Фрезерование ДПК и пластика концевыми фрезами

Виды ДПК и пластиков

Древесно-полимерные композиционные материалы или древесно-полимерные композиционные материалы (ДПК) представляют собой полимерные многокомпонентные материалы, состоящие из древесных наполнителей (древесной муки, опилок, стружки), соединенных с полимерной матрицей и, при необходимости, содержащих химические добавки. Другие названия ДПК: «плавающая древесина», древесно-пластик, полидерево, древесно-термопласт, экологически чистый древесно-наполненный пластик, древесно-наполненный полипропилен и т д

Материалы на основе термопластичных связующих были разработаны в конце 1980-х годов с целью снижения стоимости сырья и повышения прочности и твердости пластмасс (термопластов). При выборе сырья для производства ДПК использовался принцип, что термопласт не должен иметь температуру плавления выше температуры термического разложения древесины (210°С). При содержании древесных материалов в ДПК до 50% по объему материал выглядит как пластик, при содержании более 50% по объему — древесина.

При низком содержании древесного наполнителя свойства композита определяются свойствами полимера, а при высоком содержании древесного компонента свойства композита зависят от нескольких факторов:

• свойства полимерной матрицы;
• свойства древесных частиц;
• характер связей древесных частиц с полимерной матрицей;
• структура полученного композита.

ДПК делятся на три группы: на основе полиэтилена, вспененного полиэтилена и поливинилхлорида (ПВХ).

Режущий инструмент для обработки этих материалов различается по конфигурации и производительности.

Пластмассы, от мягких термопластов до закаленных реактопластов, и WPC различаются по плотности и абразивности, как и материалы на основе древесины, от мягкой сосны до абразивного тика и древесноволокнистых плит средней плотности. Одной и той же фрезой невозможно фрезеровать все виды пластика, как и все виды деревянных материалов. Кроме того, пластик в силу определенных свойств требует уникальной геометрии фрезы для достижения оптимальной чистоты поверхности.

И если инструмент одинаково хорошо обрабатывает пластиковые и деревянные материалы, то это скорее исключение. Пластмассы с температурой плавления ниже 200°C особенно требовательны к качеству режущего инструмента и выбору режимов резания.

Ниже описаны следующие пластмассы и виды пластмасс: полиолефины, полистиролы, фторопласты, ПВХ, полиакрилаты, фенолопласты, пенопласты, АВС-пластики, полиуретаны, смолы и компаунды, стекловолокно и др.

К полиолефинам относятся пластмассы и пластмассы, такие как полиэтилен, полипропилен и сополимеры на их основе. Температура плавления полиэтилена составляет 105–135 °С в зависимости от плотности, а эксплуатация этого пластика возможна в диапазоне от -60 до 100 °С. Высокопрочный полиэтилен низкого давления можно использовать при очень низких температурах: температура хрупкости этого пластика составляет -140°С.

Температура плавления полипропилена 164–170°С. При температуре ниже -8°C этот пластик становится хрупким. Среди других представителей полиолефинов следует отметить пластмассы на основе темпла, выдерживающие температуры до 180–200 °С и до –60 °С.

Следует отметить режимы работы пластиков на основе ПВХ и АВС-пластиков. Рабочая температура пенопласта на основе ПВХ составляет от -70 до 70 °С в зависимости от марки. Температура размягчения АВС-пластика составляет 95-117°С.

К тугоплавким пластикам относятся фторопласты и полиамиды, а также термостойкие пластмассовые ниппели. Например, температура плавления фторопласта-4 и фторопласта-4Д составляет 327 °С. Температура размягчения полиамидов – капролона, капролита – 190–200 °С, а температура плавления таких пластиков 215–220 °С. Стекло и углеродное волокно Niplon плавятся при температуре выше 300°C.

Из всего многообразия полимеров для работы при высоких температурах подходят пластмассы на основе кремнийорганических смол. Максимальная рабочая температура для этих пластиков составляет 700°С, поэтому их рекомендуется обрабатывать алмазным инструментом.

Таблица 1. Свойства пластика

Такие свойства пластмасс, как плотность, температура плавления и температура размягчения по Вика, определяют выбор режима резки и фрезерования (табл. 1).

В специальной литературе описаны свойства 270 видов пластика. Для каждого вида указывается хотя бы одна температурная характеристика, позволяющая оценить температурные условия эксплуатации и лечения.

