Алуминият е лепкав, месингът е абразивен и и двата изискват различни параметри от дървото. Това ръководство обхваща конфигурацията на шпиндела, режещите данни, евакуацията на стружки и отстраняването на неизправности, необходими за чиста обработка на цветни метали на CNC маршрутизатор — без Built-Up Edge, chatter или счупени инструменти.
Вижте ценовия каталог · Прегледайте параметрите на рязане · Запитване за ATC шпиндел за цветни метали
Към раздел: Биене · Конфигурация на шпиндела · Параметри на рязане · Отвеждане на стружките · Отстраняване на неизправности
| Спецификация | Стойност |
|---|---|
| Макс. RPM | 24,000 |
| Биене | < 2 µm |
| Интерфейс | HSK |
Радиално биене: тихият убиец на живота на инструмента при металообработка
При дървото 10 µm радиално биене едва се забелязва. При алуминия 5 µm съкращава живота на инструмента наполовина. При месинга оставя видими следи от вибрации. Контролирането на радиалното биене е най-важното нещо, което можете да направите за производителността при рязане на метал.
Влияние върху живота на инструмента
При биене 5 µm на 2-канална крайна фреза, един канал поема по-голямата част от стружковото натоварване, докато другият се трие. Това неравномерно натоварване концентрира износването върху един ръб и може значително да съкрати живота на инструмента в сравнение с настройка < 2 µm. При алуминий триещият се канал също генерира топлина, която ускорява образуването на Built-Up Edge.
Влошаване на качеството на повърхността
Биенето пряко определя грапавостта на повърхността. В описаната тук настройка за фрезоване на алуминий, 5 µm TIR създава видимо груби повърхности с около Ra 1.6-3.2 µm. Контролирана настройка на шпиндел и държател < 2 µm осигурява довършване и в алуминий с Ra 0.4-0.8 µm, подходящи за уплътнителни повърхности и декоративни детайли без вторично полиране.
Праг на вибрациите
Биенето въвежда честота на принудително въздействие веднъж на оборот, която може да възбуди собствената честота на системата шпиндел-инструмент. Когато тя съвпадне с честотата на рязане или нейните хармоници, възникват вибрации (chatter) — с характерния „пищящ“ звук. Шпиндел с биене < 2 µm значително повишава прага на вибрациите, позволявайки по-агресивни параметри на рязане преди настъпване на нестабилност.
Съвет за измерването: Измервайте биенето на шпиндела с индикаторен тестов часовник с резолюция 0.001 mm поставен върху тялото на държача на инструмента (не върху опашката — опашката на инструмента Биене добавя грешка от инструмента и цангата). Завъртете Шпиндел на ръка. Запишете общото показано биене (TIR). Шпиндел в добро състояние трябва да показва < 2 µm при държача и < 5 µm при издатък на инструмента 30 mm. Показанията над тези прагове показват износени лагери, замърсен конус или повреден държател на инструмента.
Правилната конфигурация на шпиндела за цветни метали
Алуминий и месинг се отплащат за характеристики на шпиндела, които фрезоването на дърво никога не изисква — ниско биене, висока радиална коравина и интерфейс между инструмента и държача, който остава стабилен при топлинно натоварване.
