Алюміній липкий, латунь абразивна, і обидва вимагають інших параметрів, ніж деревина. Цей посібник охоплює конфігурацію шпинделя, дані різання, видалення стружки та усунення несправностей, необхідних для чистої обробки кольорових металів на фрезері CNC — без наросту, вібрацій або зламаних інструментів.
Переглянути каталог цін · Переглянути параметри різання · Запитати ціну на шпиндель для кольорових металів ATC
Перейти до: Биття · Конфігурація шпинделя · Параметри різання · Видалення стружки · Усунення несправностей
| Специфікація | Значення |
|---|---|
| Макс. RPM | 24,000 |
| Биття | < 2 мкм |
| Інтерфейс | HSK |
Биття: тихий вбивця терміну служби інструменту при обробці металу
У деревині биття 10 мкм майже непомітне. Для алюмінію 5 мкм вдвічі скорочує термін служби інструменту. Для латуні воно залишає видимі сліди вібрації. Контроль биття — це найважливіше, що можна зробити для підвищення продуктивності різання металу.
Вплив на термін служби інструменту
При битті 5 мкм на 2-двохзубній кінцевій фрезі одна різальна кромка несе більшу частину навантаження стружки, тоді як інша треться. Це нерівномірне навантаження концентрує знос на одній кромці і може значно скоротити термін служби інструменту порівняно з установкою з биттям < 2 мкм. Для алюмінію тертьова кромка також генерує тепло, яке прискорює утворення наросту.
Погіршення якості поверхні
Кожен мікрон биття безпосередньо впливає на шорсткість поверхні. Шпиндель з биттям 5 мкм не може забезпечити якість поверхні кращу за приблизно Ra 1.6-3.2 мкм — видимо шорстку. Зменшення биття до < 2 мкм дозволяє досягти шорсткості Ra 0.4-0.8 мкм для алюмінію, що підходить для ущільнювальних поверхонь і косметичних деталей без додаткового полірування.
Поріг вібрації
Биття вносить збуджуючу частоту один раз на оберт, яка може збуджувати власну частоту системи шпиндель-інструмент. Коли це збігається з частотою різання або її гармоніками, розвивається вібрація — виникає характерний «скрипучий» звук. Шпиндель з биттям < 2 мкм значно підвищує поріг вібрації, дозволяючи використовувати більш агресивні параметри різання до появи нестабільності.
Порада щодо вимірювання: Вимірюйте биття шпинделя за допомогою індикатора з роздільною здатністю 0.001 mm встановленого на корпусі патрона (не на хвостовику інструменту — биття на хвостовику додає похибку інструменту та цанги). Обертайте шпиндель вручну. Запишіть повне показане биття (TIR). Шпиндель у хорошому стані повинен показувати < 2 мкм на корпусі патрона та < 5 мкм при вильоті інструменту 30 mm . Показання вище цих порогів вказують на зношені підшипники, брудний конус або пошкоджений патрон.
Правильна конфігурація шпинделя для кольорових металів
Алюміній та латунь винагороджують характеристики шпинделя, які ніколи не потрібні при фрезеруванні деревини — низьке биття, висока радіальна жорсткість та інтерфейс патрона, який залишається стабільним під тепловим навантаженням.