Выбор режимов резания ДПК и пластиков при фрезеровании

При фрезеровании пластмасс на процессы обработки влияет множество факторов, и прежде всего следующие: жесткость системы «станок-инструмент-деталь», охлаждение инструмента, режимы резания и стратегия обработки, высота снимаемого за проход слоя и размер обрабатываемых элементов.

Чтобы уменьшить сопротивление резанию и уменьшить износ инструмента, теоретически необходимо увеличить скорость резания. Но на практике этого делать не следует, так как это приведет к повышению температуры в зоне резания. Если использовать охлаждение, целесообразнее увеличивать подачу, а не скорость резания — на кинематику это не повлияет, и шпиндель прослужит дольше.

Общие рекомендации по фрезерованию:

1. Литые пластмассы легче обрабатывать из-за их более высокой температуры плавления.
2. При фрезеровании полиакрилатов желательно использовать сжатый воздух, смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) для охлаждения инструмента, в качестве которой может выступать обычная вода или универсальная смазка WD-40 (в баллончике).
3. При обработке полиэтилена и полиакрилатов высокой плотности при затуплении резца необходимо снижать скорость до выхода острой, рассыпчатой ​​стружки. Не следует сильно увеличивать подачу при малых оборотах шпинделя — увеличивается нагрузка на инструмент, а значит и вероятность аварийного износа, т.е поломки.
4. Для мягких пластиков и металлов лучше использовать однопроволочные (однозубые) фрезы, желательно со полированной канавкой для удаления стружки, так как создаются оптимальные условия для удаления стружки, а значит и тепла из зоны резания.
5. При фрезеровании рекомендуется использовать стратегию обработки, обеспечивающую непрерывный съем материала при стабильной нагрузке на инструмент.
6. Для улучшения качества (шероховатости) поверхности мягких пластиков рекомендуется использовать фрезерование.
7. Для достижения приемлемой шероховатости поверхности шаг между резцами (гравером) не должен быть больше рабочего диаметра пятна контакта резца или гравера.
8. Для повышения качества обрабатываемой поверхности иногда целесообразно не обрабатывать заготовку сразу на всю глубину, а оставить небольшой ее участок (0,3–0,5 мм) для доводки другой фрезой.
9. При вырезании мелких элементов из листовых материалов необходимо уменьшить скорость подачи до оптимальной, чтобы вырезанные элементы не обломались в процессе обработки и не повредились.
10. При фрезеровании некоторых видов пластика целесообразно поддерживать оптимальный температурный режим в рабочей зоне.

Намотка стружки, пожалуй, самая большая проблема при фрезеровании пластика. В первую очередь это связано с необходимостью регулирования скорости подачи, особенно при погружении фрезы в материал. При обработке очень мягких и плотных пластиков, таких как полипропилен, начальная скорость подачи должна составлять всего 0,2 м/мин, чтобы предотвратить накопление тепла в зоне резания и наматывание стружки вокруг инструмента.

Это значительно увеличит время обработки, но после погружения фрезы скорость подачи можно постепенно увеличить до оптимальной. Наиболее эффективным способом решения этой проблемы является построение программы раскроя таким образом, чтобы фрезерование отверстия или резка заготовки выполнялись с малой начальной скоростью подачи к кромке материала или с использованием спиральной траектории движения. Этот способ также помогает избавиться от шероховатости кромки любого отверстия, полученного фрезой, которая меньше по диаметру, чем отверстие.

Сколы или трещины возникают в результате больших внутренних напряжений, возникающих при прохождении фрезой нижней кромки материала при погружении. Постоянное увеличение скорости резца по вертикали предотвращает растрескивание пластика в нижней части. Если на станке нет этой функции, попробуйте увеличить скорость вращения шпинделя или уменьшить скорость подачи.

Рис. 1а. Двулезвийные спиральные кусачки с прямой режущей частью

Эффект «замочной скважины» возникает в результате «гуляния» фрезы, то есть при врезании в обрабатываемый материал начинаются вибрации — следствие неправильной заточки или подбора профиля кончика фрезы. Сквозные сверла, в отличие от фрез, имеют острый конус для центрирования в процессе сверления, что обеспечивает точное совпадение диаметра сверла и отверстия. Резцы не центрированы и всегда активно пытаются двигаться вбок.

Из-за этого диаметр отверстия, получаемого обычной цилиндрической фрезой (особенно при крупной заготовке) на входе, часто несколько больше диаметра фрезы. Резцы со сферической основной рабочей частью лишены этого недостатка (рис. 1). Это особенно заметно, если после первого погружения фрезы сразу начинается фрезерование контура детали.

