В тази статия думата „край“ ще се използва за обозначаване на всички режещи повърхности на CNC рутери. В индустрията различните видове крайни части могат да бъдат наричани крайни части, накрайници, фрези, режещи инструменти или свредла (за да назовем само няколко). Някои от тези имена са по-подходящи за определени крайни части, но за по-голяма яснота, всички ще бъдат наричани общо „краища“ в тази статия.
Изборът на материали за работа на CNC рутер изисква отчитане на фактори, които не са само желаният краен детайл. Различните материали се влияят по различни начини от рутера, вариращи в зависимост от използвания край и настройките на машината. Самият рутер, особено използваният край, се влияе от материала. Важно е да се разбират наличните опции за материали и да се може да се правят прогнози от поведението на известните материали, когато се решава да се работи с нестандартен материал.
гори
Има много видове дървесина, с които може да се работи на CNC рутер, и променливостта на техните свойства не бива да се подценява. Те се различават по твърдост, жилавост, коравина и плътност, наред с други свойства. Цялата дървесина обаче е композит от естествените полимери целулоза и лигнин, с известно съдържание на дървесен сок или смола.
Важно е да се помни, че свойствата се променят в зависимост от влажността на дървесината. Като цяло, влагата прави дървесината по-мека, по-гъвкава, по-плътна и по-лепкава. Дървесината, използвана с фрези, трябва винаги да се съхранява на сухо място и да се реже, когато е суха.
Не е изненадващо, че дървесината с различни свойства е сравнително идеална за използване в CNC рутер. Дървесината има ниска твърдост в сравнение с обикновените стоманени краища на рутерите, така че износването на машината е малко. Дървесината също така има много ниска пластичност и затова отстранената дървесина се раздробява на малки стърготини, които лесно се изхвърлят или почистват с прахосмукачка от работната зона, което позволява на края да остане относително хладен.
Видове дървесина
• Мека дървесина: бор, кедър, ела.
• Твърда дървесина: дъб, клен, череша, орех.
• Инженерна дървесина: шперплат, МДФ (плоча от дървесни влакна със средна плътност), плочи от дървесни частици.
ЗАБЕЛЕЖКА: Операторите трябва да очакват съответно намаляване на скоростта на отстраняване на материал, използвана при по-плътна или по-твърда дървесина.
Композитни ламинати и шперплат
При рязане на материал с който и да е метод, първо трябва да се внимава да се вземе предвид механизмът на повреда на материала. В случай на ламинирани композити (т.е. слоеве от въглеродни влакна, някои фибростъкло и шперплат), механизмът на повреда, за който трябва да се знае, е разслояването на слоевете. Това може да се тества на всеки ръб на материала, като се опитате да отворите ръба и да наблюдавате поведението на образуваната пукнатина:
1. Пукнатината винаги се разпространява към повърхността по най-краткия път – кръстосано разрушаване.
2. Пукнатината се разпространява в равнината на листа – Разрушаване чрез деламинация.
При материал, който се разпада чрез деламиниране, ръбовете е вероятно да се накъсат и огънат вертикално по време на фрезоване. За да се предотврати този резултат, се препоръчва използването на компресионен край.
Компресионният край съчетава низходящ спираловиден режещ ръб в горната част и възходящ спираловиден режещ ръб в долната част. Това означава, че горната и долната повърхност на режещия материал са компресирани към центъра по време на рязане, което позволява на якостта на материала при натиск да устои на слабостта му при отваряне на пукнатини при опън.
Имайте предвид, че компресионните краища изтласкват отстранения материал странично, а не нагоре или надолу, така че материалът може да бъде отстранен само по открит ръб.
Видове композити
• Фибростъкло: Подсилена пластмаса.
• Въглеродни влакна: Високо съотношение якост-w8.
• Фенолни: Устойчиви на топлина, издръжливи.
Помня че зоната на компресия между двете посоки на рязане на края трябва да бъде центрирана във вашия материал.
- Компонентите на вашия композитен проект трябва да се разглеждат както заедно, така и поотделно.
- Ако матрицата на композита е полимерна смола, тогава се прилагат съображенията, подходящи за този вид пластмаса.
- Ако композитът съдържа абразивни влакна или частици, използвайте подходящо закален край на рутера и охлаждане, за да намалите износването.
Пластмасите
пяна
Полимерните пяни се предлагат за CNC фрезоване и имат предимството, че не създават забележимо износване по края, като същевременно позволяват създаването на сложни форми за персонализирани опаковки, естетика, тестова геометрия или за нискорискови практики. Определящата характеристика на тези материали е ниската им якост на срязване, което позволява бързото и лесно рязане.
При избора на тези материали, ако якостта на опън на пяната е дори по-ниска от якостта на срязване, тогава вместо чисто отрязани стърготини могат да се откъснат парчета. Възможно е също така парчета от сравнително здрава и гъвкава пяна да се откъснат и да се увият около края на рутера.
