Таблица режимов резания при фрезеровании на станках с ЧПУ

Факторы, влияющие на работу станка

Выбор подходящих режимов зависит от целого ряда факторов. Для ЧПУ станка фрезерного типа самыми важными факторами являются:

• скорость подачи и вращения шпинделя – допустимая норма рассчитывается в зависимости от возможностей режущего станка, типа обрабатываемого материала, а также сложности детали;
• ширина фрезерования – этот показатель настраивается на основе размеров обрабатываемой детали (точные данные можно найти в чертеже);
• глубина фрезерования – зависит от количества проходов фрезы (при простой фрезеровке на станке обычно достаточно одного прохода);
• скорость резания – показатель высчитывается на основе расстояния, которое проходит фреза по дереву или другому материалу в течение одной минуты (скорость также выставляется в зависимости от технических параметров заготовки);
• подача – показатель перемещения шпинделя по трем осям;
• подача в одну минуту – рассчитывается для определения времени, которое потребуется шпинделю на выполнение поставленной задачи.

Для настройки режимов и получения нужной информации рекомендуется пользоваться инструкцией к станку, а также допустимыми значениями и характеристиками обрабатываемых материалов в таблицах.

Высокоскоростная обработка алюминия (ВСО)

Фрезерование алюминия, востребованная и одна из наиболее простых технологий его обработки. Установленная фреза, снимая слой металла заданной толщины, придаёт обрабатываемой заготовке необходимую форму, размеры.

Применение современных моделей с ЧПУ обеспечивает гарантированное выполнение обработки с max точной реализацией самых мелких элементов, получить 2D или 3D рельеф любой степени сложности. Все изображения прорабатываются детально и чётко.

Экономическая эффективность различных технологий может различаться достаточно существенно. ВСО является, на данный момент, наиболее действенным способом обработки алюминиевых заготовок. Объясняется это тем, что высокое число оборотов шпинделя органично сочетается с возможностью увеличения (на таких режимах) глубины реза. Пример. Для стали этот показатель не меняется.

В целом ряде ситуаций экономически более целесообразным является вариант изготовления одной детали (со значительным процентом отходов обработки), чем выкраивание нескольких деталей из того же объёма материала. именно этим объясняется востребованность при обработке режимов ВСО.

Способы повышения эффективности работы станка

Если планируется обработка пластика на фрезерном станке, рекомендуется использовать заготовки, полученные методом литья. Температура плавления таких деталей более высокая, благодаря чему риск получения повреждений при обработке сводится к минимуму. Наиболее оптимальный среди режимов для литых пластиковых заготовок – встречное фрезерование.

При работе с акрилом или алюминием следует применять смазочно-охлаждающие жидкости. Наиболее приемлемый вариант – универсальная техническая смазка. Если она отсутствует, охладить инструмент можно при помощи обычной воды. Аналогичные требования к полистиролу.

Если в процессе обработки акриловой детали затупилась фреза, необходимо снизить обороты. Снижение необходимо выполнять до возникновения колкой стружки. Чем ниже обороты, тем больше нагрузки получает режущий механизм. Поэтому описанная задача должна выполняться осторожно – в противном случае появляется риск поломки фрезерного станка. Это необходимо учесть тем, кто ранее резал неправильно.

Тонкости режимов фрезерования

Податливость Al, вопреки бытующему мнению, вовсе не означает, что обрабатывать его просто и легко на любых выбранных режимах реза, включая предельные.

Высока вероятность возникновения, даже при умеренных скоростях фрезерования, ситуаций, когда металлическая стружка наглухо забивает имеющиеся у фрезы канавки. Инструмент выходит из строя.

С целью исключения вероятности возникновения подобных ситуаций требуется:

• выполнять работы «правильными» фрезами, с необходимым числом зубьев и канавок;
• использовать СОЖ;
• грамотно выбирать требуемые режимы фрезерования.

Все это достигается, в первую очередь, строгим выполнением рекомендаций изготовителей станков и фрез.
Ещё одна особенность. По умолчанию определение «алюминий» является собирательным. Оно распространяется на все сплавы, производимые на основе данного металла. Специфика их обработки может различаться весьма существенно.

Пример. «Мягкий» АМГ и дюралюминий требуют собственных режимов обработки. Последние подбираются с учётом существ3ующих требований к финишному качеству выпускаемой детали и параметров станка.

Таблица: скорость резания материалов

В таблицу внесены общие значения для большинства станочных приборов, но они могут выходить за указанные рамки в зависимости от модификации фрезерных станков и особенностей материала. Например, для фанеры характерен более низкий показатель жесткости, чем имеет древесина, поэтому стандартные значения скорости не подойдут.

Глубина резания

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.