Рис. 1б. Двойные спиральные фрезы со сферической режущей частью

Столь плавная интерполяция скорости подачи позволяет избежать заметных изменений ширины паза фрезы по всей кромке фрезы.

Вышеуказанные характеристики режима резания получены из практики. Их следует брать за основу при обработке различных материалов со схожими свойствами, но не обязательно строго их соблюдать.

Общие рекомендации по режимам резания:

Для мягкой древесины (сосна, лиственница, липа)

Тип инструмента	Рабочая подача мм/мин	Скорость вращения (об/мин)	Глубина за проход
Конец 6 мм	2500-3500	20 000-24 000	7,5-8
Конец 3 мм	1000-1500	20 000-24 000	4,5
Гравер 30° * 0,2	800-600	20 000-24 000	3

Для твердой древесины (бук, дуб, фанера)

Конец 6мм 3500	4500	20 000 — 24 000	34
Конец 3мм 2500	3000	20 000 — 24 000	2
Гравер 30°x0,2 300	600	20 000 — 24 000	2

Для двухслойного пластика

Конец 3 мм	2000 г	12000	0,3
Гравер 30°x0.2	2000 г	20 000	0,3

Для акрила и полистирола

Конец 6 мм	1000 — 1300	10 000 — 12 000	3
Конец 3 мм	800 — 1000	12 000 — 16 000	1,5
Гравер 30°x0.2	300 — 500	18 000 — 20 000	0,30,6

Для ПВХ

Конец 6 мм	1500 — 2000	12000	8-10
Конец 3 мм	1500 — 2000	12000-15000	4-6

Инструмент для обработки пластика

использование дешевых фрез с низким качеством режущих кромок и канавок — одна из самых распространенных ошибок при фрезеровании пластика. При заточке инструмента крупными абразивами поверхности имеют высокую шероховатость. При обработке материалов с высокой абразивной способностью (МДФ, ДСП, металлы) микрополости на режущей кромке шлифуют за несколько проходов.

При фрезеровании мягких пластиков шероховатость фрезы «передается» на заготовку. Работа инструмента при некачественной заточке сопровождается выделением большого количества тепла. В результате стружка плавится и прилипает к фрезе. Поверхность изделия ворсистая и матовая.

Лучшим выбором для обработки пластмасс будут твердосплавные фрезы с полированной режущей кромкой без заусенцев и микроямок, а также инструменты из поликристаллического алмаза. Последний используется для обработки твердых пластиков. Существует несколько способов комплектации фрезы для пластика:

• Последовательное шлифование на нескольких кругах с разной шлифовкой с применением СОЖ.
• Акробатика. Эта обработка сглаживает неровности поверхности и увеличивает радиус режущей кромки.
• Нанесение износостойких покрытий. Одним из самых популярных покрытий является нитрид титана. Повышает твердость поверхности и снижает коэффициент трения.

Тип инструмента также влияет на тепловыделение в зоне резания. Для фрезерования пластика лучше всего подходят одно- и двухканальные фрезы с отводом стружки вверх.

Погружение и кромка реза

Фрезерование должно производиться при сверлении, так же как и при сверлении. Если торцевая поверхность не касается обрабатываемого материала, необходимо провести повторную регулировку. Из-за различия краев прохода качество обработки страниц разное. Рекомендуемые:

• фрезерование внутренних контуров выполнять по часовой стрелке;
• для фрезерования наружных контуров против часовой стрелки.

При фрезеровании с помощью этой системы сторона более низкого качества будет отрезана.

Важно! Чем глубже погружение, тем больше вероятность того, что он сломается. При высокой скорости фреза должна погружаться на минимальную глубину, а резка должна производиться за несколько проходов.

Резцы подбираются следующего вида:

• с углом 45 градусов из карбидных материалов – исключают появление вибраций, не смещают заготовки, легко добиться углов 90 градусов;
• трехсторонние дисковые – для решения уникальных задач отличаются высокой скоростью резания без перегрева зоны обработки;
• торцевые фрезы по форме отличаются от фрез шуруповертов, их используют для проделывания клиновидных пазов и Т-образных пазов, при зачистке швов пластиковых окон;
• с круглыми вставками — за счет большого количества режущих кромок время обработки сокращается, края канавок ровные с четкими линиями.

Пластики подразделяют в зависимости от устойчивости к высоким температурам:

• термопласт – обрабатывается на малых оборотах шпинделя, тщательно подобран режим резания: скорость подачи, охлаждение рабочей зоны;
• термопластик устойчив к нагреву и обрабатывается методом сухой покраски.

