с большим количеством оборотов стружка получается слишком мелкой. Для черновой технологической операции, наоборот, выбираются низкие значения, фреза вращается с меньшей скоростью, и размер стружки увеличивается. За счет быстрого вращения достигается низкий показатель шероховатости поверхности. Современные установки и оснастка позволяют получить поверхность зеркального типа.
2. Производительность труда. При наладке производства уделяется внимание и тому, какова производительность применяемого оборудования. Примером можно назвать цех машиностроительного завода, где налаживается массовое производство. Существенное снижение показателя режимов обработки становится причиной уменьшения производительности. Наиболее оптимальный показатель существенно повышает эффективность труда.
3. Степень износа устанавливаемого инструмента. Не стоит забывать о том, что при трении режущей кромки об обрабатываемую поверхность происходит ее сильный износ. При сильном изнашивании происходит изменение показателей точности изделия, снижается эффективность труда. Как правило, износ связан с сильным нагревом поверхности. Именно поэтому на производственной линии с высокой производительностью применяется оборудование, способное подавать СОЖ в зону снятия материала.

Читать также: Схема подключения вольтамперметра с шунтом

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Общие рекомендации по режимам резания:

Для мягкой древесины (сосна, лиственница, липа)

Для твердой древесины (бук, дуб, фанера)

Для двухслойного пластика

Для акрила и полистирола

Для ПВХ

Выбор оборудования для обработки алюминия

Детали из алюминия, которые получены с использованием станков с ЧПУ, отличаются высокой точностью и могут поставляться на производства, работающие в авиационной, военной или космической сфере. Компактные модели, позволяющие оптимизировать технологический процесс, нередко приобретаются и автомобильными мастерскими.

Фрезерный станок ЧПУ SolidCraft CNC-3040 Light (300Вт)

• Электропитание 110В/220В
• Размеры, мм 610 х 490 х 390
• Программное обеспечение Mach3, Emc2

• Количество оборотов шпинделя 11000 об./мин
• Мощность шпинделя 300 Вт
• Осей 3
• Повторяемость 0.05 мм
• Рабочая подача 4000 мм/мин
• Рабочая скорость, мм/мин 300-3000
• Рабочее поле 390 х 280 х 55 мм
• Формат файла gcode, nc, ncc, tab, txt
• Тип двигателя шаговый 57/1. 8A

• Цена 105 598 руб.

Перейти к товару

Фрезерный станок с ЧПУ – высокоточное устройство, которое может гарантировать максимально эффективную обработку деталей и обеспечивать идеальную гладкость поверхности. Технология позволяет подобрать оптимальную скорость обработки за счет синхронизации действий рабочего инструмента. Все это позволяет также сократить временные затраты на выполнение операций (в сравнении со стандартными методами).

Важной конструктивной деталью обрабатывающего устройства при работе с алюминием является вакуумный стол. Он позволяет обеспечить эффективное крепление деталей и исключить риск случайного сдвига заготовок под воздействием фрезы.

Глубина

Это то, на какой слой резец входит в материал. Особенности:

• Зависимость от плотности и других характеристик заготовки.
• При черновой металлообработке врезка большая, а при чистовой и финишной снимается минимальный слой.
• Естественное ограничение – размер режущей кромки.

Правильно выбранный параметр определяет:

• производительность процедуры, скорость обработки;
• внешний вид и качество полученной поверхности.

Не всегда быстро – это максимально глубоко за один раз. Во многих случаях продуктивнее будет сделать 2-3 прохода на меньшее заглубление. Это позволит улучшить срез, а также сохранить целостность резца на более долгий период.

Режимы обработки алюминия на фрезерном станке с ЧПУ

Неверно подобранный режим резания может привести к порче оборудования, деформации материала и экстремальной нагрузке на шпиндель станка.

Чаще всего оптимальный для каждого устройства режим обработки алюминия определяется экспериментально для каждого конкретного случая обработки в индивидуальном режиме. При этом существуют рекомендации, которые могут стать базовой отправной точкой в поиске индивидуальных показателей.

Работы по раскрою алюминиевых заготовок с использованием концевой фрезы с диаметром от 3,175 мм до 6 мм могут быть осуществлены при следующих условиях:

• числе оборотов – от 15 000 до 18 000 оборотов в минуту;
• скорости подачи материала – от 700 до 1200 мм в минуту;
• глубине врезания материала заготовки – от 0,2 до 0,5 мм.

