Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Grundlagen zum CNC-Fräsen: Werkzeugwege und Vorschübe n

Was ist ein Router?

Bevor Sie einen CNC-Router besprechen oder verwenden, ist es hilfreich zu wissen, wie ein Handheld-Router verwendet wird. Ihr typischer Fräser verfügt über einen Motor (möglicherweise einen Motor mit variabler Geschwindigkeit), eine Höheneinstellung (entweder feststehend oder eintauchend) und eine Spannzange, bei der es sich um eine kegelförmige Feder handelt, die beim Zusammendrücken die notwendige Reibung erzeugt, um Ihr Schneidwerkzeug an Ort und Stelle zu halten.

Wenn Sie einen nichtcomputerisierten Router verwenden, können Sie sehen, hören und fühlen, wie das Werkzeug mit sofortiger haptischer Rückmeldung schneiden kann. Wenn Sie Zugriff auf einen haben, spielen Sie damit, bevor Sie versuchen, Werkzeugwege auf dem Computer zu erstellen. Machen Sie eine schnelle Skizze auf einem 12 "x12" Stück Sperrholz und verwenden Sie ein ¼-Zoll-Stück, um es auszuschneiden. Wenn Sie mit einer festen Basis (nicht mit einem Tauchfräser) arbeiten, bohren Sie unbedingt ein 3/8-Zoll-Loch, damit Sie den Router sicher im Material starten können. Stellen Sie das Bit so ein, dass es nicht mehr als 1/8 Zoll pro Durchgang schneidet, und vergewissern Sie sich, dass das Sperrholz an Ihrem Tisch befestigt ist. Beachten Sie, dass die Verwendung eines nicht angegebenen Fräserbits / -tiefe potenziell gefährlich sein kann. Verwenden Sie ein bisschen kleiner als 3/8 Zoll und verwenden Sie eine Stufe von weniger als dem Radius des Bits.

Beginnen Sie mit dem Schnitt in der Mitte Ihrer Form und trainieren Sie in einem spiralförmigen Muster. Dies unterstützt Ihren Router, wenn Ihre Form größer ist als die Basis. Versuchen Sie, während Sie sich in Richtung der skizzierten Linien bewegen, sowohl Bewegungen im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn, und beachten Sie, dass eine Richtung weitaus mehr Kontrolle und Genauigkeit bietet.

Was sind Werkzeugwege?

Ein Werkzeugweg ist die benutzerdefinierte codierte Route, der ein Schneidwerkzeug folgt, um ein Teil zu bearbeiten. Sie werden auf dem Bildschirm durch Linien und Kurven dargestellt, die den Pfad der unteren Mitte des Schneidwerkzeugs darstellen. Taschenwerkzeugpfade ätzen die Oberfläche des Materials ein, während sich die Profilwerkzeugpfade durchschneiden.

Tasche

Der im obigen Handheld-Beispiel beschriebene Vorgang wird als "Werkzeugweg" bezeichnet. In Ihrem ersten Durchgang entfernen Sie alles in Ihren Linien bis zu einer konstanten Tiefe von 1/8 Zoll unter der Oberfläche. Wenn Sie mehr als 1/8 Zoll entfernen möchten, pausieren Sie einfach nach dem ersten Durchlauf, senken Sie den Einsatz ab und entfernen Sie einen zweiten Durchgang um 1/8 Zoll und so weiter.

Pocket-Werkzeugwege in RhinoCAM

Bei den roten Linien handelt es sich um "Hochfahr" -Linien, bei denen der Fräser den Fräser anhebt und über die Oberfläche des Materials fährt, um zum nächsten Schnittpunkt zu gelangen. Der blau schattierte Bereich zeigt an, wo Material entfernt wird.

Pocket-Werkzeugwege in RhinoCAM

Profil

Wenn Sie Ihre Form ausschneiden möchten, anstatt Material innerhalb der Linien zu entfernen, wird der zu verwendende Werkzeugpfad als Profil (oder Kontur) bezeichnet.

Profilwerkzeugwege in RhinoCAM

Profil-Werkzeugwege werden geschnitten.

Die meisten CAM-Programme bieten im Werkzeugweg-Dialog eine scheinbar verrückte Anzahl von Steuerelementen und Optionen. Seien Sie nicht überfordert und nehmen Sie sich Zeit, um langsam nacheinander durch die einzelnen Registerkarten zu blättern, und stellen Sie sicher, dass Sie alle Optionen verstehen. Die wichtigsten Konzepte, die Sie aus dem obigen Handheld-Router-Experiment entfernen können, sind: Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Absenkung und Überhöhung. Wir werden diese weiter unten ausführlicher behandeln.

