OPTIMÁLNÍ PARAMETRY PRO OBRÁBĚNÍ MATERIÁLŮ NA BÁZI HLINÍKU POMOCÍ CNC SYSTÉMŮ STEPCRAFT.

V následujícím textu si shrneme základní informace týkající se obrábění materiálů na bázi hliníku s CNC systémy STEPCRAFT D-Serie. Přečtení a respektování následujících informací Vám pomůže předejít zásadním chybám během sžívání se s cnc systémem STEPCRAFT, dosáhnutí prvních uspokojivých výsledků a získání zkušeností které využijete při hledání nejoptimálnějšího nastavení právě pro Váš konkrétní případ.


Hliník patří vzhledem k množství faktorů které je potřeba při jeho obrábění zohlednit, mezi materiály, které kladou na obsluhu stroje o trochu vyšší nároky a to zejména při nastavování řezných podmínek kdy je potřeba zohlednit následující:

 

1)parametry nástroje (materiál nástroje, geometrii nástroje,..)

2)parametry obrábění (otáčky, rychlost posuvu, velikost úběru třísky,..)

3)parametry materiálu (rozměry, upnutí, přimazávání a chlazení, odvod třísek,..)


TYPY HLINÍKU

 

Hliník se jako takový dělí do několika skupin. V našem případě, tzn při reálném CNC obrábění našeho druhu se nejčastěji budeme setkávat s označením hliníku 5052, 6061,7075

 

7075

 

Tento typ hliníku je velmi tvrdý a používá se nejčastěji pro konstrukční účely. Pokud chcete frézovat tento typ hliníku, je potřeba nastavit velmi malý úběr třísky a nízkou posuvnou rychlost. Lidově řečeno, tento materiál se obrábět dá, avšak na stroji typu D-Serie se bude jednat o velmi zdlouhavý proces.


5051

 

Tento typ hliníku má opačné vlastnosti než 7075. Jedná se o dostatečně silný a odolný materiál pro loďařský průmysl a výrobu odlitků často velmi komplikovaných tvarů. Dík tomu že je tento typ hliníku znatelně měkčí lze teoreticky snáze obrábět. V praxi však i při použití jedno-spirálové frézy má tento materiál tendenci stát se plastickým a začít se zachytávat/napalovat na špičce obráběcího nástroje. Nástroj je tak enormně zatěžován, přestává být vyvážený, může začít vibrovat a následně se zlomit. Z těchto důvodů nedoporučujeme jeho obrábění bez přimazávání.


6061

 

Posledním probíraným typem hliníku je typ 6061. Jedná se o typ který je vlastnostmi někde mezi předchozími dvěma typy, což z něj činí pro naše účely nejideálnější volbu pro obrábění frézováním na CNC systémech STEPCRAFT. Tento materiál lze sehnat jak ve formě desek, tak i ve formě profilů/plných profilů a následující text týkající s optimálních parametrů obrábění hliníku je vztažen právě k tomuto 6061.


 

FRÉZOVACÍ NÁSTROJ


V našem případě je ideálním frézovacím nástrojem stopková čelní fréza. U čelních fréz by obecně mělo platit, že čím větší počet spirál a břitů tím menší úběr na zub a tím lépe pro výsledný povrch. V našem konkrétním případě (frézování na CNC systémech STEPCRAFT) to však není tak úplně pravda. Vzhledem k tomu, že klasická průmyslová CNC určená pro obrábění kovů, jsou stavěna jako velké a enormně těžké stroje s vysokými výkony frézovacích vřeten, jejich nástroje většinu obrábění realizují při 4000 ot/min. V případě CNC systémů STEPCRAFT se pracovními otáčkami pohybujeme v rozsahu 10.000-30.000 ot/min, což je důvod proč namísto více-spirálových fréz volit jedno-břité, případně dvou-břité nástroje.


MATERIÁL NÁSTROJE


Čelní frézy
jsou obvykle vyrobeny buď z rychlořezné oceli (HSS) nebo karbidu. I přesto, že v souvislosti s obráběním kovů pravděpodobně častěji uslyšíte o HSS, volte vždy frézy karbidové/s karbidovou úpravou. HSS frézy jsou totiž optimalizovány pro běžné otáčky a tak v otáčkách při kterých obrábíme my nedosahují zdaleka takových výsledků, kvality a životnosti jako frézy karbidové.


POČET SPIRÁL


Pokud budete vycházet se standardních parametrů udávaných kalkulačkami pro CNC nástroje, vyjde Vám, že optimální nastavení nástroje o průměru 3,175mm je 4-spirálová fréza a pracovní otáčky 3850 ot/min. Vzhledem k tomu, že takto „nízko-otáčkové“ obrábění je na našich systémech nereálné, je potřeba podmínky přizpůsobit a to následovně:


Pokud nástroj pracuje při 3850 ot/min a konstantní rychlosti posuvu, udělá za minutu 3850 x 4(počet břitů) = 15.400 záběrů do řezu


Pokud nástroj pracuje při 12.000 ot/min a konstantní rychlosti posuvu, udělá za minutu 12.000 x 4(počet břitů) = 48.000 záběrů do řezu (nástroj se začne přehřívat a zkrátí se jeho životnost)


Pokud nástroj pracuje při 12.000 ot/min a konstantní rychlosti posuvu, přičemž snížíme počet jeho břitů ze 4 na 1, udělá za minutu 12.000 x 1(počet břitů) = 12.000 záběrů do řezu


Pokud nástroj pracuje př 12.000 ot/min a snížíme počet břitů ze 4 na 2, udělá za minutu 12.000 x 2(počet břitů) = 24.000 záběrů do řezu