| Спецификация | Препоръка | Обосновка |
|---|---|---|
| Скорост на шпиндела | 18,000-24,000 RPM за повечето работи с алуминий и месинг | Твърдосплавен инструмент с малък диаметър (1-6 mm), често използван при CNC металорежещо фрезоване, изисква висока повърхностна скорост. Крайна фреза 3 mm при 18,000 RPM постига 170 m/min — точно в оптималния диапазон за алуминий. По-големите инструменти (8-12 mm) използват 12,000-18,000 RPM, за да останат в препоръчителните повърхностни скорости. Шпиндел с възможности 18,000/24,000 RPM покрива и двата диапазона. |
| Спецификация на биенето | < 2 µm при носа на шпиндела (биенето на върха на инструмента ще бъде по-голямо) | Шпиндел с биене под 2 µm е минимумът за приемливо довършване на повърхността на алуминий и живот на инструмента. Двуконтактните интерфейси HSK40E последователно постигат това. Шпиндел BT30 в добро състояние с чисти конуси може да постигне под 3 µm — достатъчно за обща работа, но ограничаващо за фино довършване. |
| Интерфейс на инструментодържача | HSK40E силно предпочитан пред BT30 за довършване на алуминий | Двуконтактният HSK40E (конус + челна повърхност на фланеца) елиминира дрейфа по Z-ос, който конусите BT30 изпитват при термално циклиране по време на дълги цикли на довършване на алуминий. Челната повърхност на фланеца осигурява фиксирана аксиална референтна равнина, която остава неподвижна независимо от температурата на шпиндела. За контурно довършване, при което постоянството на Z-височината определя точността на детайла, HSK40E е правилният избор. |
| Лагерна конфигурация | Предна тандемна двойка (7007×2 или 7008×2) + заден опорен лагер | Рязането на метал генерира по-високи радиални натоварвания от фрезоването на дърво, защото материалът оказва съпротива на режещия инструмент, вместо да се разчупва. Предната тандемна двойка лагери — два ъглови контактни лагера, монтирани заедно — удвоява радиалната коравина в сравнение с единичен лагер. Шпинделите от модел C HSK40E използват конфигурация 7008×2 отпред + 7005×2 отзад, специално за радиална коравина при рязане на метал. |
| Охлаждане | Водно охлаждане с активен чилър, настроен на 25°C | Машинната обработка на алуминий генерира значителна топлина при режещия инструмент — част от която се провежда в шпиндела през инструментодържача. В комбинация със собствените електрически загуби на шпиндела, това затруднява термалното управление повече от фрезоването на дърво. Активен чилър, поддържащ охлаждаща течност 25°C, предотвратява термалното разширение, което променя предварителния натиск на лагерите и биенето по време на дълги обработки на алуминий. |
Скорост, подаване и дълбочина на рязане за алуминий, месинг и мед
Това са безопасни начални стойности за твърдосплавен инструмент на твърд CNC фреза. Коригирайте според коравината на машината, мощността на шпиндела и възможностите на охлаждането. Винаги започвайте консервативно и увеличавайте.
| Материал | Инструмент | RPM | Подаване (mm/min) | DOC (mm) | Забележки |
|---|---|---|---|---|---|
| Алуминий 6061-T6 (общо) | 3 mm 2-перна твърдосплавна | 18,000-24,000 | 900-1,800 | 0.3-0.8 (радиално 0.3-1.5) | Използвайте мъгла от охлаждаща течност или силна въздушна струя. Намалете DOC, ако стружките се заварят върху фрезата. |
| Алуминий 6061-T6 (чернова) | 6 mm 2-перо карбид | 16,000-20,000 | 1,500-3,000 | 1.0-2.5 (радиално 2.0-4.0) | По-високата подача на зъб (0.05-0.08 mm/зъб) помага за отвеждане на топлината в стружката. |
| Алуминий 6061-T6 (чистова) | 6 mm 2-перо карбид | 20,000-24,000 | 800-1,600 | 0.1-0.3 (радиално 0.2-0.5) | Лек чистов проход. Биенето < 2 µm е критично за качеството на повърхността. |
| Алуминий 7075-T6 (високоякостен) | 6 mm 2-перо карбид (с покритие) | 14,000-18,000 | 800-1,800 | 0.5-1.5 (радиално 1.0-3.0) | 7075 е по-твърд и по-абразивен. Използвайте инструменти с покритие TiAlN или ZrN. Намалете скоростта с 20% спрямо 6061. |
| Месинг (C360 за лесна обработка) | 3 mm 2-перна твърдосплавна | 12,000-18,000 | 600-1,200 | 0.3-1.0 (радиално 0.5-2.0) | Стружките от месинг са къси и не заваряват. Може да работи на сухо или с лека въздушна струя. Острите инструменти са съществени — тъпите инструменти размазват вместо да режат. |
| Мед (C110 чиста) | 3 mm 2-перна твърдосплавна | 8,000-14,000 | 300-800 | 0.2-0.5 (радиално 0.3-1.0) | Чистата мед е лепкава — тя се наклепва и лесно се заварява върху фрезите. Използвайте много остри карбидни фрези с полирани пера, обилно охлаждане при възможност и ниски скорости за минимизиране на топлината. |
DOC = Дълбочина на рязане. Радиалните стойности са показани като стъпка на припокриване за контурни/профилни операции. Всички стойности предполагат карбиден инструмент с остри режещи ръбове.