Для термопластов рекомендуется использовать одно- или двухзаходные фрезы. Термореактивные поверхности получаются более качественными при выборе четырехзаходного инструмента. Последний используется для изготовления деталей бытовой техники, корпусов электроприборов.

К реактопластам относят:

• карболит;
• на основе эпоксидной или карбамидной смолы;
• фенопласт;
• полиуретан;
• полиэфирный печатный материал;
• ДСВ.

К термопластам относят:

• ПВХ;
• полиэтилентерефталат;
• поликарбонат;
• полистирол;
• политетрафторэтилен.

Наиболее часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Для чего столько одинаковых фрез, но с разным количеством ножей (режущих граней, перьев)?

Однопружинный резец, одна режущая кромка или один режущий нож — это одно и то же, только каждый называет это как ему удобно. Эти фрезы, если они выполнены в виде граверов, позволяют сэкономить деньги на оснастке. Однако из-за малой подачи они не могут быть конкурентоспособны по сравнению с многолезвийными фрезами.

Их следует использовать, когда важно, чтобы стружка не прилипала. Часто алюминий режут спиральными фрезами с одной канавкой, поскольку эти фрезы имеют глубокую полированную губчатую канавку, но по скорости подачи они не конкурентоспособны с двух- или трехканавочными алюминиевыми фрезами, которые также имеют глубокую губчатую канавку (фрезы HSM).

Двухканавочные фрезы являются наиболее распространенным инструментом, который можно использовать для обработки различных материалов. Двухканавочные фрезы, окрашенные алюминием, также подходят для мягкой древесины

Фрезы по дереву доступны со стандартной шлифовкой (для твердых материалов) и со шлифовкой для обработки алюминия (фрезы HSM — высокоскоростная обработка алюминия). Стандартным шлифованием можно обрабатывать пластмассы, твердые, твердые и очень твердые породы дерева, а также бронзу, латунь и различные сплавы. Однако для мягкой древесины следует использовать алюминиевые фрезы из-за более острого шлифования углов.

Четырехлопастные фрезы следует применять для обработки металлов и всех твердых материалов, в том числе дерева, но нежелательно использовать их по мягкой и очень мягкой древесине. Четырехконтурный резак даст меньше щепы на твердой древесине и наибольшую эффективность с точки зрения конкурентоспособности. В случаях еще большей эффективности следует использовать четырехлезвийные фрезы «стружколом»

Вопрос 2. Можно ли пользоваться таблицей для резки пластиков, пластмасс, и других мягких материалов?

Да, конечно, данные максимально точно соответствуют акрилу, но и другие мягкие материалы также близки к этим данным по расчетным значениям. Но важно правильно установить глубину резания материала в зависимости от плотности, чтобы не повредить фрезу. Особенно серьезно нужно отнестись к температуре плавления пластмассы, пластмассы и станка, на котором они будут резаться. Чем профессиональнее станок (выше скорость разгона), тем меньше требований к охлаждению резака, чтобы он не нагревался и не расплавлял пластик.

Во избежание заусенцев при высоких оборотах шпинделя (выше 6000 об/мин) под фрезу следует подавать струю мыльной воды, углекислого газа под давлением, охлаждающей жидкости под давлением и т д. Это относится к легкоплавким материалам, таким как оргстекло, акрил и т д., при малых ускорениях (настройки машины).

Во избежание плавления пластика (сухая резка) на любительских станках, а также станках с малым ускорением плавление пластика следует резать при 6000 об/мин и даже при 3000 об/мин на шпинделе, с пропорциональным уменьшением подачи из таблицы выше в зависимости по количеству ножей. Когда скорость подачи близка к ускорению (настройки станка), материал не будет плавиться даже без подачи воды, газа или СОЖ

Максимальная глубина резания на слой (для нарезания канавок) — Z (D — диаметр фрезы в мм.)

• Мягкие породы дерева: сосна, ель, ольха, кедр, липа, осина, каштан, тополь, ДВП, МДФ: Z = 1,5 xD
• Твердая древесина: дуб, бук, вишня, береза, груша, яблоня, лиственница, платан, палисандр, фанера, модельный пластик: Z = 1 xD
• Твердый: орех, граб, ясень, акация, самшит, клен, рябина, кизил, фисташка, мербау, бамбук, мутания: Z = 0,6 xD
• Очень твердая древесина: орех, белая акация, амарант, ипе/лапачо, макассар, олива, ярра, ятоба, сукупира: Z = 0,5 xD
• Пенопласт: Пенополистирол, пенополиуретан, пенополистирол: Z = 4 xD
• Композиты: G-10, ПХБ на основе фенольных смол или углеродного волокна: Z = 0,5 xD
• Термопласт: Акрил, поликарбонат, ПВХ или ПЭВП: Z = 1 xD
• Цветные металлы: алюминий, медь, серебро (чистое/мягкое) или золото: Z = 0,2 xD
• Твердые цветные металлы: дюралюминий, латунь, бронза: Z = 0,15 xD
• Черные металлы: холоднокатаная сталь, нержавеющая сталь или карбид серебра: Z = 0,1 xD

