Průvodce materiály CNC routerů

Průvodce materiály CNC routerů

V tomto článku bude slovo „konec“ použito pro označení všech řezných ploch CNC frézky. V průmyslu mohou být různé typy konců označovány jako konce, bity, stopkové frézy, frézy nebo vrtáky (abychom jmenovali alespoň některé). Některá z těchto názvů jsou pro určité účely vhodnější, ale kvůli přehlednosti budou všechny v tomto článku souhrnně označovány jako „konce“.

Výběr materiálů, se kterými budete pracovat na CNC routeru, vyžaduje zvážení faktorů, které přesahují pouze požadovaný finální díl. Různé materiály jsou směrovačem ovlivněny různými způsoby, které se liší podle konečného použití a nastavení stroje. Samotný router, zejména použitý konec, je ovlivněn materiálem. Při rozhodování o práci s nestandardním materiálem je důležité porozumět dostupným materiálovým možnostem a umět vyvodit předpovědi z chování známých materiálů.

Les

Pro práci na CNC frézce je k dispozici mnoho druhů dřeva a variabilitu jejich vlastností není radno podceňovat. Liší se mimo jiné tvrdostí, houževnatostí, tuhostí a hustotou. Veškeré dřevo je však kompozitem přírodních polymerů celulózy a ligninu s určitým obsahem mízy nebo pryskyřice.

Je důležité si uvědomit, že vlastnosti se mění s vlhkostí dřeva. Obecně platí, že vlhkost dělá dřevo měkčí, pružnější, hustší a lepivější. Dřevo používané s frézami by mělo být vždy skladováno v suchém prostředí a řezáno, když je suché.

Není divu, že dřeva napříč spektrem vlastností jsou docela ideální pro použití v CNC frézce. Dřevo má nízkou tvrdost ve srovnání s běžnými ocelovými frézkami, takže se stroj málo opotřebovává. Dřevo má také velmi nízkou tažnost, a tak se odebrané dřevo rozpadne na malé třísky, které lze snadno vymrštit nebo vysát z pracovního prostoru, což umožňuje, aby konec zůstal relativně chladný.

Druhy lesů

• Měkká dřeva: Borovice, cedr, jedle.

• Tvrdá dřeva: dub, javor, třešeň, ořech.

• Konstrukční dřevo: Překližka, MDF (středně hustá dřevovláknitá deska), dřevotříska.

POZNÁMKA: Provozovatelé by měli počítat s tím, že odpovídajícím způsobem sníží rychlosti úběru materiálu používaného u hustších nebo houževnatých dřev.

Kompozitní lamináty a překližky

Při řezání materiálu jakoukoli metodou je třeba nejprve zvážit mechanismus porušení materiálu. V případě laminovaných kompozitů (tj. vrstvení uhlíkových vláken, některých skelných vláken a překližky) je mechanismem selhání, kterého je třeba si uvědomit, delaminace vrstev. To lze otestovat na libovolné hraně materiálu pokusem o otevření hrany a sledováním chování vzniklé trhliny:

1. Trhlina se vždy šíří na povrch nejkratší cestou – Cross-layer failure.

2. Trhlina se šíří do roviny plechu – Porucha delaminací.

U materiálu, který selže při delaminaci, se okraje pravděpodobně během frézování roztrhnou a vertikálně vyboulí. Aby se tomuto výsledku zabránilo, doporučuje se použití kompresního konce.

Kompresní konec kombinuje dolů směřující spirálovou řeznou hranu nahoře s nahoru směřující spirálovou řeznou hranu dole. To znamená, že řezaný materiál má své horní a spodní plochy stlačené směrem ke středu během řezání, což umožňuje, aby pevnost materiálu v tlaku odolávala jeho slabosti a prasklinám při otevírání v tahu.

Mějte na paměti, že kompresní konce vytlačují odebraný materiál bočně, nikoli nahoru nebo dolů, takže materiál lze odstranit pouze podél odkryté hrany.

Typy kompozitů

• Sklolaminát: Vyztužený plast.

• Carbon Fiber: Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti.

• Fenolové: Tepelně odolné, trvanlivé.

Pamatujte si že kompresní zóna mezi dvěma směry řezání na konci musí být ve vašem materiálu vystředěná.

– Komponenty vašeho kompozitu by měly být zvažovány společně i odděleně.

– Pokud je matricí kompozitu polymerní pryskyřice, použijte úvahy vhodné pro daný typ plastu.

– Pokud kompozit obsahuje abrazivní vlákna nebo částice, použijte vhodně tvrzený konec frézy a chlazení, abyste snížili opotřebení.

Plasty

Pěny

Polymerové pěny jsou k dispozici pro CNC frézování a mají tu výhodu, že nevytvářejí žádné znatelné opotřebení na konci a zároveň umožňují vytvářet složité tvary pro vlastní balení, estetiku, zkušební geometrii nebo pro praxi s nízkým rizikem. Charakteristickou vlastností těchto materiálů je jejich nízká pevnost ve smyku, což umožňuje jejich rychlé a snadné řezání.

Pokud je při výběru těchto materiálů pevnost v tahu pěny ještě nižší než pevnost ve smyku, pak by se mohly místo čistě nařezaných třísek odtrhnout kusy. Je také možné, aby se kusy relativně tuhé a pružné pěny odtrhly a obalily kolem konce frézky.

U vzácných pěn s tímto rizikem se ujistěte, že používáte ostré řezné konce při vysokých otáčkách s agresivními kanálky, nikoli abrazivní nebo mělké konce. Tuhé pěny však mohou být obroušeny místo řezu, aby se zabránilo jejich deformaci.

