En guide till CNC-routermaterial
I den här artikeln kommer ordet "slut" att användas för att hänvisa till alla CNC-fräsars skärytor. I branschen kan olika typer av ändar hänvisas till som ändar, borrar, pinnfräsar, fräsar eller borrar (för att nämna några). Vissa av dessa namn är mer lämpliga för vissa ändamål, men för tydlighetens skull kommer alla att hänvisas till kollektivt som "slut" i den här artikeln.
Att välja material att arbeta med på en CNC-router kräver hänsyn till faktorer utöver bara den önskade slutdelen. Olika material påverkas på olika sätt av routern, beroende på slutanvändning och maskininställningar. Själva routern, särskilt den ände som används, påverkas av materialet. Det är viktigt att förstå de tillgängliga materialalternativen och att kunna dra förutsägelser från beteendet hos kända material när man bestämmer sig för att arbeta med ett icke-standardiserat material.
Woods
Det finns många typer av trä tillgängliga att arbeta med på en CNC-router, och variationen i deras egenskaper bör inte underskattas. De varierar i bland annat hårdhet, seghet, styvhet och densitet. Allt trä är dock en komposit av de naturliga polymererna cellulosa och lignin, med visst innehåll av sav eller harts.
Det är viktigt att komma ihåg att egenskaperna kommer att förändras med fukthalten i träet. I allmänhet gör fukt träet mjukare, mer flexibelt, tätare och mer vidhäftande. Trä som används med överfräsar ska alltid förvaras i en torr miljö och kapas när det är torrt.
Inte överraskande, träslag över hela spektrumet av egenskaper är ganska idealiska för användning i en CNC-router. Trä har en låg hårdhet jämfört med vanliga stålöverfräsändar, så det blir lite slitage på maskinen. Trä har också mycket låg duktilitet, så det borttagna träet kommer att spricka till små spån som lätt kastas eller dammsugas från arbetsområdet, vilket gör att änden förblir relativt sval.
Typer av träslag
• Barrträd: Tall, ceder, gran.
• Lövträ: Ek, lönn, körsbär, valnöt.
• Konstruerat trä: Plywood, MDF (Medium Density Fiberboard), spånskiva.
OBS: Operatörer bör förvänta sig att minska materialavlägsningshastigheten som används på tätare eller tuffare träslag.
Kompositlaminat och plywood
När man skär ett material med valfri metod, bör man i första hand ta hänsyn till materialets felmekanism. När det gäller laminerade kompositer (dvs. kolfiberuppläggning, vissa glasfiber och plywood), är felmekanismen att vara medveten om delaminering av skikten. Detta kan testas vid vilken kant som helst av ett material genom att försöka bända upp kanten och observera sprickans beteende:
1. Spricka sprider sig alltid till ytan med den kortaste vägen – Tvärskiktsbrott.
2. Spricka sprider sig in i arkets plan – Fel genom delaminering.
För materialet som misslyckas genom delaminering, kommer kanterna sannolikt att rivas sönder och bucklas vertikalt under fräsning. För att förhindra detta resultat rekommenderas användning av en kompressionsände.
En kompressionsände kombinerar en nedåtriktad spiralskäregg upptill med en uppåtskärande spiralkant i botten. Detta innebär att materialet som skärs har sina övre och nedre ytor sammanpressade mot mitten under skärning, vilket gör att materialets kompressionshållfasthet motstår dess svaghet för spricköppning vid spänning.
Tänk på att kompressionsändarna trycker ut borttaget material i sidled, inte uppåt eller nedåt, så material kan bara tas bort längs en exponerad kant.
Typer av kompositer
• Glasfiber: Förstärkt plast.
• Kolfiber: Högt förhållande mellan styrka och w8.
• Fenol: Värmebeständig, hållbar.
Kom ihåg att kompressionen z1 mellan de 2 skärriktningarna på änden måste vara centrerad i ditt material.
- Komponenterna i din komposit bör övervägas både gemensamt och separat.
- Om kompositens matris är ett polymerharts, tillämpa de överväganden som är lämpliga för den typen av plast.
- Om kompositen innehåller slipande fibrer eller partiklar, använd en lämpligt härdad fräsände och kylning för att minska slitaget.
Plast
skum
Polymerskum är tillgängliga för CNC-dirigering och har fördelen att inte skapa något märkbart slitage på änden, samtidigt som det tillåter komplexa former att skapas för anpassade förpackningar, estetik, testgeometri eller för lågriskövningar. Det avgörande kännetecknet för dessa material är deras låga skjuvhållfasthet, vilket gör att de kan skäras snabbt och enkelt.
Vid val av dessa material, om draghållfastheten hos skummet är ännu lägre än skjuvhållfastheten, kan bitar rivas bort istället för rent skurna spån. Det är också möjligt för bitar av relativt segt och flexibelt skum att slitas av och lindas runt fräsänden.
För de sällsynta skum med denna risk, se till att använda vassa skärändar vid högt varvtal med aggressiva kanaler, och inte slipande eller grunda ändar. Styva skum kan dock nötas i stället för att skäras för att förhindra att de deformeras.