Погружение и кромка реза

Фрезеровка должна выполняться буровым способом, схожим с осуществлением сверления. Если торец не задевает обрабатываемый материал, необходимо выполнить перенастройку. Из-за отличий между кантами прохода, качество обработки сторон отличается. Рекомендуется:

• выполнять фрезеровку внутренних контуров по часовой стрелке;
• осуществлять фрезеровку внешних контуров против часовой стрелки.

Благодаря фрезерованию по этой системе менее качественная сторона будет срезаться.

Важно! Чем глубже погружение, тем выше вероятность поломки. При высокой скорости фреза должна погружаться на минимальную глубину, а резание выполняться в несколько проходов.

Встречное и попутное фрезерование

Как мы отметили выше, есть две подачи – это движение самого резца, а также перемещение заготовки. Соответственно по отношению друг к другу они могут быть:

• Сонаправлены. При этом получается увеличенная нагрузка на зубья, соответственно, их износ ускоряется. Мощность при этом снижается в среднем на 10% от второго вида перемещения. Это оптимальное решение и подходящий режим для чистового этапа металлообработки.
• Разнонаправлены, то есть обе подачи (резца и заготовки) устроены навстречу друг к другу. Зубья оснастки постепенно, поочередно врезаются в материал, считается, что при этом механическое усилие на каждую режущую кромку распределяется постепенно и пропорционально скорости. Но для финишного этапа работ такая технология не подходит, потому что в ходе нее может образоваться наклеп. Это производится в момент соприкосновения резца с поверхностью из-за встречного направления. Такое явление не только сделает неэстетичным срез, но и увеличит скорость износа рабочего инструмента. Поэтому данный метод в основном применяется при первичной (обдирной) или черновой обработке.

Нагрев и смазывание

При повышении температуры и налипании стружки фреза утрачивает свои эксплуатационные характеристики, и работает хуже. Чтобы избежать поломки, нанесения вреда древесине или другим материалами, рекомендуется смазывать рабочие механизмы.

Необходимы к использованию:

• спирт и специальные эмульсии – при резке или сверлении алюминия и цветных металлов;
• мыльная вода – при обработке деталей, в составе которых имеется плексиглас.

При этом необходимо контролировать подачу и ее скорость. Определение оптимальных значений осуществляется в зависимости от материала и его толщины. Для настройки нужного показателя следует пользоваться значениями из таблицы.

«Гладко было на бумаге…»

Безусловная привлекательность тандемной технологии, ВСО + увеличенная глубина реза, содержит свою «ложку дёгтя». Это проблема возрастания вибрации. Явление это неизбежное и весьма нежелательное. И бороться с ним методами традиционными не получится. Обеспечения высокой жёсткости четырёхзвенной системы, включающей станок, приспособление для фиксации, обрабатывающий инструмент, заготовку уже недостаточно.

Требуется обязательный учёт гармонического закона, согласно которому колеблется фреза, шпиндель. Проще говоря, требуется учитывать, кроме статической, также динамические характеристики возникающих вибраций.

Пример. Теоретические выкладки, подтвержденные практикой, показывают – ВСО обработку Al деталей лучше всего выполнять концевой фрезой, имеющей 3 спиральных канавки. Увеличение их количества снижает эффективность удаления стружки в силу сокращения сечения каждой канавки пропорционально росту их количества.

Обратный вариант, уменьшить их число до 2, тоже не проходит. Он приведёт к росту нежелательных гармоник. Это обусловлено следующим. Частота, с которой колеблется фреза, перестаёт совпадать с числом ударов, которые совершает по детали пара режущих кромок (при частоте вращения шпинделя, достигающих 20000 об/мин).

Оценить оптимальную скорость его вращения позволяют специальные программные продукты. Они позволяют оценить тональность собственных колебаний устройства. Для этого проводится «прослушивание» системы станок – инструмент. Задачу решает подключенный к ПК микрофон специальной конструкции.

Таблицы: скорость подачи

Значения в таблице указывают минимальный и максимальный показатели, на которых фрезерные станки могут исправно резать без риска возникновения сбоев.

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 фрезы

Настройка нужных режимов во многом зависит от характеристик используемой режущей фрезы. Наиболее подходящий вариант – цельно твёрдосплавная фреза большого диаметра. Она имеет высокую стоимость, но обладает целым рядом преимуществ:

• высокий показатель точности;
• качественный отвод тепла;
• высокая скорость резания и подачи.

Для конкретной модели станка необходимо использовать фрезы, изготовленные производителем. Менее дорогостоящие ручные варианты могут лишь нанести вред станочному прибору.

Раскрой алюминия на фрезерном станке с ЧПУ

Современные станки с ЧПУ позволяют проводить процедуру раскроя алюминия с максимально возможной точностью и качеством, придавая листам заданные формы и требуемый размер.