Měkké plasty

Měkké plasty (jako nízkohustotní polyethylen) jsou definovány relativním měřítkem: Jsou to polymery, které při řezání vytvářejí „kudrlinky“ nebo velmi dlouhé třísky. To znamená, že jsou méně tvrdé a pravděpodobně tažnější. Mějte na paměti, že měkčí plast bude mít pravděpodobně také nižší bod tání a ztratí rozměrovou toleranci ohýbáním na řezech za tepla. Snižte tento sklon pomocí chladné okolní teploty, ventilátorů a mělkých řezů. Řezací konec s méně drážkami nebo méně agresivními kanály může snížit problémy způsobené zasekáváním dlouhých kudrlinek.

Tvrdé plasty

Tvrdé plasty (jako polymethyl-methakrylát) jsou definovány relativním měřítkem: Při řezání produkují krátké třísky s ulomenými konci. To znamená, že jsou tužší a mohou být řezány s méně agresivními konci, protože odstranění menších částic by mělo být snazší. Problémem však může být stále přehřívání.

Tvrdé plasty se při přehřátí méně deformují, ale mohou se roztavit nebo degradovat přímo na řezné ploše, což způsobí, že se na konci frézky usadí spálený plastový materiál a zabrání se jeho řezání. Snižte tento sklon pomocí chladné okolní teploty, ventilátorů a mělkých řezů.

Druhy plastů

• Akryl: Čirý, barevný, silný.

• Polykarbonát: Vysoká odolnost proti nárazu, čirý.

• PVC (polyvinylchlorid): Odolný, všestranný.

• HDPE (High-Density Polyethylene): Lehký, odolný proti vlhkosti.

Kovy

V naprosté většině případů je jediným kovem, který by měl být řezán frézkou, hliník. Některé slitiny Al s vysokým obsahem křemíku jsou velmi tvrdé a měly by být používány pouze v mlýnech.

Hliník bude při řezání s pravidelnými konci vytvářet dlouhé kadeře, které často vedou k zaseknutí, pokud není k dispozici velká vůle. Když je třeba hliník řezat s malou tolerancí, měl by se použít speciální konec utvařeče třísek. Tento typ zakončení s vlastnostmi mezi brusnými konci a mnoha rýhovanými řeznými konci má „diamantový“ kosočtverečný povrchový vzor, ​​který zabraňuje jediné řezné ploše, aby zůstala v kontaktu s velkým množstvím materiálu během celé řezné otáčky, takže lámavý materiál odstraněn do mnoha diskrétních třísek.

Uvědomte si, že tvrdost a difúzní chlazení kovu je citlivé na okolní teplotu, a proto se správné nastavení vašeho routeru může změnit, pokud teplota ve vašem pracovním prostoru není řízena. Když se teplo hromadí, konec se opotřebovává zrychlenou rychlostí v důsledku měknutí a povrch kovu se stává tažnějším, což způsobuje “rozmazávání” deformace namísto čistých a přesných řezů. Řezejte relativně pomalu a používejte chladicí ventilátory.

Ve vzácných případech mohou být směrovány i jiné kovy než hliník.

– Některé slitiny mosazi jsou dostatečně měkké, aby mohly být frézovány s extrémní opatrností, zvolte velmi tvrdé konce a CNC dráhy speciálně navržené pro tento účel.

– Teoreticky mohou být směrovány i velmi měkké kovy jako čistá měď, zlato nebo olovo.

– V případě hustého, vysoce tvárného materiálu, jako jsou měkké čisté kovy, zvolte agresivní řezné konce s několika drážkami.

– V případě hustého, vysoce tvárného materiálu, jako jsou měkké čisté kovy, zvolte agresivní řezné konce s několika drážkami.

Druhy kovů

• Hliník: Lehký, odolný proti korozi.

• Mosaz: Dekorativní, snadno řezatelné.

• Ocel: Pevná, odolná.

• Měď: vodivá, měkká.

Kámen a keramika

Velmi tuhé, tvrdé materiály s nízkou houževnatostí jako usazený kámen a běžná keramika (žula, pískovec, dlaždice) mohou být frézovány tvrdými brusnými konci.

Tyto konce jsou často vyrobeny z kovu s vloženými diamantovými částicemi jako brusivem. Pro dlaždice s velmi nízkou houževnatostí může být vhodný mělký, hustě rýhovaný konec nebo konec pro lamač třísek vyrobený z HSS nebo karbidu.

Obecně se pro tyto materiály používá CNC frézka, když jsou potřeba detaily reliéfu nebo složité vzory hran. Vzhledem k vysoké tvrdosti a nízké tepelné vodivosti kamenných a keramických materiálů vzniká velké množství tepla a velmi málo je odváděno povrchem a odváděnými částicemi. To znamená, že nahromadění tepla na konci routeru je hlavním problémem. Doporučuje se přímé chlazení vodou.

Druhy kamene a keramiky

• Mramor: Elegantní, relativně měkký.

• Žula: Tvrdá, odolná.

• Keramické dlaždice: Tvrdé, křehké.

Pro dosažení požadovaných výsledků v projektech CNC routerů je rozhodujícím prvkem správný materiál. Každý materiál má jedinečné vlastnosti a vyžaduje specifické nástroje, rychlosti a techniky. Dodržování osvědčených postupů uvedených v této příručce vám pomůže maximalizovat možnosti vašeho CNC routeru.