Selles artiklis kasutatakse sõna "ots" kõigi CNC-freesi lõikepindade kohta. Tööstuses võidakse erinevat tüüpi otsi nimetada otsteks, bittideks, otsfreesideks, lõikuriteks või puurideks (kui nimetada vaid mõnda). Mõned neist nimetustest sobivad teatud otste jaoks paremini, kuid selguse huvides nimetatakse neid kõiki selles artiklis ühiselt "otsteks".
CNC-freesil materjalide valimisel tuleb arvestada ka muude teguritega peale soovitud lõpptulemuse. Frees mõjutab erinevaid materjale mitmel moel, olenevalt kasutatavast otsast ja masina sätetest. Materjal mõjutab freesi ennast, eriti kasutatavat otsa. Mittestandardse materjaliga töötamise otsustamisel on oluline mõista saadaolevaid materjalivalikuid ja osata teha ennustusi teadaolevate materjalide käitumise põhjal.
Woods
CNC-freesil töötlemiseks on saadaval palju puiduliike ja nende omaduste varieeruvust ei tohiks alahinnata. Need erinevad muuhulgas kõvaduse, sitkuse, jäikuse ja tiheduse poolest. Kogu puit on aga looduslike polümeeride tselluloosi ja ligniini komposiit, mis sisaldab teatud koguse mahla või vaiku.
Oluline on meeles pidada, et puidu omadused muutuvad koos niiskusesisaldusega. Üldiselt muudab niiskus puitu pehmemaks, paindlikumaks, tihedamaks ja kleepuvamaks. Freesidega kasutatavat puitu tuleks alati hoida kuivas keskkonnas ja lõigata kuivana.
Pole üllatav, et erineva omadustega puit sobib CNC-freesis kasutamiseks üsna ideaalselt. Puidul on tavaliste terasest freesiotstega võrreldes madalam kõvadus, seega kulub masin vähe. Puidul on ka väga madal venivus, mistõttu eemaldatud puit puruneb väikesteks laastudeks, mida on lihtne tööpiirkonnast välja visata või tolmuimejaga ära viia, mis võimaldab otsal suhteliselt jahedana püsida.
Puiduliigid
• Okaspuud: mänd, seeder, kuusk.
• Lehtpuud: tamm, vaher, kirss, pähkel.
• Töödeldavad puiduliigid: vineer, MDF (keskmise tihedusega puitkiudplaat), puitlaastplaat.
MÄRKUS: Operaatorid peaksid tihedama või kõvema puidu puhul arvestama materjali eemaldamise määrade vähendamisega vastavalt.
Komposiitlaminaadid ja vineer
Materjali mis tahes meetodil lõikamisel tuleb kõigepealt arvestada materjali purunemismehhanismiga. Lamineeritud komposiitide (nt süsinikkiust kiht, mõned klaaskiud ja vineer) puhul on purunemismehhanismiks, millega tuleb arvestada, kihtide delaminatsioon. Seda saab testida materjali mis tahes serval, proovides serva lahti kangutada ja jälgides tekkinud prao käitumist:
1. Pragu levib pinnale alati lühimat teed pidi – kihtidevaheline purunemine.
2. Pragu levib lehe tasapinnale – purunemine delaminatsiooni teel.
Materjali puhul, mis puruneb delaminatsiooni tõttu, on tõenäoline, et servad freesimise ajal vertikaalselt rebenevad ja painduvad. Selle vältimiseks on soovitatav kasutada surveotsa.
Surveots ühendab endas ülemises osas allapoole suunatud spiraalse lõikeserva ja altpoolt ülespoole suunatud spiraalse lõikeserva. See tähendab, et lõigatava materjali ülemine ja alumine pind surutakse lõikamise ajal keskpunkti poole, mis võimaldab materjali survetugevusel vastu seista selle nõrkusele pragude avanemisel pinge all.