За редките видове пяна с този риск, уверете се, че използвате остри режещи краища при високи обороти с агресивни канали, а не абразивни или плитки краища. Твърдите пяна обаче могат да бъдат шлифовани, вместо да се режат, за да се предотврати деформацията им.
Мека пластмаса
Меките пластмаси (като полиетилен с ниска плътност) се определят по относителна мярка: Те са полимери, които образуват „къдрици“ или много дълги стружки при рязане. Това означава, че те са по-малко твърди и вероятно по-пластични. Имайте предвид, че по-меката пластмаса е вероятно също да има по-ниска точка на топене и да загуби размерен толеранс чрез огъване при разрези, когато е гореща. Намалете тази тенденция с по-ниска околна температура, вентилатори и плитки разрези. Режещ край с по-малко жлебове или по-малко агресивни канали може да намали проблемите, причинени от заклинване с дълги къдрици.
Твърда пластмаса
Твърдите пластмаси (като полиметилметакрилат) се определят по относителна мярка: при рязане те образуват къси стружки със счупени краища. Това означава, че са по-твърди и могат да се режат с по-малко агресивно набраздени краища, тъй като отстраняването на по-малките частици би трябвало да е по-лесно. Прегряването обаче все още може лесно да се окаже проблем.
Твърдите пластмаси се деформират по-малко в обема си при прегряване, но могат да се стопят или разградят точно на повърхността за рязане, което води до натрупване на изгорял пластмасов материал върху края на рутера и предотвратяване на рязането. Намалете тази тенденция с по-ниска околна температура, вентилатори и плитки разрези.
Видове пластмаси
• Акрил: Прозрачен, цветен, здрав.
• Поликарбонат: Висока устойчивост на удар, прозрачен.
• PVC (поливинилхлорид): Издръжлив, универсален.
• HDPE (полиетилен с висока плътност): Лек, устойчив на влага.
Метали
В по-голямата част от случаите единственият метал, който трябва да се реже с рутер, е алуминият. Някои високо-Si сплави на Al са много твърди и трябва да се използват само във фрези.
Алуминият ще образува дълги извивки, когато се реже с правилни краища, което често води до заклинване, ако няма голям хлабина. Когато алуминият трябва да се реже с малък толеранс, трябва да се използва специален край за стружкочупене. Този вид край, със свойства между тези на абразивни краища и многооребрени режещи краища, има ромбоедричен модел на повърхността „диамантена“, който предотвратява контакта на една режеща повърхност с голямо количество материал по време на целия оборот на рязане, като по този начин раздробява отстранения материал на множество отделни стружки.
Имайте предвид, че твърдостта и дифузионното охлаждане на метала са чувствителни към околната температура и затова правилните настройки за вашия рутер може да се променят, ако температурата във вашето работно пространство не се контролира. Когато топлината се натрупа, краят се износва с ускорена скорост поради омекване и повърхността на метала става по-пластична, което причинява „размазване“ на деформация вместо чисти и точни разрези. Режете сравнително бавно и използвайте охлаждащи вентилатори.
В редки случаи могат да бъдат фрезовани метали, различни от алуминий.
- Някои месингови сплави са достатъчно меки, за да се фрезоват с изключително внимание, изберете много твърди краища и CNC траектории, специално проектирани за тази цел.
- Теоретично, много меки метали като чиста мед, злато или олово също могат да бъдат фрезовани.
- В случай на плътен, силно ковък материал, като например меките чисти метали, изберете агресивни режещи краища с малко режещи жлебове.
- В случай на плътен, силно ковък материал, като например меките чисти метали, изберете агресивни режещи краища с малко режещи жлебове.
Видове метали
• Алуминий: Лек, устойчив на корозия.
• Месинг: Декоративен, лесен за рязане.
• Стомана: Здрава, издръжлива.
• Мед: Проводима, мека.
Камък и керамика
Много твърди, твърди материали с ниска жилавост, като седиментни камъни и обикновена керамика (гранит, пясъчник, плочки), могат да се фрезоват с твърди абразивни краища.
Тези краища често са изработени от метал с вградени диамантени частици като абразив. За плочки с много ниска жилавост може да е подходящ плитък, гъсто набразден или стружкочупещ край, изработен от HSS или карбид.
Обикновено CNC рутер се използва за тези материали, когато са необходими релефни детайли или сложни ръбове. Поради високата твърдост и ниската топлопроводимост на каменните и керамичните материали, се създава голямо количество топлина и много малко се отвежда от повърхността и отстранените частици. Това означава, че натрупването на топлина на края на рутера е основен проблем. Препоръчва се директно водно охлаждане.
Видове камък и керамика
• Мрамор: Елегантен, сравнително мек.
• Гранит: Твърд, издръжлив.
• Керамични плочки: Твърди, чупливи.
За да се постигнат желаните резултати при проекти с CNC рутер, правилният материал е ключов елемент. Всеки материал има уникални свойства и изисква специфични инструменти, скорости и техники. Следването на най-добрите практики, описани в това ръководство, ще ви помогне да увеличите максимално възможностите на вашия CNC рутер.
