Schneiden von Aluminium mit einem CNC–Fräser: Der Leitfaden für Bastler – Machen Sie es aus Metall

Als ich meinen ersten Fräser in der Garage meines Vaters baute, war ich wirklich aufgeregt, alle möglichen Dinge mit Kunststoff und Aluminium herzustellen. Ich ging zur Schule für die Bearbeitung, und ich arbeitete in Geschäften mit einigen ziemlich High-End-CNCs.

Nach dem vierten geschnappten Schaftfräser dämmerte mir etwas:

Router sind ganz andere Tiere.

Lassen Sie mich Ihnen mitteilen, was ich über das Schneiden von Aluminium mit einem CNC-Fräser gelernt habe.

Inhaltsverzeichnis

Schmierung

Sie möchten eine Art Schmierung für Aluminium verwenden. Sie können für kurze Zeit ohne etwas auskommen, aber es wird riskanter, je länger Sie darauf verzichten. Wenn Sie vorhaben, Ihren Router 4 Stunden lang unbeaufsichtigt davonlaufen zu lassen, erwarten Sie nicht, dass Ihr Cutter immer noch in einem Stück ist, wenn Sie zurückkommen, wenn er trocken ist.

Es gibt viele Websites und Foren, die besagen, dass zum Schneiden von Aluminium Ölnebel erforderlich ist.

Ist es nicht.

Eigentlich keine schlechte Idee. Wenn Sie das Upgrade durchführen möchten und über die Ressourcen verfügen, um es durchzuführen, würde ich definitiv empfehlen, eines zu installieren. Ich benutze meine ständig für Kunststoffe und Metalle.

Sie sind nicht schwer einzurichten. Alles, was Sie brauchen, ist ein Kit, Druckluft und etwas Öl. Das ganze Paket kostet Sie unter $ 100 (vorausgesetzt, Sie haben einen Luftkompressor), also wenn Sie Ihren Router ziemlich oft verwenden, ist es ein wirklich intelligentes Upgrade.

Während es definitiv meine bevorzugte Art ist, es zu schneiden, gibt es ein paar Alternativen, die auch gut funktionieren.

Wahrscheinlich ist es am einfachsten, während des Schneidens abzuhängen und WD-40 intermittierend zu sprühen. Wenn Sie wie ich sind, haben Sie wahrscheinlich schon 6 oder 7 halbvolle Dosen des Materials in Ihren Regalen und in Ihren Werkzeugkästen. Kein Grund, dies zu verkomplizieren.

Es gibt einen Bereich, in dem dies nicht am besten funktioniert: Wenn Sie einen Router mit einem nach unten gerichteten Auspuff haben. Ich meine, wie diese großen Porter-Kabel-Typen von Holzfräsemaschinen, die viel Strom haben. Sie blasen eine Tonne Luft um das Werkzeug herum, ohne tatsächlich Luft in das Werkzeug zu bekommen. Es kann ziemlich schwierig sein, einen anständigen Spray um diesen Luftstoß zu bekommen.

Nicht unmöglich. Sie können diese kleinen roten Verlängerungsrohre verwenden, die mit der Dose geliefert werden, um das Öl direkt zum Werkzeug zu bringen. Es ist nur ein wenig ärgerlich, weil die Luft jedes Öl wegblasen wird, das mehr als ein oder zwei Zoll vom Werkzeug entfernt ist, so dass Sie es genau überwachen müssen. Ich habe eine wassergekühlte Spindel, also ist es kein Problem für mich, aber es hängt von Ihrem Setup ab.

Eine weitere gute Option ist die Verwendung eines Schneidwachses. Dies funktioniert jedoch in einigen Anwendungen besser als in anderen.

Schneidwachs kann über die gesamte Oberfläche der Stelle, an der Sie schneiden möchten, verschmiert werden, und es ist großartig, weil es haftet – selbst ein nach unten gerichteter Auspuff nimmt es nicht ab.