Евакуация на стружките: разликата между рязане и заваряване
Алуминият не образува стружки като дървото — той формира дълги, жилави стружки, които задържат топлина. Ако тези стружки не се отстранят незабавно от зоната на рязане, те се заваряват към режещия инструмент и разрушават детайла.
Продухване с компресиран въздух (минимум)
Ефективност: Подходящо за плитки рязания, кратки цикли и месинг
Насочена въздушна дюза при 0.4-0.6 MPa отстранява стружките от зоната на рязане и осигурява известно охлаждане. Въздухът трябва да достигне до върха на режещия инструмент — дюза, насочена само към общата зона, не е достатъчна. Използвайте Loc-Line или подобна регулируема дюза, позиционирана в рамките на 30 mm от върха на инструмента.
Охлаждане с мъгла (препоръчително за алуминий)
Ефективност: Good — намалява натрупването по режещия ръб, удължава живота на инструмента и подобрява повърхностното покритие
Микро-капкова система за мъгла доставя фин пръск на охладител (разтворимо във вода масло с концентрация 5-8%) чрез компресиран въздух. Мъглата осигурява както смазване (предотвратяващо заваряването на алуминия към режещия инструмент), така и охлаждане (отнасящо топлината чрез изпаряващите се капчици). Регулирайте дюзата така, че мъглата да достигне зоната на рязане на инструмента, а не само стеблото на инструмента.
Охлаждане с обилна струя (най-добре, ако машината го поддържа)
Ефективност: Excellent — максимално отвеждане на топлината, най-добро измиване на стружките
Пълното охлаждане с обилна струя потапя зоната на рязане, осигурявайки максимално смазване и отвеждане на топлина. Това е стандартът за специализираните металорежещи машини CNC. При портален CNC фреза, охлаждането с обилна струя изисква пълна кабина, леген за стружки, филтрационна система и помпа за охладител — значителна инфраструктура, която много насочени към дървообработката CNC роутери не притежават. Ако вашата машина го поддържа, използвайте го.
Четири често срещани проблема при металорязане и тяхното отстраняване
Когато обработката на алуминий тръгне на зле, симптомите са недвусмислени. Ето как да диагностицирате и коригирате всеки един от тях.
Заваряване на алуминий към режещия инструмент (натрупване на материал по режещия ръб)
Вероятни причини: Недостатъчно натоварване на стружката (триене вместо рязане), неадекватно смазване, твърде притъпен ръб на инструмента, RPM твърде високо, което генерира прекомерна топлина.
Как да го поправите: Увеличете подаването (скоростта на подаване), за да се гарантира, че всеки зъб поема правилна стружка (минимум 0.025 mm/зъб). Нанесете спрей охлаждане. Сменете инструмента, ако режещият ръб е износен. Намалете оборотите с 10–20%, за да свалите температурата на рязане. Опитайте твърдосплавен инструмент с полирани канали или DLC покритие — тези предотвратяват адхезията на алуминий.