  Примечание: данные относятся только к фрезам со стандартной насечкой (длина заточки = 3…4 диаметра фрезы) и с минимальной длиной хвостовика.

  Если у фрезы более длинная заточка или длинный хвостовик, значительно уменьшите количество реза на слой, что предотвратит поломку фрезы при большой глубине резания.

  Читайте также: Плазменная резка: по металлу, воздушная, машинная, ручная, ЧПУ, принцип работы, инверторная, ремонт станка

Ошибки, допускаемые начинающими:

1. Фреза большого диаметра используется при высоких скоростях вращения шпинделя.

   Например, четырехлезвийная фреза диаметром 8 мм используется при 24 000 об/мин при скорости подачи 4 000 мм/мин. По расчетным данным скорость подачи должна быть 18038 мм/мин. Конечно, дерево не металл, и это теоретически возможно, но только если вы хотите купить 4 фрезы вместо одной фрезы. А еще можно, если горелые пятна на светлой древесине вас не беспокоят при бешеном вращении фрезы

2. Переход в слой при резке древесины превышает критический.

   Внимательно следите за плотностью разрезаемой древесины и не превышайте критическую глубину Z (см список выше). Это критические значения, когда резец при легком затуплении уже будет обламываться. Если вам нравится всегда работать с новыми фрезами и у вас есть много лишних денег, вы можете работать с этими критическими режимами.

   Но если вы предпочитаете покупать дешевые китайские хрупкие фрезы, или работать фирменным инструментом, который после затупления хочется много раз затачивать, то с критическими резами в пласт работать нельзя. А чтобы обезопасить себя от приключений при резке разнородного материала, глубину резания в пласте лучше устанавливать не более половины диаметра фрезы при первых двух верхних проходах в пласт и менее половины диаметра фрезы в нижних глубоких перевалах. Но все это при условии, что материал не скалывается по краям.

   Если происходит выкрашивание, количество удаления в слой должно быть уменьшено до одной четверти диаметра фрезы или менее. Для нестандартных фрез с расширенной заточкой глубина слоя не должна превышать четверти диаметра фрезы и менее.

   На малых диаметрах фрезы 3,175 мм и меньше со слабыми бесщеточными двухполюсными шпинделями 1,5 — 2,2 кВт проблем с фрезерованием в слое в половину диаметра фрезы быть не должно. Однако при использовании фрез 8 мм со слабым двухполюсным шпинделем мощностью 2,2 кВт, при использовании фрез 6 мм со слабым шпинделем мощностью 1,5 кВт, а также при использовании фрез 4 мм с ювелирным шпинделем мощностью 0,8 кВт могут возникнуть проблемы, связанные с остановкой шпинделя и вкатывается.

   Материал. Если пожертвовать ресурсом фрезы в 3-4 раза, то необходимо увеличить скорость вращения шпинделя, нарушить расчетные формулы (прокаливание древесины на высоких скоростях до воспламенения и возгорания), а также уменьшить расчетную скорость подачи, или уменьшить глубину съема в пласт до 1 мм и пожертвовать временем на фрезеровку заготовки.

   При частом использовании фрез диаметром 8 и более «мм» смените шпиндель на более мощный бесщеточный (например, 3 кВт), на мощные шпиндели со щетками или на простой недорогой асинхронный корпусной двигатель, например, 2850 об/мин при мощности до 1 (1,5) кВт.

   Благодаря правильно настроенному преобразователю эти двигатели обеспечивают максимальную мощность до 6000 об/мин, что несравнимо со скудной мощностью высокоскоростных бесщеточных шпинделей на низких скоростях. Если анкер хорошо отцентрирован, установлены качественные подшипники, то это лучший доступный вариант при работе фрезами большого диаметра, от 8 мм.

   Проблема с использованием фрез большого диаметра на слабых двухполюсных китайских, итальянских и т.п шпинделях заключается в том, что при снижении скорости шпинделя вдвое мощность шпинделя уменьшается вдвое. Например, если используется шпиндель мощностью 3 кВт при 24000 об/мин, то при 6000 об/мин у него на валу всего 750 Вт. Единственным выходом из этой ситуации может быть использование четырехполюсных двигателей и выше.