Pidage meeles, et surveotsad lükkavad eemaldatud materjali külgsuunas välja, mitte üles ega alla, seega saab materjali eemaldada ainult mööda avatud serva.
Komposiitide tüübid
• Klaaskiud: tugevdatud plastik.
• Süsinikkiud: kõrge tugevuse ja w8 suhe.
• Fenoolne: Kuumuskindel, vastupidav.
Meeles pidama et kahe lõikesuuna vaheline survetsoon otsas peab olema teie materjali keskel.
- Teie komposiidi komponente tuleks vaadelda nii koos kui ka eraldi.
- Kui komposiidi maatriks on polümeervaik, siis rakendage seda tüüpi plastikule vastavaid kaalutlusi.
- Kui komposiit sisaldab abrasiivseid kiude või osakesi, kasutage kulumise vähendamiseks sobivalt karastatud freesi otsa ja jahutamist.
Plastist
Vaht
CNC-freesimiseks on saadaval polümeervahud, mille eeliseks on see, et need ei tekita otsas märgatavat kulumist, võimaldades samal ajal luua keerukaid kujundeid kohandatud pakendamiseks, esteetika, katsegeomeetria või madala riskiga praktikate jaoks. Nende materjalide iseloomulikuks omaduseks on madal nihketugevus, mis võimaldab neid kiiresti ja lihtsalt lõigata.
Nende materjalide valimisel, kui vahu tõmbetugevus on isegi nihketugevusest madalam, võivad puhtalt lõigatud laastude asemel tükid rebeneda. Samuti on võimalik, et suhteliselt tugeva ja elastse vahu tükid rebenevad ja freesi otsa ümber keerduvad.
Haruldaste vahtmaterjalide puhul, millega see oht kaasneb, veenduge, et kasutate agressiivsete kanalite ja kõrge pöörete arvu juures teravaid lõikeotsi, mitte abrasiivseid ega madalaid otsi. Jäikade vahtmaterjalide deformeerumise vältimiseks võib lõikamise asemel siiski hõõrduda.
Pehmed plastid
Pehmeid plaste (nagu madaltihedusega polüetüleen) defineeritakse suhtelise mõõdu järgi: need on polümeerid, mis lõikamisel tekitavad "lokke" ehk väga pikki laaste. See tähendab, et nad on vähem kõvad ja tõenäoliselt painduvamad. Pidage meeles, et pehmemal plastil on tõenäoliselt ka madalam sulamistemperatuur ja see kaotab kuumal ajal lõigates paindudes mõõtmete tolerantsi. Seda kalduvust saab vähendada jaheda ümbritseva temperatuuri, ventilaatorite ja madalate lõigetega. Vähema soonte või vähem agressiivsete kanalitega lõikeots võib vähendada pikkade lokkide kinnikiilumisest tingitud probleeme.
Kõvad plastid
Kõvad plastid (nagu polümetüülmetakrülaat) on defineeritud suhtelise mõõdu järgi: lõikamisel tekivad neilt lühikesed, katkiste otstega laastud. See tähendab, et need on jäigemad ja neid saab lõigata vähem agressiivselt kanalitega otstega, kuna väiksemate osakeste eemaldamine peaks olema lihtsam. Ülekuumenemine võib aga siiski kergesti probleemiks osutuda.
Kõvad plastid deformeeruvad ülekuumenemisel vähem, kuid võivad lõikepinnal sulada või laguneda, põhjustades kõrbenud plastmaterjali kogunemist freesi otsa ja takistades selle lõikamist. Selle kalduvuse vähendamiseks kasutage jahedat ümbritsevat temperatuuri, ventilaatoreid ja madalaid lõikeid.
Plastide tüübid
• Akrüül: Läbipaistev, värviline, tugev.
• Polükarbonaat: Kõrge löögikindlus, läbipaistev.
• PVC (polüvinüülkloriid): vastupidav, mitmekülgne.
• HDPE (kõrge tihedusega polüetüleen): kerge, niiskuskindel.