| Специфікація | Рекомендація | Обґрунтування |
|---|---|---|
| Швидкість шпинделя | 18,000-24,000 RPM для більшості робіт з алюмінієм та латунню | Твердосплавний інструмент малого діаметра (1-6 мм), поширений у різанні металу на CNC фрезерних верстатах, потребує високої швидкості різання. Кінцева фреза 3 mm при 18,000 RPM досягає 170 m/хв — саме в оптимальному діапазоні для алюмінію. Більші інструменти (8-12 мм) можуть потребувати 12,000-18,000 RPM, щоб залишатися в межах рекомендованих швидкостей різання. Шпиндель з можливістю 18,000/24,000 RPM покриває обидва діапазони. |
| Специфікація биття | < 2 мкм на носі шпинделя (биття наконечника інструменту буде вищим) | Шпиндель з биттям < 2 мкм є мінімумом для прийнятної якості поверхні алюмінію та терміну служби інструменту. Двоконтактні інтерфейси HSK40E послідовно досягають цього. Шпиндель BT30 у хорошому стані з чистими конусами може досягати < 3 мкм — достатньо для загальних робіт, але обмежує для тонкої обробки. |
| Інтерфейс інструментального патрона | HSK40E значно переважніше за BT30 для чистової обробки алюмінію | Двоконтактна система HSK40E (конус + торець фланця) усуває дрейф по осі Z, який виникає у конусів BT30 при термоциклуванні під час тривалих циклів чистової обробки алюмінію. Торець фланця забезпечує фіксовану опорну площину, яка не змінюється незалежно від температури шпинделя. Для контурної обробки, де стабільність висоти Z визначає точність деталі, HSK40E є правильним вибором. |
| Конфігурація підшипників | Передня тандемна пара (7007×2 або 7008×2) + задній опорний підшипник | Різання металу створює вищі радіальні навантаження, ніж фрезерування деревини, оскільки матеріал чинить опір різцю, а не руйнується. Тандемна передня пара підшипників — два радіально-упорних підшипники, встановлених разом — подвоює радіальну жорсткість порівняно з одним підшипником. Шпинделі моделі C HSK40E використовують конфігурацію 7008×2 передній + 7005×2 задній, спеціально для радіальної жорсткості при різанні металу. |
| Охолодження | Водяне охолодження з активним чилером, встановленим на 25°C | Обробка алюмінію генерує значне тепло на різці — частина якого передається у шпиндель через інструментальний патрон. У поєднанні з власними електричними втратами шпинделя це посилює вимоги до терморегулювання порівняно з фрезеруванням деревини. Активний чилер, що підтримує охолоджувач на рівні 25°C, запобігає тепловому розширенню, яке змінює попередній натяг підшипників та биття під час тривалих робіт з алюмінієм. |
Швидкість, подача та глибина різання для алюмінію, латуні та міді
Це безпечні початкові точки для твердосплавного інструменту на жорсткому CNC фрезері. Налаштовуйте відповідно до жорсткості вашого верстата, потужності шпинделя та можливостей охолодження. Завжди починайте з консервативних значень і збільшуйте.
| Матеріал | Інструмент | RPM | Подача (мм/хв) | DOC (мм) | Примітки |
|---|---|---|---|---|---|
| Алюміній 6061-T6 (загальний) | 3 mm 2-заходний твердосплав | 18,000-24,000 | 900-1,800 | 0.3-0.8 (радіальний 0.3-1.5) | Використовуйте туман охолоджувача або сильний обдув повітрям. Зменшіть DOC, якщо стружка приварюється до фрези. |
| Алюміній 6061-T6 (чорнова обробка) | 6 mm 2-заходний твердосплав | 16,000-20,000 | 1,500-3,000 | 1.0-2.5 (радіальний 2.0-4.0) | Більше навантаження на стружку (0.05-0.08 мм/зуб) допомагає виводити тепло зі стружкою. |
| Алюміній 6061-T6 (чистова обробка) | 6 mm 2-заходний твердосплав | 20,000-24,000 | 800-1,600 | 0.1-0.3 (радіальний 0.2-0.5) | Легкий чистовий прохід. Биття < 2 мкм критично для якості поверхні. |
| Алюміній 7075-T6 (високоміцний) | 6 mm 2-заходний твердосплав (з покриттям) | 14,000-18,000 | 800-1,800 | 0.5-1.5 (радіальний 1.0-3.0) | 7075 твердіший і більш абразивний. Використовуйте інструменти з покриттям TiAlN або ZrN. Зменшіть швидкість на 20% порівняно з 6061. |
| Латунь (C360 легкооброблювана) | 3 mm 2-заходний твердосплав | 12,000-18,000 | 600-1,200 | 0.3-1.0 (радіальне 0.5-2.0) | Стружка латуні коротка і не зварюється. Можна працювати насухо або з легким обдувом повітря. Гострі інструменти обов’язкові — тупі інструменти швидше розмазують, ніж ріжуть. |
| Мідь (C110 чиста) | 3 mm 2-заходний твердосплав | 8,000-14,000 | 300-800 | 0.2-0.5 (радіальне 0.3-1.0) | Чиста мідь в’язка — вона наклепується і легко зварюється з різцями. Використовуйте дуже гострі твердосплавні інструменти з полірованими канавками, по можливості застосовуйте заливне охолодження та низькі швидкості, щоб мінімізувати нагрів. |
DOC = Глибина різання. Радіальні значення вказані як радіальне врізання (stepover) для контурних/профільних операцій. Всі значення припускають використання твердосплавних інструментів з гострими ріжучими крайками.