Mjuk plast
Mjuk plast (som lågdensitetspolyeten) definieras av ett relativt mått: De är polymerer som producerar "lockar", eller mycket långa spån, när de skärs. Detta innebär att de är mindre hårda och sannolikt mer formbara. Tänk på att en mjukare plast sannolikt också har en lägre smältpunkt och förlorar dimensionell tolerans genom att böja sig på skärningar när den är varm. Minska denna tendens med sval omgivningstemperatur, fläktar och ytliga skärningar. En skärande ände med färre räfflor eller mindre aggressiva kanaler kan minska problemen som orsakas av att fastna med långa lockar.
Hårda plaster
Hårda plaster (som polymetylmetakrylat) definieras av ett relativt mått: De producerar korta spån med brutna ändar när de skärs. Detta innebär att de är styvare och kan skäras med mindre aggressivt kanaliserade ändar, eftersom det borde vara lättare att ta bort de mindre partiklarna. Men överhettning kan fortfarande lätt vara ett problem.
Hårdplast deformeras mindre i bulken när den överhettas, men kan smälta eller brytas ner precis vid skärytan, vilket gör att bränt plastmaterial ansamlas på överfräsens ände och förhindrar att den skär sig. Minska denna tendens med sval omgivningstemperatur, fläktar och ytliga skärningar.
Typer av plast
• Akryl: Klar, färgstark, stark.
• Polykarbonat: Hög slagtålighet, klar.
• PVC (polyvinylklorid): Hållbar, mångsidig.
• HDPE (High-Density Polyethylene): Lätt, motståndskraftig mot fukt.
Metaller
I de allra flesta fall är den enda metall som bör skäras med en överfräs aluminium. Vissa hög-Si-legeringar av Al är mycket hårda och bör endast användas i bruk.
Aluminium ger långa lockar när de klipps med vanliga ändar, vilket ofta resulterar i att det fastnar om en stor mängd utrymme inte är tillgängligt. När aluminium måste skäras med liten tolerans bör en speciell spånbrytarände användas. Denna typ av ände, med egenskaper mellan de för abrasiva ändar och många räfflade skärändar, har ett "diamant" romboedriskt ytmönster som förhindrar en enda skäryta från att förbli i kontakt med en stor mängd material under ett helt skärvarv, alltså bryta material som avlägsnats till många diskreta spån.
Var medveten om att hårdheten och diffusionskylningen av en metall är känslig för omgivningstemperaturen, och därför kan de korrekta inställningarna för din router ändras om temperaturen i din arbetsyta inte kontrolleras. När värmen byggs upp slits änden ut i en accelererad takt på grund av uppmjukning, och ytan på metallen blir mer seg, vilket orsakar "smetande" deformation istället för rena, exakta snitt. Klipp relativt långsamt och använd kylfläktar.
I sällsynta fall kan andra metaller än aluminium ledas bort.
– Vissa legeringar av mässing är tillräckligt mjuka för att kunna dirigeras med extrem försiktighet, välj mycket hårda ändar och CNC-banor speciellt utformade för det ändamålet.
- Teoretiskt sett kan mycket mjuka metaller som ren koppar, guld eller bly också dirigeras.
- I fallet med ett tätt, mycket formbart material som de mjuka rena metallerna, välj aggressiva skärändar med få räfflor.
- I fallet med ett tätt, mycket formbart material som de mjuka rena metallerna, välj aggressiva skärändar med få räfflor.
Typer av metaller
• Aluminium: Lätt, korrosionsbeständig.
• Mässing: Dekorativt, lätt att skära.
• Stål: Stark, hållbar.
• Koppar: Ledande, mjuk.
St1 och Keramik
Mycket styva, hårda material med låg seghet som sedimentär st1 och vanlig keramik (granit, sandsten, kakel) kan fräsas med hårda slipändar.
Dessa ändar är ofta gjorda av en metall med inbäddade diamantpartiklar som slipmedel. För kakel med mycket låg seghet kan en grund, tätt räfflad eller spånbrytande ände av HSS eller hårdmetall vara lämplig.
I allmänhet används en CNC-fräs för dessa material när reliefdetaljer eller komplexa kantmönster behövs. På grund av den höga hårdheten och låga värmeledningsförmågan hos st1 och keramiska material skapas en stor mängd värme och mycket lite leds bort av ytan och avlägsnade partiklar. Detta innebär att värmeuppbyggnad på routerns ände är ett stort problem. Direkt vattenkylning rekommenderas.
Typer av St1 och Keramik
• Marmor: Elegant, relativt mjuk.
• Granit: Hård, hållbar.
• Keramiska plattor: Hårda, spröda.
För att uppnå önskat resultat i CNC-routerprojekt är rätt material det avgörande elementet. Varje material har unika egenskaper och kräver specifika verktyg, hastigheter och tekniker. Att följa de bästa metoderna som beskrivs i den här guiden hjälper dig att maximera kapaciteten hos din CNC-router.