Steig gegen konventionelle Schneidbewegung

Ein Standard-Routerbit dreht sich im Uhrzeigersinn. Wenn dies der linken Seite der Linie folgen würde, wäre dies ein Steigschnitt, wenn es der rechten Seite der Linie folgen würde, wäre es eine herkömmliche Schneidbewegung.

Steigen Sie gegen herkömmliche Schnitte

Der Hauptunterschied zwischen Steig- und konventionellem Schneiden besteht darin, wie der Fräser in das Material beißt. Ein herkömmlicher Schnitt lenkt den Bohrer in Richtung des Schnitts ab und ein Steigschnitt drückt ihn weg. Bei der Verwendung einer CNC-Oberfräse wird das Klettern häufig bevorzugt, da es weniger Kornrisse oder "Ausreißen" verursacht. Auf einer nicht vom Computer kontrollierten Oberfräse kann das Klettern jedoch gefährlich sein, da das Werkstück möglicherweise schwer von Hand zu steuern ist und "weggeht" . ”

In dem obigen Handheld-Beispiel wäre ein spiralförmiges Muster im Uhrzeigersinn von innen nach außen auch ein herkömmlicher Schnitt und bietet mehr Kontrolle, da wir bei der Verwendung von Handwerkzeugen nur eine begrenzte Festigkeit haben. Tatsächlich beziehen sich viele Bücher in der Holzbearbeitung auf diese Methode als die einzige sichere Richtung, in der ein Fräser verwendet werden kann.

Ein CNC-Fräser bietet jedoch in der Regel einen besseren Schnitt, wenn ein Steigschnitt verwendet wird, insbesondere bei Massivholz, weil dadurch die Möglichkeit des Herausreißens entlang des Schneidvektors vermieden wird. Machen Sie sich zu Beginn keine großen Sorgen. Im Allgemeinen sollten Sie die Option auswählen, die sowohl "gemischt" als auch die Software die zu verwendende Option enthält.

Werkzeugbau

Es gibt 4 Haupttypen von Flötenmustern für Routerbits sowie viele Arten von Spezialbits.

  • Straight Flute - Tolle Rundung, anständige Spanabnahme
  • Up-Spirale - große Abtragsleistung, kann die Oberseite von dünnem Furnierholz, wie zum Beispiel Finish-Sperrholz, herausreissen
  • Abwärtsspirale - schlechte Spanabnahme, kein Abreißen, langsamer Vorschub
  • Kompression - Kombination aus Auf- und Abwärtsspirale, großartige Rundum-Spitze, ideal für Sperrholz oder laminierte Plattenware.

Jedes dieser Flötenmuster hat seinen Untergang. Wenn Geld kein Thema ist und Sie meistens Sperrholz für Endverarbeitung schneiden, gefällt mir der Freud 77-202 oder 77-204 wirklich gut. Gerade Flöten sind auch fantastisch, preiswert und unterschätzt.

3D-Containment-Grenzen

Ich ermutige die Schüler, Zeit mit 2D-Schnitten zu verbringen, bevor Sie vollständige 3D-Werkzeugwege verwenden. Dafür gibt es verschiedene Gründe. Wenn Sie sich jedoch die Zeit nehmen, um die 2D-Bearbeitung zu verstehen, können Sie die 3D-Parameter besser verstehen. Ich würde mich freuen, wenn ich zu einem späteren Zeitpunkt noch detaillierter auf 3D eingehen möchte, aber jetzt möchte ich Eindämmungsgrenzen besprechen.

Anstatt Drahtgittergeometrien oder -kurven und -linien als primäre Eingabequelle zu verwenden, verwendet ein 3D-Werkzeugweg Flächen, die als "Antriebsflächen" bezeichnet werden. Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, muss häufig eine Begrenzungslinie verwendet werden. Dies ist eine Kurve, die die Bewegungsgrenzen in x und y auf der Antriebsfläche definiert. Der Schlüssel zur Verwendung von Eindämmungsgrenzen besteht darin, dass sie über Ihrer Geometrie liegen müssen.

Normalerweise bewege ich das Modell vor dem Start unten auf die Konstruktionsebene und stelle die CPlane mit Containment ein.