Відведення стружки: різниця між різанням та зварюванням
Алюміній не стружкується як дерево — він утворює довгі, ниткоподібні стружки, які несуть тепло. Якщо ці стружки не видалити з зони різання негайно, вони приварюються до різця і руйнують деталь.
Обдув стисненим повітрям (мінімум)
Ефективність: Достатньо для неглибоких різів, коротких циклів та латуні
Спрямоване повітряне сопло під тиском 0.4-0.6 MPa видаляє стружку з зони різання та забезпечує деяке охолодження. Повітря має досягати кінчика різця — сопло, націлене в загальну область, недостатньо. Використовуйте сопло Loc-Line або подібне регульоване сопло, розташоване на відстані не більше 30 mm від кінчика інструменту.
Туманне охолодження (рекомендується для алюмінію)
Ефективність: Добре — зменшує BUE, подовжує термін служби інструменту, покращує якість поверхні
Система мікрокрапельного туману подає дрібний спрей охолоджувальної рідини (водорозчинна олива концентрацією 5-8%), яка переноситься стисненим повітрям. Туман забезпечує як змащення (запобігаючи приварюванню алюмінію до різця), так і охолодження (відводячи тепло у випаровуваних краплях). Відрегулюйте сопло так, щоб туман досягав зони контакту різця, а не тільки хвостовика інструменту.
Заливне охолодження (найкраще, якщо верстат це підтримує)
Ефективність: Відмінно — максимальне відведення тепла, найкраще змивання стружки
Повне заливне охолодження занурює зону різання, забезпечуючи максимальне змащення та відведення тепла. Це стандарт для спеціалізованих CNC-верстатів для різання металу. На портальних фрезерах (gantry routers) заливне охолодження вимагає повного кожуха, піддона для стружки, системи фільтрації та насоса охолоджувальної рідини — значної інфраструктури, якої часто не вистачає у орієнтованих на дерево CNC-фрезерів. Якщо ваш верстат це підтримує, використовуйте його.
Чотири поширені проблеми різання металу та їх вирішення
Коли обробка алюмінію йде не так, симптоми незаперечні. Ось як діагностувати та виправити кожну з них.
Приварювання алюмінію до різця (нарощування на різальній кромці)
Ймовірні причини: Недостатнє навантаження на стружку (тертя замість різання), недостатнє змащення, занадто тупа різальна кромка, занадто високі RPM, що генерує надмірне тепло.
Як виправити: Збільште швидкість подачі, щоб кожен зуб знімав правильну стружку (мінімум 0.025 mm/зуб). Застосовуйте туманне охолодження. Замініть інструмент, якщо різальна кромка зношена. Зменшіть RPM на 10-20%, щоб знизити температуру різання. Спробуйте інструмент з полірованими канавками або з покриттям DLC — вони стійкі до адгезії алюмінію.