ВАЖНО! Форсирование режимов (скорости обработки материала, при подаче превышающей 1000 мм в минуту) может привести к возникновению эффекта «перескока шагов». Это существенно снизит качество готовых изделий, поэтому скорость подачи следует уменьшить, или перейти на фрезерные станки, оборудованные не шаговыми, а сервомоторами.

В ходе проведения работ по раскройке алюминия программирование максимальной глубины резания необходимо задавать чуть меньше, чем составляет толщина обрабатываемого листа (на глубину от 0,05 мм до 0,1 мм). В противном случае разрезанные детали сместятся под воздействием рабочего оборудования и выпадут из матрицы, что может привести к поломке фрезы.

Гравировка алюминиевых заготовок производится фрезами однозаходного типа с диаметром от 2 до 3 мм. Если в ходе обработки требуется нанесение более тонких рисунков – применяются фрезы меньшего размера. Так как однозаходных фрез с диаметром менее 2 мм практически не существует – в работу включаются двухзаходные фрезы, что приводит к снижению производительности станка.

3D фрезерный станок ЧПУ Advercut K6090T

• Электропитание AC220V/50-60Hz
• Размеры, мм 1400 x 1100 x 1200
• Программное обеспечение DSP A11 (Digital Signal Processor), Type3 Software/France (в комплекте), ArtCAM, PowerMILL, MasterCAM

• Вес, кг 200

• X-Z структура Немецкие ШВП, круглые прецизионные направляющие
• Y-структура Немецкие ШВП (шарико-винтовые пары), квадратные рельсовые направляющие
• Количество оборотов шпинделя 11000 об./мин
• Мощность шпинделя 2,2 кВт
• Осей 3
• Охлаждение шпинделя Водяное
• Рабочая скорость, мм/мин 6,000 мм/мин
• Рабочее поле 600 x 900 x 150 мм
• Разрешение/Точность 0.003125 мм /0.025 мм
• Формат файла G code
• Цанговый патрон ER20
• Максимальная скорость перемещения, мм/мин 10,000
• Интерфейсы USB 2.2

• Цена 395 000 руб.

Перейти к товару

При использовании двухзаходной фрезы для гравировки (с диаметром 1 мм) соблюдаются следующие режимы:

• число оборотов – около 18 000 оборотов в минуту;
• скорость подачи материала – до 200 мм в минуту;
• толщина материала, который снимается за один проход фрезой, – 0,1 мм.

Ширина фрезерования

Этот параметр не всегда необходимо проставлять вручную. Обычно он напрямую зависит от того, какого диаметра фреза. Таким образом, регулировать его можно, просто выбрав «правильный» инструмент. Например, для соответствующей ширины паза. Соответственно, чем выше значение, тем больше слой, который срезается за один раз. Как правило, также уменьшается срок эксплуатации инструмента при длительном времени работы.

Суть процесса

Фрезеровка – это процедура, осуществляемая на специальном станочном оборудовании. В ходе нее происходит снятие слоя (поверхностного или глубинного, внутренней части) с заготовки. В ходе нее может выступать различный материал, наиболее популярные из них – дерево или металл, поэтому в большей степени мы говорим про металлообработку.

Как происходит процесс. На станине закрепляется обрабатываемая деталь. Выбирается подходящая фреза или абразивный материал, например, шлифовальный круг. Оснастка производит вращательные движения вокруг своей оси, а также действия перемещения по двум плоскостям. Одновременно с этим возможно продольное продвижение заготовки навстречу резцу.

Отличие от токарного станка в том, что фрезеровочный подразумевает вращение детали, то есть круглую обработку. А в данном случае можно обтачивать изделия практически любой формы, в том числе – стачивать гладкую поверхность, делать пазы и другие отверстия, в том числе фигурные. Металлообработка может быть двух типов – черновая и чистовая. Конечно, стадий намного больше, но, как правило совершают 2 или 3 прохода. Это позволяет создавать необходимый профиль поверхности, например, канавки или зубцы.

Движение рабочего инструмента имеет прерывистый характер. Интересная особенность, которая отличает фрезеровку от сверления или точения, – это положение каждого зубца в процессе обработки. Они работают, соприкасаются с поверхностью по одиночке, а не все вместе. Это увеличивает нагрузку на каждую из граней резца. И только оптимизация режимов резания при фрезеровании поможет минимизировать воздействие.