Dies funktioniert hervorragend für Arbeiten, die in einer einzigen oder geringen Z-Tiefe ausgeführt werden, z. B. wenn Sie mit Blech oder Gravuren arbeiten. Wenn Sie mit vielen Z-Stufen tiefer arbeiten, schmiert Wax nur den ersten Durchgang besser.

Damit es weiter unten schmiert, müssen Sie es in diesem kürzlich geschnittenen Kanal erneut auftragen. Nicht das Ende der Welt, aber ich mag es immer, Maschinen laufen zu lassen, ohne dass ich sie babysitte.

Kleine Werkzeuge

Für die Hochleistungs-CNC-Fräsmaschinen bei der Arbeit war meine Wahl ein VHM-Schruppfräser mit 1 „Durchmesser für zähe legierte Stähle.

Offensichtlich würde das für einen kleinen Hobby-Router nicht funktionieren.

Kleine Werkzeuge funktionieren viel besser – aber trotzdem müssen Sie wissen, welche Art von Werkzeug für Aluminium verwendet werden soll. Sie unterscheiden sich von Kunststoffschneidwerkzeugen.

Hier sind die grundlegenden Eigenschaften, die Sie von einem Schneidwerkzeug für Aluminium erwarten:

  • Große Spanfreiheit – Aluminium ist gummiartiges Zeug, das es liebt, Fräser zu verstopfen, also ist der beste Weg, damit umzugehen, mit Fräsern mit viel Platz zwischen den Flöten, damit das Material beim Schneiden klar wird.
  • Starkes Werkzeug – Aluminium ist kein hartes Metall, aber Sie können immer noch leicht einen Cutter darauf brechen. Die 1-Flöten-Schaftfräser, die für Kunststoffe beliebt sind, sind oft nicht stark genug für Aluminium
  • Glatt – da Aluminium sich gerne auf Fräser reibschweißt, ist es besser, wenn die Oberfläche des Fräsers so glatt wie möglich ist, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass etwas Schlimmes passiert.
  • Up-Cutting (höhere Helix) – Bei Kunststoffen sind häufig Down-Cutting-Werkzeuge oder Werkzeuge mit einem Schneiddruck nach unten zu sehen. Aluminium wird nur Kaugummi, wenn Sie das verwenden. Straight-Flute-Bits funktionieren auch nicht so gut – der Whalloping-Aufprall beim Schneiden sorgt nur für einen unangenehm aussehenden Schnitt. Am besten verwenden Sie einen Fräser mit einem Raumwinkel an den Flöten, der die Späne vom Fräser nach oben und weg hebt und dem Schnitt eine gleichmäßigere Scherung verleiht.

Aus diesem Grund verwende ich gerne Hartmetall-Schaftfräser mit 2 oder 3 Flöten, wann immer dies möglich ist; Sie haben genügend Spanabstand, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass das Aluminium durch Reibung mit dem Fräser verschweißt wird, aber sie sind viel stärker als die 1-Flöten-Schaftfräser. Ihre Schnitte sehen sauberer aus und das Werkzeug bricht nicht so leicht.

Normalerweise verwende ich einen 1/4 „Schaftfräser, da meine Maschine gut damit umgehen kann; Ich habe ein paar Mods gemacht, um es etwas steifer zu machen. Wenn Ihre Maschine wirklich klein ist, möchten Sie vielleicht einen 1/8 „Schaftfräser zum Schneiden von Profilen verwenden.

Hier ist ein Link zum 1/4″ Schaftfräser für Aluminium. Wenn Sie ein anständig starres Haus bauen, sollte es gut funktionieren. Wenn Sie eine kleine Maschine haben, sollten Sie zunächst einen 3/16 „- oder 1/8“ -Cutter ausprobieren. Diese haben alle einen 1/4 „Schaft, sodass Sie Ihre Spannzange beim Austauschen nicht wechseln müssen.

Ein weiterer Faktor ist Ihre DREHZAHL – größere Werkzeuge benötigen eine niedrigere Drehzahl, wenn Sie also auf 15.000 U / min kommen können, funktioniert der 1/4 „-Schaftfräser im Allgemeinen gut. Wenn Sie nicht weniger als 25.000 oder 30.000 U / min fahren können, möchten Sie möglicherweise nicht mehr als einen 1/8 „- oder 3/16“ -Cutter verwenden.