Feeds und Geschwindigkeiten

Die meisten Spindeln (die Bezeichnung für den Router, der an Ihren CNC-Router angeschlossen ist) werden von 7.000 U / min bis 18.000 U / min reichen. Diese Geschwindigkeit wird als „Spindeldrehzahl“ bezeichnet und steht in direktem Zusammenhang mit der Vorschubgeschwindigkeit oder der Oberflächendrehzahl, die die meisten Maschinen in der Lage sind, bis zu 200 μm zu erreichen. Die beiden anderen Variablen Absenken und Absenken sollten so gehalten werden, dass die mit dem Material in Eingriff stehende Querschnittsfläche nicht mehr als der Radius mal dem Durchmesser des Meißels beträgt. Dies ist eine Faustregel, aber es ist ein guter Ausgangspunkt für die Berechnung von Vorschub und Geschwindigkeit.

Um es zusammenzufassen:

  • Spindeldrehzahl - Drehzahl des Schneidwerkzeugs in Umdrehungen pro Minute
  • Vorschubgeschwindigkeit - Oberflächengeschwindigkeit in der Mitte des rotierenden Werkzeugs
  • Step down - der Abstand in z-Richtung pro Durchgang, den ein Schneidwerkzeug in das Material eintaucht
  • Step over - Die maximale Entfernung in x / y-Richtung, in die ein Schneidwerkzeug mit ungeschnittenem Material eingreift

Berechnung von Vorschübe und Geschwindigkeiten

Nachfolgend finden Sie eine Formel zur Berechnung des Vorschubs:

ChipLoad x CutterDiameter x NumberOfFlutes x SpindleSpeed ​​= FeedRate

Wobei chipload die Menge an Material ist, die pro Zahn geschnitten wird (Vorschub pro Zahn). Vorschub ist die Oberflächengeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in Zoll pro Minute, die Spindeldrehzahl ist die Drehzahl des Schneidwerkzeugs in Umdrehungen pro Minute, die Anzahl der Nuten und der Fräserdurchmesser werden von Ihrem Werkzeug bestimmt. In diesem Fall sind es ¼ Zoll und 2 Flöten. Abhängig von der Größe Ihres Gebisses liegt die Schiffsladung für Sperrholz zwischen 0,005 Zoll und 0,01 Zoll pro Zahn. Für kleine Bits unter 1/8 Zoll mit 0,005 beginnen und dort erhöhen. Für Bits 1/4 Zoll und größer werden Sie wahrscheinlich nichts kaputt machen, wenn Sie bei 0.01 beginnen.

Die Größe der Ladung oder des Vorschubs pro Zahn ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Bearbeitung, größere Späne können mehr Wärme abführen. Kleinere Späne sind für Ihre Maschine und Ihre Werkzeuge einfacher, können jedoch zu viel Wärme verursachen. Sie möchten Chips machen, die fallen, wenn sie fallen, und nicht zu Staub werden, der in der Luft bleibt.

Wenn Sie versuchen, Ihre Feeds und Geschwindigkeiten mit einem neuen Bit zu verbessern, raten Sie so gut wie möglich, die Feeds- und Geschwindigkeitsformel zu verwenden, und berühren Sie das Bit, sobald es nach ein paar Schnitten nicht mehr dreht (denken Sie daran: Sicherheit geht vor) sei warm, vielleicht ein wenig heiß, aber es sollte dich nicht verbrennen. Wenn es zu heiß ist, erhöhen Sie den Vorschub oder senken Sie die Spindeldrehzahl. Schauen Sie sich die Qualität der Kante an, nachdem der Schnitt abgeschlossen ist. Wenn es wellig ist, wird das Werkzeug rattern und Sie sollten den Vorschub verringern oder die Spindeldrehzahl erhöhen.

Verwenden Sie auch Ihre Ohren, das Werkzeug sollte beim Schneiden gut klingen ... Vertrauen Sie Ihrem Bauch.

Einige Beispiele

Wenn wir unsere bekannten Variablen einbinden, erhalten wir:

0,01 × 0,25 × 2 × 18000 = FeedRate = 90 & mgr; m

Wenn man bedenkt, dass wir den Bohrer nicht schneller als etwa 200 μm fahren möchten, wenn wir einen 1/2-Zoll-Vierkegel-Bohrer verwenden möchten, könnten wir eher die Spindeldrehzahl als den Vorschub berechnen.

  • 0,01 × 0,5 × 4 × Spindeldrehzahl = 200 & mgr; m
  • Spindelgeschwindigkeit = 10.000 U / min

Es ist hilfreich, ein Diagramm zu erstellen, damit Sie schnell die gewünschten Zahlen finden können. Gerne können Sie meine Feeds und die Geschwindigkeitstabelle verwenden.