Высокая технологическая эффективность процесса обеспечивается благодаря развитию станкостроения. При производстве фрезерных работ по раскрою алюминия с использованием станков ЧПУ требуются навыки работы с промышленным оборудованием и специфические знания в вопросах обработки металлов. При использовании технологии на производстве существенно сокращаются затраты собственника на обучение сотрудников работе в приложениях SCADA. Для работы достаточно создать коды по предварительно составленным чертежам прямо на экранах станков. Для этого требуется только грамотно задать координаты и размеры детали, а также направления движения режущего инструмента.

Система самостоятельно контролирует процесс производства, поэтому готовое изделие получается идеальным с точки зрения геометрии.

3D фрезер Advercut K45MT/2040

• Требования по электропитанию 380 В (220 В)

• Интерфейс подключения USB 2.2

• X-Y перемещение Зубчатая рейка (косозубая) / Тайвань
• Высота Z, мм 200 (300)
• Габариты, мм 2150 x 3150
• Двигатели привода Шаговые (опционально)
• Код управления G code
• Линейные направляющие Линейные рельсовые / Тайвань
• Макс. скорость обработки, мм/мин 35000
• Мощность шпинделя 3,5-7,5 кВт, 18000 об/мин
• Осей 3
• Охлаждение шпинделя Воздушное
• Поддерживаемое программное обеспечение Type3 Software/France (в комплекте, лицензия), а также ArtCAM, Ucancam и т.д.
• Рабочее поле 2000 x 4000 х 200 мм
• Разрешение, мм 0.01
• Система управления DSP0501
• Цанговый патрон ER25

• Цена 1 328 000 руб.

Перейти к товару

Раскрой алюминиевых листов на станках с компьютерным управлением – надежный способ, позволяющий обеспечить высокую производительность и качество готовых изделий.

Плюсы материала

Среди достоинств этого конструкционного материала, специалисты отмечают несколько.

• прочностью;
• легкостью;
• устойчивостью к коррозии;
• низкой теплопроводностью (этим обуславливается его применение в судостроительной отрасли);
• высокой электропроводностью;
• доступной стоимостью.

Очень важно соблюдать режим резки. Выход за его оптимальные пределы заканчивается быстрым износом фрезы. К тому же, у алюминиевых заготовок (или из его сплавов) есть свойство забивать канавки у режущих инструментов.

Главное, учесть нагрузку на ЧПУ станок, рассчитав оптимальную скорость, глубину резки, величину подачи, исходя из характеристик устройства.

Станок самостоятельной сборки

Реально также своими руками собрать станок ЧПУ, обрабатывающий алюминий. Он также может работать по дереву, ДСП и МДФ, пластику, акрилу и карбону, то есть будет универсального назначения. Один из созданных вариантов имеет:

• рабочее поле с размерами 850х650 и рабочую высоту по оси Z – 150 мм;
• по всем осям ширина рельсовых направляющих HIWIN 15 мм;
• двигатели марки NEMA 34;
• шпиндель с воздушным охлаждением на 1,5 кВт;
• винт TBI (шаг 5 по оси Z, и 10 по X, Y);
• импульсные блоки питания (70 В для ШД, 24 в для ЧПУ);
• плату Степмастер v2 для блока ЧПУ и программу управления Mach3.

Рабочий стол изготовлен из плиты МДФ толщиной 19 мм. Получилась жесткая, конструкция, на которой можно обрабатывать дюралевые и алюминиевые заготовки.

Некоторые умельцы работают над своим станком целый год, но полученный ними опыт позволит получить модель с нужными параметрами и, возможно, в будущем наладить собственное производство станков, не уступающих в качестве китайским образцам. Такое устройство, конструктивно напоминающее промышленные варианты, легко доработать, переделав под новые нужды.

Среди некоторых узких мест, которые удается решать умельцам, можно отметить:

• достижение максимальной жесткости конструкции;
• сведение к минимуму сварных операций;
• применение в изготовлении устройства прокатной металлотрубы квадратного сечения 80 мм;
• отливку станины из искусственного камня (у нее намного ниже вибрация, чем у чугунной).

Особенности работы с материалом

Важно обратить внимание на некоторые моменты:

• повышенная пластичность алюминия усложняет любую его обработку. Главное требование технологов – соблюдение принятой последовательности;
• неправильный подход к фрезеровке повышает риск порчи заготовок, в том числе, на этапе их креплений. Поэтому предпочтение отдается вакуумному способу фиксации;
• материал имеет высокую чувствительность на вибрацию различного типа, она может способствовать появлению дефектов на поверхности;
• особое внимание – к точности подбора режима фрезерования, балансировки цанги.