Груба обробка поверхні / видимі сліди від інструменту
Ймовірні причини: Надмірне биття, прогин інструменту, вібрація, зношені підшипники шпинделя або перерізання стружки (стружка не видаляється і перерізається наступними проходами).
Як виправити: Виміряйте биття шпинделя індикатором з ціною поділки 0.001 mm — якщо > 5 мкм, перевірте чистоту конуса та стан патрона. Зменшіть радіальний DOC (перекриття), щоб знизити силу різання. Переконайтеся у видаленні стружки — стружка, що потрапляє назад у зону різання, залишає подряпини. Зробіть завершальний прохід (повторіть чистову обробку в тому ж положенні), щоб усунути сліди прогину.
Великі задирки на краях деталі
Ймовірні причини: Інструмент тупий, напрямок різання неправильний (попутне чи зустрічне), вихідна кромка не підтримується, або навантаження на стружку занадто велике.
Як виправити: Замініть або заточите інструмент — гострі кромки ріжуть, а не рвуть. Використовуйте попутне фрезерування, де це можливо (обертання фрези витягує стружку з різу, зменшуючи утворення задирок на вході). Зменшіть швидкість подачі для чистового проходу. Додайте фасувальний прохід величиною 0.1 mm як останню операцію для видалення залишкових задирок.
Гучний писк / вібрація під час різання
Ймовірні причини: Виліт інструменту занадто великий, радіальне зачеплення занадто високе, RPM збігається з власною частотою системи шпиндель-інструмент, або підшипники шпинделя мають надмірний люфт.
Як виправити: Скоротіть виліт інструменту до мінімуму, необхідного для роботи — кожен зайвий міліметр вильоту значно знижує жорсткість. Зменшіть радіальний DOC (перекриття). Змініть RPM на 10-15%, щоб відійти від резонансної частоти. Якщо шпиндель має більше 1,000 годин різання металу, перевірте попереднє натягнення підшипників — люфти викликають вібрацію під навантаженням.
Попередження з безпеки
Увага: алюмінієва стружка є пожежонебезпечною — тримайте верстат чистим
Дрібна алюмінієва стружка та пил є горючими. У поєднанні з джерелом запалювання (тупий інструмент, що утворює іскри, або несправність VFD) вони можуть спалахнути та горіти інтенсивно. Регулярно очищайте стружку зі столу верстата, кабельних трас та корпусу шпинделя. Не допускайте накопичення алюмінієвої стружки біля електричних з’єднань. Вуглекислотний або вогнегасник класу D, призначений для гасіння металевих пожеж, повинен бути в межах досяжності будь-якого верстата, що обробляє алюміній.
Попередження: не обробляйте алюміній насухо без видалення стружки
Алюмінієва стружка, що залишається в зоні різання, повторно ріжеться наступними проходами інструменту, що створює тепло, наварюється на фрезу та знищує якість поверхні. Обов’язковим є мінімальний потік стисненого повітря, спрямований на точку контакту фрези. Навіть лінія стисненого повітря малого діаметра при 0.4 MPa набагато краща, ніж нічого. Сухе різання без видалення стружки є найпоширенішою причиною поломки інструменту при обробці алюмінію на CNC фрезерах.
Шпинделі, призначені для обробки кольорових металів
Обидва оснащені керамічними гібридними підшипниками, биттям менше 3 мкм, водяним охолодженням та радіальною жорсткістю, необхідною для різання алюмінію та латуні.
- HSK40E · Чистове прецизійне оброблення — Модель C, шпиндель HSK40E 3 kW ATC
- BT30 · Важке різання — Модель B, шпиндель BT30 3.5 kW ATC
Переглянути всі моделі
Поширені запитання
Що таке нарости (BUE) та як їх запобігти?