Груба повърхностна обработка / видими следи от инструмента
Вероятни причини: Прекомерен биещ, огъване на инструмента, вибрации (чатър), износени лагери на шпиндела или повторно рязане на стружки (стружките не са евакуирани и се прерязват от следващи преходи).
Как да го поправите: Измервайте биенето на шпиндела с индикатор с разделителна способност 0.001 mm — ако е над 5 µm, проверете чистотата на конуса и състоянието на държача на инструмента. Намалете радиалната дълбочина на рязане (страничното стъпало), за да намалите силата на рязане. Проверете отвеждането на стружките — стружките, връщащи се в разреза, оставят драскотини. Направете пружинен проход (повторете довършванения проход в същата позиция), за да премахнете следите от огъване.
Тежки заусенци по ръбовете на детайла
Вероятни причини: Инструментът е затъпен, посоката на рязане е неправилна (фрезоване по посока на подаването спрямо конвенционално фрезоване), изходният ръб не е подпрян или товарът на стружката е твърде голям.
Как да го поправите: Сменете или наточете инструмента — острите ръбове режат, а не късат материала. Използвайте climb фрезоване където е възможно (въртенето на фрезата издърпва стружката далеч от рязането, намалявайки образуването на заусенци при входа). Намалете подаването при довършителния проход. Добавете фасков проход 0.1 mm като финална операция, за да премахнете останалите неравности.
Силно свирене / вибрации (чатър) по време на рязане
Вероятни причини: Изнесената дължина на инструмента е твърде голяма, радиалното зацепване е твърде високо, RPM съвпада с естествена честота на системата шпиндел-инструмент, или лагерите на шпиндела имат прекомерен луфт.
Как да го поправите: Скъсете издатъка на инструмента до минимума, необходим за задачата — допълнителният издатък бързо намалява твърдостта. Намалете радиалната дълбочина на рязане (страничното стъпало). Променете RPM с 10-15%, за да се отдалечите от резонансната честота. Ако Шпиндел има над 1000 часа рязане на метал, проверете преднатягането на лагера е недостатъчно — хлабавите лагери вибрират при натоварване.
Предупреждения за безопасност
Внимание: Стружките от алуминий са пожароопасни — поддържайте машината чиста
Фините стружки и прах от алуминий са горими. В комбинация с източник на запалване (тъп инструмент, генериращ искри, или VFD повреда), те могат да се запалят и да горят интензивно. Редовно почиствайте стружките от леглото на машината, кабелните вериги и корпуса на шпиндела. Не позволявайте натрупване на стружки от алуминий около електрическите съединения. Пожарогасител CO₂ или от Клас D, одобрен за пожари с метали, трябва да е в обсег на всяка машина, режеща алуминий.
Предупреждение: Не работете алуминий на сухо без евакуация на стружките
Стърготините от алуминий, които остават в зоната на рязане, се прерязват от последващи преминавания на инструмента, генерират топлина, заваряват се към режещия инструмент и разрушават качеството на повърхността. Задължително е подаването на минимална струя сгъстен въздух, насочена към точката на зацепване на инструмента. Дори въздухопровод с малък диаметър при 0.4 MPa е далеч по-добре от нищо. Сухото рязане без отвеждане на стърготините е най-честата причина за счупване на инструмента при алуминий на CNC фрезови машини.
Шпиндели, предназначени за обработка на цветни метали
И двете имат керамични хибридни лагери, радиално биене под 3 µm, водно охлаждане и радиална коравина, изисквана при рязане на алуминий и месинг.
- HSK40E · Прецизно довършване — Model C HSK40E 3 kW ATC Шпиндел
- BT30 · Тежко рязане — Model B BT30 3.5 kW ATC Шпиндел
Разгледайте всички модели
Често задавани въпроси
Какво е натрупване по ръба (BUE) и как да го предотвратя?