3. Отсутствие концепции углового и линейного ускорения Каждая машина способна работать с определенными максимальными настройками линейного и углового ускорения. Эти ускорения задаются в программе управления станком, пультом или стендом. Как правило, ШВП начинают выходить из строя под нагрузкой, если ускорения превышают 350 мм/сек.кв. Хобби-машины обычно едва тянут ускорение в 250мм/сек.кв.

   Реечные станки работают тихо при ускорении 600мм/кв.кв., а лучшие образцы реечных станков с шаговыми двигателями могут работать при 1000мм/кв.кв. Большое заблуждение новичков в том, что скорость 3D рельефного шлифования очень сильно зависит от горизонтальной подачи. Из-за большого количества перепадов высот скорость обработки 3D-рельефа в основном зависит от параметров максимального ускорения машины.

   Если, например, вы делаете панели на любительском станке, то с той же подачей, например, 3000мм/мм, но ускорение на любительском станке 200мм/сек.кв, а на профессиональном станке на рельсах 800мм/кв.кв. — работа на профессиональном станке будет выполнена в 3 раза быстрее, чем при той же подаче 3000 мм/мм на любительском станке. И что не менее важно, при 3D шлифовке панелей полностью идентичный резак прослужит в 3 раза дольше на правильно настроенном профессиональном станке, чем на любительском.

4. Резка толстой заготовки очень тонкой фрезой Существуют стандартные требования к экономичному и конкурентоспособному использованию фрез для резки материала определенной толщины. См таблицу требований ниже.

Пазовый рез, нормы (для фрез со стандартной длиной заточки)

диаметр фрезы (прямой или шаровой) или хвостовик конусной:

• 0,5мм — срез не более 2мм в глубину
• 1 мм — пропил не более 4 мм в глубину
• 2мм — пропил глубиной не более 8мм
• 3мм — пропил не более 12мм в глубину
• 3,175 мм — глубина пропила не более 12,7 мм
• 4мм — пропил не более 16мм в глубину
• 4,75 мм — глубина пропила не более 20 мм
• 5 мм — глубина пропила не более 22 мм
• 6 мм — глубина пропила не более 24 мм
• 6,35 мм — глубина пропила не более 25 мм
• 8 мм — глубина пропила не более 32 мм
• 9,5 мм — глубина пропила не более 35 мм
• 10мм — пропил глубиной не более 40мм
• 12 мм — пропил глубиной не более 50 мм
• 12,7 мм — глубина пропила не более 60 мм
• 16мм — пропил глубиной не более 90мм

Примечание: если вы слышите вой фрезы, значит нарушены режимы, есть сильное отличие от стандартов фрезерования, фреза слишком тонкая, либо фреза затупилась — все это угрожает подшипникам вашего шпинделя и саму фрезу, т.к на фрезе будут отклеившиеся лезвия от удара о заготовку. При использовании фрез с расширенным шлифованием уменьшайте количество съема на слой в 4 и более раз до тех пор, пока не уменьшится визг фрезы.

Когда фрезерование не требуется, а выполняется простая резка материала (нарезка) без необходимости блестяще заточенной кромки, следует использовать «стружколомы» или «фрезеры». Это снижает трение фрезы о заготовку, уменьшает стук фрезы, уменьшает детонацию и предотвращает поломку фрезы на большой глубине при большом количестве остаточной стружки в канавке реза.

Подача

Понятие подачи аналогично глубине. Подача при фрезеровании, как и при любой другой операции по обработке металлических заготовок, считается важнейшим параметром. Стойкость используемого инструмента во многом зависит от подачи. К особенностям этого свойства можно отнести следующие моменты:

1. Какова толщина материала, удаляемого за один проход.
2. Производительность используемого оборудования.
3. Возможность черновой или чистовой обработки.

Довольно распространенным понятием можно назвать одно кормление на зуб. Этот показатель указывается производителем инструмента, зависит от глубины резания и конструктивных особенностей изделия.

Как упоминалось ранее, многие индикаторы режимов резки взаимосвязаны. Примером может быть скорость резания и подача:

1. При увеличении скорости подачи скорость резания снижается. Это связано с тем, что при съеме большого количества металла в проходе значительно возрастает осевая нагрузка. Если выбрать высокую скорость и подачу, инструмент быстро изнашивается или просто ломается.
2. При уменьшении скорости подачи увеличивается и допустимая скорость обработки. При быстром вращении фрезы можно значительно улучшить качество поверхности. Во время чистового фрезерования выбирают минимальное значение подачи и максимальную скорость; с помощью определенного оборудования можно получить практически зеркальную поверхность.