Нарости — це відкладення матеріалу заготовки, яке приварюється до ріжучої кромки інструменту під високою температурою та тиском. На алюмінії це виглядає як блискуча нароста на ріжучій кромці, яка змінює ефективну геометрію інструменту — збільшує силу різання, погіршує якість поверхні та зрештою призводить до поломки інструменту, коли BUE відламується, забираючи з собою матеріал інструменту. Запобігання: використовуйте гострі твердосплавні інструменти з полірованими канавками, застосовуйте туманне охолодження, підтримуйте належне навантаження на зуб (> 0.025 mm/зуб) та уникайте надмірних RPM, які створюють зайве тепло.
Чому моя кінцева фреза 6 mm постійно ламається при обробці алюмінію?
Три найпоширеніші причини: (1) повторне різання стружки — стружка, яка не видаляється, забиває канавки, і інструмент ламається через закупорку стружкою; (2) надмірне радіальне занурення — виконання паза на повну ширину інструментом 6 mm в алюмінії вимагає високої жорсткості, якої бракує багатьом портальним фрезерам; (3) недостатня подача — надто повільна подача спричиняє тертя замість різання, що генерує тепло, яке розм’якшує карбід. Виправлення: додайте обдув повітрям або туманом, зменшіть перекриття до 30-40% діаметра інструмента та збільшіть подачу для досягнення відповідного навантаження стружки.
Чи можна використовувати ті самі параметри для латуні, що й для алюмінію?
Ні. Латунь ріжеться інакше — вона дає коротку сегментовану стружку, а не довгу ниткоподібну, і вона не так легко утворює нарости на ріжучій кромці. Латунь можна різати на нижчих RPM (12,000-18,000 проти 18,000-24,000 для алюмінію). Більшим ризиком для латуні є захоплення інструмента: через низьке тертя латуні інструмент може «вгризатися» та втягуватися в заготовку, якщо верстат має люфт. Використовуйте попутне фрезерування, переконайтеся, що верстат має мінімальний люфт, і уникайте важких попутних проходів на ручних або низькожорстких верстатах.
Як дізнатися, чи має мій шпиндель надто велике биття для алюмінію?
Встановіть індикатор з ціною поділки 0.001 mm на корпус державки інструмента (не на інструмент). Обертайте шпиндель вручну. Якщо TIR перевищує 5 мкм, якість поверхні алюмінію та стійкість інструмента помітно постраждають. При > 10 мкм навіть чорнова обробка алюмінію даватиме видимі сліди вібрації, а стійкість інструмента значно знизиться. Спочатку очистіть конус спеціальним інструментом для чищення — брудний конус є найпоширенішою причиною підвищеного биття. Якщо биття не зникає після чищення, можливо, потрібне обслуговування підшипників шпинделя.
Чи справді HSK40E вартий того порівняно з BT30 для роботи з алюмінієм?
Для чорнової обробки та загального профілювання шпиндель BT30 з хорошим биттям (< 3 мкм) ефективно обробляє алюміній. HSK40E стає виправданим вкладенням, коли потрібна стабільна якість поверхні на чистових проходах по контуру або коли ви працюєте з серійними деталями, де важлива стабільність стійкості інструмента. Контактна система з двома поверхнями HSK40E усуває тепловий дрейф по осі Z, який виникає у шпинделів BT30 під час тривалих циклів обробки алюмінію — якщо ваші деталі мають жорсткі допуски за висотою Z, HSK40E утримуватиме їх більш надійно.
Замовити ATC шпиндель для обробки алюмінію та латуні
Використовуйте ваш верстат, матеріал, оснащення, вимоги до обробки та час роботи, щоб обрати конфігурацію шпинделя, яка забезпечує чистішу стружку, стабільну обробку та довший термін служби інструменту.
Запит на пропозицію для шпинделя для кольорових металів · Переглянути моделі для обробки кольорових металів
Також дивіться: Посібник з потужності та розмірів шпинделя · BT30 проти HSK40E