Tipps und Tricks zur Bearbeitung

Step-Down und Bit-Durchmesser

Alle diese Zahlen basieren auf einer Absenkung des Radius und einer Überhöhung des Durchmessers des Meißels. Wenn der Schiffslader auf 0,01 eingestellt ist, ist es möglich, über den Durchmesser des Bohrmeißels abzusteigen. Dies ist jedoch das absolute Maximum und sollte nur kurze Momente im Schnitt sein. Sie können Ihre Spindel beschädigen, indem Sie sie zu stark drücken. Denken Sie daran, die Spindel mindestens 10 Minuten vor dem Schneiden aufzuwärmen. Es gibt einige teure Lager, die zerstört werden, wenn Sie diesen Schritt überspringen.

Zwiebel-Skins für Profilschnitte

Beim Profilschneiden von furniertem Sperrholz verwende ich gerne ein Kompressionsbit mit einer Technik, die als Zwiebelschälen bezeichnet wird. Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, um jeden Job zu programmieren, aber diese Methode ist ein absoluter Hingucker für kleine Teile und eine gute Endkante, ohne dass ein Vakuumtisch mit einem Spoilboard herausriss. Die Idee besteht darin, zunächst eine Stufe zurückzuschalten. Schneiden Sie also alle Teile bis zur ersten Stufe, dann zur zweiten Stufe usw. ab und lassen Sie an jedem Schnitt eine dünne Schicht Furnier übrig. Schneiden Sie dann in einem letzten Durchgang die dünne „Zwiebelhaut“ des verbleibenden Furniers ab. Da die verbleibende Menge so gering ist, bietet sie nur wenig Widerstand gegen das Gebiss und verringert die Chance, dass sich Ihr Teil bewegt.

Wenn ich 3/4 in Sperrholz schneiden würde, würde es tatsächlich irgendwo um 0,72 Zoll liegen, ich würde zweimal zurücktreten, 0,34 pro Durchgang und 0,04 Zoll plus 0,02 Durchbruch übrig lassen, damit der letzte Werkzeugweg entfernt werden konnte. Da ich beim Schneiden der vollen 1/4 Zoll-Breite des Bits in jedem Durchgang fast einen Zentimeter nach unten gehe, müsste ich den Vorschub verringern.

Mit einem 1/4 Zoll-Bit sollte ich 1/8 Zoll (den Radius) heruntertreten, wenn der Konturschnitt mit einem Zoll von 0,01 Zoll ausgeführt wird. Aber ich möchte ein Kompressionsbit verwenden, um ein Herausreißen der Oberseite meines Bogens zu vermeiden, und dieses Bit hat keine Abwärtsspirale, bis etwa 5/16 Zoll an der Schneidkante. Also muss ich 3/8 Zoll zurücktreten. Da ich die Querschnittsfläche des mit dem Material verbundenen Meißels vergrößere, sollte ich die Ladefläche um den gleichen Betrag reduzieren, damit die neue Ladefläche 0,00333 wäre und eine neue Vorschubgeschwindigkeit von 30 ipm erzielt wird. Nach ein wenig Experimentieren habe ich herausgefunden, dass ein Hubraum von 0,005 Zoll bei 18000 U / min, der zu einer Vorschubgeschwindigkeit von 45 & mgr; m führt, optimal für meine Bedürfnisse ist.

Experimentieren Sie sicher

Lassen Sie sich nicht mit den Zahlen mitreißen, nutzen Sie Ihren gesunden Menschenverstand und vertrauen Sie Ihrem Bauch. Jedes Stück ist ein bisschen anders und es gibt ein breites Spektrum an Dichten in Massivholz und verschiedenen Blechwaren. Tragen Sie auch immer Ihre Schutzbrille. Es scheint viele Male eine übermäßig vorsichtige Maßnahme zu sein, aber betrachten Sie das wahrscheinliche Szenario eines kleinen 1/8 Zoll-Hartmetallbits als erschütternd. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie mit Holzstaub ins Krankenhaus gebracht werden, aber ein kleiner Stahlsplitter in Ihrem Auge ist etwas, mit dem Sie rechnen müssen.

Laden Sie die Rhino 3D-Beispieldateien herunter

Bei Interesse können Sie eine kostenlose Testversion von Rhino für 90 Tage herunterladen. Sie können RhinoCAM auch von MecSoft herunterladen. Sie können Ihre Dateien nicht speichern, aber Sie können kostenlos experimentieren und lernen.

Aktie

Leave A Comment