Довольно распространенным значением подачи можно назвать 0,1-0,25. Этого вполне достаточно для обработки самых распространенных материалов в различных отраслях промышленности.

Как зажимать заготовку

При размещении на столе с механическими зажимами заготовка ведет себя по-разному в зависимости от твердости. Небольшое превышение силы фиксации приводит к деформации мягкого пластика. После снятия нагрузки размеры готовой детали не будут соответствовать указанным. В жестком пластике часто образуются трещины. Поэтому при установке заготовки лучше глушить, чем вдавливать.

Резка и фрезеровка пластиковых листов чаще всего осуществляется на вакуумном столе. Такой способ установки исключает смещение и деформацию заготовки. Мелкие предметы часто фиксируют на двухсторонний скотч. Для предотвращения горизонтального смещения их устанавливают не на стол, а в кондуктор. В нем предварительно фрезеруется паз небольшой глубины по форме заготовки.

Требования к высокоскоростным бесщёточным шпинделям при обработке древесины

Чтобы фреза не застряла в материале, используйте правильные шпиндели:

• фрезы до Ф4мм — шпиндели 0,8кВт, 1,2кВт с цангами ER11, ER16
• фрезы до Ф6мм — шпиндели 1,5кВт с втулкой ER16
• фрезы до Ф8мм — шпиндели 2,2кВт с цангой ER20
• фрезы до Ф10мм — шпиндели 3кВт с цангами ER20, ER25
• фрезы до Ф12мм — шпиндели 4,5кВт с цангами ER25, ER32
• фасонные фрезы — шпиндели 6кВт с цангами ER32, ER40, или обычные асинхронные двигатели для домашнего использования на 1 — 1,5кВт через правильно сконфигурированный преобразователь

Обработка мягких материалов на фрезерном станке имеет следующие особенности:

• Режимы резания выбираются таким образом, чтобы исключить возможность перегрева заготовки. Мягкие материалы, полученные методом литья, не выдерживают высоких температур. Оптимальная скорость вращения шпинделя подбирается опытным путем для каждого типа заготовки.
• СОЖ не требуется, только стружка удаляется из зоны резания сжатым воздухом.
• Прочные пластмассы обрабатываются инструментами с алмазным покрытием. Обычные фрезы быстро приходят в негодность из-за вязкого материала в заготовке.
• Инструменты различаются по типу обработки. Для сквозных отверстий рекомендуется использовать фрезы с отводом стружки вниз. Отличить можно визуально — должна быть левая спиральная канавка. При работе фрезами заготовка прижимается к столу, что исключает возможность возникновения вибраций.
• Пластик достаточно прочный материал, но быстрое движение фрезы приводит к появлению трещин на поверхности.
• Качество обрабатываемой поверхности зависит от выбранного инструмента. Готовым изделиям придается определенная шероховатость, они бывают матовыми или с зеркальным эффектом.

Фрезерование пластика происходит в разных режимах даже с одним и тем же материалом. Вязкость полученной заготовки практически разная для каждой новой партии. Скорость шпинделя станка с ЧПУ необходимо регулировать несколько раз за смену. Контроль качества изготовленной детали осуществляется в конце цикла. Изделия с заусенцами, оплавленными деталями, сколами в канавках, трещинами от избыточного давления подлежат дефектовке.

Фрезерование мягких изделий делится по способу проведения реза:

• Форма.
• Конец.
• Конец.
• Гравюра.

Гравировка используется для создания выпуклых изображений на поверхности заготовки. Фасонное фрезерование пластмасс осуществляется цилиндрическим или плоским инструментом. Используется для получения сложных профилей.

Таким методом изготавливают:

• шестерни;
• зубы;
• спиральные детали.

Для получения матриц широко используется фасонное фрезерование. Сложность реза при обработке заключается в сочетании в изделии дуговых окружностей и прямых линий. Резак проходит путь за несколько оборотов и повторяет пройденный путь для удаления волос.

Концевое фрезерование пластмасс используется там, где требуется получить точные размеры следующих типов:

• следы;
• выступ;
• следы;
• углубления;
• наклонные плоскости и наклонные кромки.

Торцевое фрезерование пластика выполняется как черновая обработка поверхности заготовки. Наиболее важные крупные детали получают ровный срез уже при первом проходе инструмента, иногда качество близкое к идеальному.