Metallid
Enamikul juhtudel on ainus metall, mida freesiga lõigata, alumiinium. Mõned kõrge ränisisaldusega alumiiniumisulamid on väga kõvad ja neid tuleks kasutada ainult freespinkides.
Alumiinium tekitab tavaliste otstega lõigates pikki lokke, mis sageli põhjustab kinnikiilumist, kui suurt vahet pole saadaval. Kui alumiiniumi tuleb lõigata väikese tolerantsiga, tuleks kasutada spetsiaalset laastumurdja otsa. Sellisel otsal, mille omadused jäävad abrasiivsete ja mitmesoonega lõikeotsade vahepeale, on "teemant" romboeedriline pinnamuster, mis takistab ühel lõikepinnal kogu lõikepöörde ajal kokku puutumast suure hulga materjaliga, purustades seeläbi eemaldatud materjali paljudeks eraldi laastudeks.
Pidage meeles, et metalli kõvadus ja difusioonjahtumine sõltuvad ümbritsevast temperatuurist ning seetõttu võivad teie freesi õiged sätted muutuda, kui teie tööruumi temperatuuri ei kontrollita. Kuumuse tekkides kulub ots pehmenemise tõttu kiiremini ja metalli pind muutub venivamaks, mis põhjustab puhaste ja täpsete lõigete asemel "määrivat" deformatsiooni. Lõigake suhteliselt aeglaselt ja kasutage jahutusventilaatoreid.
Harvadel juhtudel võib freesida ka muid metalle peale alumiiniumi.
- Mõned messingisulamid on piisavalt pehmed, et neid saaks äärmise ettevaatusega freesida, valige väga kõvad otsad ja spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud CNC-rajad.
- Teoreetiliselt saab freesida ka väga pehmeid metalle, näiteks puhast vaske, kulda või pliid.
- Tiheda ja hästi vormitava materjali, näiteks pehmete puhaste metallide puhul valige agressiivsed lõikeotsad, millel on vähe sooneid.
- Tiheda ja hästi vormitava materjali, näiteks pehmete puhaste metallide puhul valige agressiivsed lõikeotsad, millel on vähe sooneid.
Metallide tüübid
• Alumiinium: Kerge, korrosioonikindel.
• Messing: Dekoratiivne, kergesti lõigatav.
• Teras: Tugev, vastupidav.
• Vask: Juhtiv, pehme.
Kivi ja keraamika
Väga jäikaid, kõvasid ja madala sitkusega materjale, nagu settekivi ja tavalist keraamikat (graniit, liivakivi, plaat), saab freesida kõvade abrasiivotsadega.
Need otsad on sageli valmistatud metallist, millesse on abrasiivina sisse põimitud teemantosakesed. Väga madala sitkusega plaatide puhul võib sobida HSS-ist või karbiidist valmistatud madal, tihedalt soontega või laastumurdjaga ots.
Üldiselt kasutatakse nende materjalide jaoks CNC-freese, kui on vaja reljeefseid detaile või keerukaid servamustreid. Kivi- ja keraamiliste materjalide kõrge kõvaduse ja madala soojusjuhtivuse tõttu tekib palju soojust ning pinna ja eemaldatud osakeste kaudu juhitakse seda väga vähe ära. See tähendab, et kuumuse kogunemine freesi otsa on suur probleem. Soovitatav on otsene vesijahutus.
Kivi ja keraamika tüübid
• Marmor: Elegantne, suhteliselt pehme.
• Graniit: Kõva, vastupidav.
• Keraamilised plaadid: kõvad, rabedad.
CNC-freespinkide projektides soovitud tulemuste saavutamiseks on õige materjal ülioluline. Igal materjalil on ainulaadsed omadused ning see nõuab spetsiifilisi tööriistu, kiirusi ja tehnikaid. Selles juhendis kirjeldatud parimate tavade järgimine aitab teil oma CNC-freespinki maksimaalselt ära kasutada.