Pokud zvýšíme otáčky na 15.500 ot/min , zanecháme stejnou rychlost posuvu a snížíme počet jeho břitů ze 4 na 1, udělá za minutu 15.500 x 1(počet břitů) = 15.500 záběrů do řezu (stejně jako 4 zubový při 3850 ot/min)


UCHYCENÍ OBRÁBĚNÉHO MATERIÁLU


PRACOVNÍ STŮL


Vhodné a hlavně pevné uchycení obráběného materiálu na pracovním stole je jednou ze základních nezbytností. Systém STEPCRAFT je ve standardní verzi vybaven stolem z potažené HPL. Tento stůl, doplněný o přítlačné trámce je vhodný pro obrábění deskových materiálů. V případě že se chystáte obrábět materiál jiného tvarového charakteru, je výhodnější použít ALU-T slot pracovní stůl a kompatibilní upínací doplňky, mezi které v případě obrábění hliníku patří zejména samocentrovací svěrák příp. jednotka postřiku frézovacího roztoku

 

PODKLADOVÁ DESKA


Pokud se chystáte obráběný materiál dělit frézováním, vložte mezi pracovní stůl stroje a spodní stranu obráběného materiálu vhodnou podkladovou desku. Je potřeba aby tato deska byla rovná a tloušťkově egalizovaná. V opačném případě se nerovnosti podkladové desky mohou přenášet na obráběný materiál a to obzvláště pokud obrábíte deskovinu menších tlouštěk. Podkladová deska vám umožňuje při dělení frézováním nastavit celkovou hloubku frézování o 0,1 mm větší než je tloušťka materiálu. To oceníte obzvláště při rozfrézovávání ne zcela rovné deskoviny na jednotlivé dílce a to obzvláště, pokud v CAM programu preferujete nastavení pracovního počátku-nulové výšky Z na horní plochu materiálu.

Jako podkladová deska se nejčastěji používá MDF či DVD, avšak stejně tak lze použít i plexisklo a jiné plošné materiály.


PRACOVNÍ JEDNOTKA

 

VOLBA PRACOVNÍ JEDNOTKY PRO FRÉZOVÁNÍ HLINÍKU

 

Volba pracovní jednotky pro obrábění hliníku, je odvislá zejména od množství času po který se chcete věnovat obrábění hliníku resp. neželezných kovů a množství času po který chcete obrábět ostatní materiály. Pokud máte v plánu CNC systém využívat pro obrábění hliníku z více než 35% času, pravděpodobně pro Vás bude připadat v úvahu volba mezi DC bezkomutátorovým frézovacím vřetenem HF500. Toto vřeteno má výkon 500W a vyniká softwarovým řízením a udržováním otáček (rozsah 5.000-20.000 ot/min) a frézovací jednotkou MM-1000, s AC komutátorovým motorem (po cca 100-150h provozu potřeba výměnit uhlíky) o výkonu 1050W a softwarovým řízením otáček (rozsah 4.000-25.000 ot/min)

 

VOLBA PRACOVNÍ JEDNOTKY PRO PŘÍLEŽITOSTNÉ FRÉZOVÁNÍ HLINÍKU

 

V případě že chcete hliník obrábět jen okrajově a primárně se zaměřit na materiály na bázi dřeva, doporučujeme zvažovat mezi AMB1050-P s AC komutátorovým motorem (po cca 100-150h provozu potřeba vyměnit uhlíky) o výkonu 1050W a softwarovým řízením otáček (rozsah 10.000-25.000 ot/min) a STEPCRAFT MM-1000 s AC komutátorovým motorem (po cca 100-150h provozu potřeba vyměnit uhlíky) o výkonu 1000W s manuálním řízením otáček (rozsah 4.000-25.000 ot/min)



ODVOD TŘÍSEK


Jednou z nejklíčovějších věcí při obrábění hliníku, je odvod třísek/špon z místa řezu! Obzvláště důležité je to při frézování hlubokých úzkých drážek jelikož třísky/špony padající před nástroj následně znovu frézujete, napalují se na nástroj a ve finále vedou k rozvibrování a prasknutí nástroje nebo jeho zastavení/zaseknutí se ve frézované drážce.


Pro odvod třísek/špon můžete použít originální kompatibilní odsávací adaptér STEPCRAFT. Nebudete-li mít dostatečně silný odsavač aby vytáhl třísky i ze spodních částí frézovaných kanálů, bude pro Vás pravděpodobně optimálnějším řešením použít vzduchovou trysku připojenou na rozvod tlakového vzduchu(kompresor). V takovém případě se snažte udržovat nízký, konstantní proud vzduchu směřující na nástroj. Tím docílíte ideálního odstraňování třísek a jednak i částečného chlazení místa řezu.


SOFTWARE NASTAVENÍ


Po mnoha zkouškách jsme ve STEPCRAFT dospěli k doporučení následujícího nastavení pro obrábění hliníku na CNC systémech D-Serie:


Rychlost zápichu 5 mm/s (Plunge rates)

Přísuv po rampě 1“ (1“ ramp)



MM-1000/AMB1050

 

nástroj: 3,175mm jednospirálová

posuv do řezu(feed rate): 20mm/s

hloubka zanoření(pass depth): 0,5mm

otáčky: 13.000-16.000 ot/min (pozice otočného ovladače č.4)



HF-500


nástroj: 3,175mm jednospirálová

posuv do řezu(feed rate) 25 mm/s

hloubka zanoření(pass depth) 0,4 mm

otáčky 13.000 ot/min



OFFLINE VERZE ČLÁNKU:

 

 

Stepcraft D-Serie optimální parametry pro obrábění materiálů na bázi hliníku