Как выбрать режим на практике?

Как уже было сказано ранее, в большинстве случаев технологические карты разрабатывает специалист, а мастеру остается лишь правильно выбрать инструмент и задать заданные параметры. Кроме того, мастер должен учитывать состояние техники, так как лимиты могут привести к поломкам. При отсутствии технологической карты режимы фрезерования приходится выбирать самостоятельно. Расчет режимов резания при фрезеровании производится с учетом следующих моментов:

1. Тип используемого оборудования. Примером может служить случай резания при фрезеровании на станках с ЧПУ, когда из-за высоких технологических возможностей устройства могут быть выбраны более высокие параметры процесса. На старых машинах, введенных в эксплуатацию несколько десятков лет назад, выбирают меньшие параметры. В момент определения правильных параметров учитывается и техническое состояние оборудования.
2. Следующим критерием выбора является тип используемого инструмента. При изготовлении фрез могут использоваться разные материалы. Например, версия HSS подходит для резки металла на высоких скоростях резания, фрезы с твердым наконечником предпочтительно выбирать, когда необходимо выполнять фрезерование твердого сплава с высокой подачей. Важны также угол резания лезвия, а также диаметральный размер. Например, по мере увеличения диаметра режущего инструмента скорость подачи и скорость резания уменьшаются.
3. Тип обрабатываемого материала можно назвать одним из важнейших критериев выбора режима резки. Все сплавы характеризуются определенной твердостью и степенью обрабатываемости. Например, при работе с мягкими цветными сплавами можно выбирать более высокие скорость и подачу, в случае с закаленной сталью или титаном все параметры снижаются. Важным моментом является то, что фрезу выбирают не только с учетом условий резания, но и типа материала, из которого изготовлена ​​заготовка.
4. Режим резки выбирается в зависимости от поставленной задачи. Примером является черновая и чистовая резка. Для черного характерна большая подача и маленький показатель скорости обработки, для чистовой – все наоборот. Для достижения дорожек и других технологических зазоров показатели подбираются индивидуально.

Как показывает практика, в большинстве случаев глубина резания при черновой обработке разбивается на несколько проходов, а чистовая — только на один. Для разных продуктов можно использовать таблицу режимов, что значительно упрощает задачу. Также существуют специальные калькуляторы, автоматически рассчитывающие требуемые значения по введенным данным.

Таблица: скорость резания материалов

Материал	Скорость (метры в минуту)
Алюминий	от 200 до 400
Латунь	от 150 до 300
Бронза	от 100 до 150
Бакелит	от 50 до 100
ПВХ	от 100 до 200
Термопласт	от 300 до 500
Различные виды древесины	от 300 до 500
Нержавеющая сталь	от 50 до 90

В таблице приведены общие значения для большинства станков, но они могут выходить за указанные пределы в зависимости от модификации фрезерных станков и свойств материала. Например, фанера имеет меньший показатель жесткости, чем древесина, поэтому стандартные скорости не подойдут.

Выбор режима в зависимости от материала

Все материалы характеризуются определенными эксплуатационными характеристиками, которые также необходимо учитывать. Примером может служить фрезерование бронзы, которое осуществляется при скорости резания от 90 до 150 м/мин. В зависимости от этого значения выбирается скорость подачи. Изделия из стали ПШ15 и нержавеющей стали обрабатываются другими показателями.

При рассмотрении типа обрабатываемого материала акцент делается также на следующие моменты:

1. Твердость. Твердость – важнейшее свойство материалов. Он может варьироваться в широких пределах. Слишком большая твердость делает деталь прочной и долговечной, но это усложняет процесс механической обработки.
2. Степени обрабатываемости. Все материалы характеризуются определенной степенью обрабатываемости, которая также зависит от пластичности и других показателей.
3. Применение технологии благоустройства.

Довольно распространенный пример – закалка. Эта технология предполагает нагрев материала с последующим охлаждением, после чего показатель твердости значительно увеличивается. Также часто выполняются ковка, закалка и другие процедуры по изменению химического состава поверхностного слоя.

В заключение отметим, что на сегодняшний день можно найти только большое количество различных технологических карт, которые достаточно скачать и использовать для получения необходимых деталей. При их оценке учитывают тип материала заготовки, тип инструмента, рекомендуемое оборудование. Самостоятельно разработать режимы резания достаточно сложно, и нужно делать предварительную проверку выбранных параметров. В противном случае возможно повреждение как инструмента, так и используемого оборудования.