Натрупването по ръба е отлагане на материал от заготовката, което се заварява към режещия ръб на инструмента при висока температура и налягане. При алуминия то се появява като лъскаво наслояване по режещия ръб, което променя ефективната геометрия на инструмента — увеличава режещата сила, влошава качеството на повърхността и накрая води до счупване на инструмента, когато BUE се отчупи и отнесе материал от инструмента. Превенция: използвайте остри карбидни инструменти с полирани флути, прилагайте мъглообразно охлаждане, поддържайте правилно подаване на зъб (> 0.025 mm/зъб) и избягвайте прекомерни RPM, които генерират ненужна топлина.
Защо моята 6 mm крайна фреза продължава да се чупи в алуминий?
Трите най-често срещани причини: (1) прерязване на стърготини — неотведените стърготини запушват флутите и инструментът се счупва от уплътняване на стърготините; (2) прекомерно радиално зацепване — изпълнението на прорез с пълна ширина с 6 mm инструмент в алуминий изисква висока коравина, която много портални фрезови машини нямат; (3) недостатъчна подаваща скорост — твърде бавното подаване причинява триене вместо рязане, генерирайки топлина, която омекотява карбида. Коригиране: добавете въздушна струя или мъгла, намалете stepover до 30-40% от диаметъра на инструмента и увеличете подаването, за да се постигне правилно подаване на зъб.
Мога ли да използвам същите параметри за месинг като за алуминий?
Не. Месингът реже по различен начин — произвежда къси, сегментирани стружки вместо дълги, влакнести, и не образува толкова лесно натрупване по ръба (натрупване на материал по режещия ръб). Месингът може да се реже при по-ниска RPM (12,000-18,000 спрямо 18,000-24,000 за алуминий). По-големият риск при месинга е захващането на инструмента: ниският коефициент на триене на месинга означава, че инструментът може да „се вреже“ и да се затегли в заготовката, ако машината има луфт. Използвайте фрезоване по посока на подаването (фрезоване по посока на подаването), уверете се, че машината има минимален луфт, и избягвайте тежки проходи по посока на подаването при ръчни машини или машини с ниска коравина.
Как да разбера дали шпинделът ми има твърде голямо биене за алуминий?
Поставете 0.001 mm индикатор за биене върху тялото на държача за инструмента (не върху инструмента). Завъртете шпиндела на ръка. Ако TIR надвиши 5 µm, качеството на повърхността на алуминия и животът на инструмента ще пострадат забележимо. При > 10 µm дори грубото фрезоване на алуминий ще създаде видими следи от вибрации (следи от вибрации), а животът на инструмента ще бъде силно намален. Почистете първо конуса с подходящ почистващ инструмент — мръсният конус е най-честата причина за повишено биене. Ако биенето продължи след почистване, насрочете инспекция на лагерите на шпиндела.
Струва ли си наистина HSK40E пред BT30 за алуминиева обработка?
За грубо фрезоване и общо профилиране, шпиндел BT30 с добро биене (< 3 µm) обработва алуминий напълно компетентно. HSK40E си заслужава инвестицията, когато имате нужда от постоянно качество на повърхността при финизиращи преходи по контура или когато произвеждате серийни количества, където постоянството на живота на инструмента е важно. Двуконтактният интерфейс на HSK40E елиминира топлинното отклонение по Z-оста, което шпинделите BT30 изпитват по време на дълги цикли в алуминий — ако вашите детайли имат стегнати допуски по Z-височина, HSK40E ще ги задържа по-надеждно.
Поискайте оферта за ATC шпиндел за производство на алуминий и месинг
Използвайте вашата машина, материал, инструменти, цел за качество на повърхността и време на работа, за да изберете конфигурация на шпиндела, която осигурява по-чисти стружки, стабилно довършване и по-дълъг живот на инструмента.
Поискайте оферта за шпиндел за цветни метали · Разгледайте моделите за обработка на цветни метали
Вижте също: Ръководство за мощността и размера на корпуса на шпиндела · BT30 срещу HSK40E