Steifigkeit

Die Schnittparameter und die Schnittqualität hängen stark davon ab, wie steif Ihre Maschine ist. Kleine Hobby-Router und die großen $ 100k Maschinen sind sehr unterschiedlich.

Aluminium braucht viel mehr Steifigkeit als Holz oder Kunststoff. Wenn Sie es zu schnell drücken, können Sie möglicherweise sehen, wie sich Ihre Maschine unter der Last biegt, wenn nicht sogar losrasselt.

Hier sind einige Tipps für den Umgang mit einer Maschine, die nicht zu starr ist:

  • Verwenden Sie Stubby-Tools. Je länger das Bit, desto mehr Hebelwirkung hat das Werkstück. Wenn Sie Bits kaufen, halten Sie Ausschau nach „Stub End“ Schaftfräsern. Halten Sie sie schön kurz in der Spannzange.
  • Verwenden Sie eine sehr geringe Schnitttiefe. Für meine erste Maschine (bevor ich eine Reihe von Upgrades durchführte, um sie steifer zu machen) konnte ich beim Schneiden von Aluminium nur etwa 0,010 „pro Durchgang im Z senken. Das Schöne an der Verwendung kleiner Z-Tiefen ist, dass Sie normalerweise die Vorschubgeschwindigkeit kurbeln können.
  • Erwägen Sie, Maßnahmen zu ergreifen, um die Steifigkeit Ihrer Maschine zu erhöhen. Ich benutzte Flugzeugkabel und Stahlrollen, um der Brücke etwas Spannung zu verleihen (meistens, weil ich billig bin). Es funktionierte jedoch – das machte meine Maschine weniger anfällig für Probleme mit Biegung und Vibration. Einige Leute haben zusätzliche Kugelumlaufspindeln und Lager hinzugefügt, um ihre Maschine steifer zu machen.

Ich habe immer festgestellt, dass der Job umso besser wird, je mehr Sie tun, um mit Steifigkeitsproblemen umzugehen.

Geschwindigkeiten und Vorschübe

Dies ist normalerweise die erste Frage, die gestellt wird, aber am wenigsten wahrscheinlich eine klare Antwort.

CNC-Fräser und Drehmaschinen sind in der Regel sehr vorhersehbar, wie steif sie sind. Deshalb können wir optimale Geschwindigkeiten und Vorschübe ohne zu viele Tests berechnen.

Nicht so bei Routern. Sie sind viel pingeliger, und da jede Maschine ein bisschen anders ist, ist es fast unmöglich, vorher zu wissen, was der „Sweet Spot“ ist, es sei denn, Sie kennen Ihre Maschine gut. Ein hausgemachter Hobby-Router unterscheidet sich stark von einem großen Router, der professionell für Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe gebaut wurde.

In jedem Fall gibt es einige Ausgangspunkte, die für Sie funktionieren könnten.

Die durchschnittliche Schnittgeschwindigkeit für Aluminium mit einem Hartmetallwerkzeug beträgt am oberen Ende etwa 1.500 Oberflächenfüße pro Minute und am unteren Ende 1.000. Das soll nicht heißen, dass Sie es nicht langsamer drehen können – das können Sie definitiv. Aber normalerweise willst du nicht schneller gehen.

So übersetzt sich das in endmill RPM:

1/4″ carbide endmill 24,000 RPM max, 16,000 RPM ideal
3/16″ carbide endmill 32,000 RPM max, 21,000 RPM ideal
1/8″ carbide endmill 48,000 RPM max, 32,000 RPM ideal
1/16″ carbide endmill 96,000 RPM max, 64,000 RPM ideal

Now it’s pretty unlikely that you have a 96,000 RPM machine, but this should give you an idea of how cutter diameter affects RPM. Wenn Ihre Mindestdrehzahl 30k U / min beträgt, sollten Sie 1/4 „Schaftfräser für Aluminium zugunsten von etwas 3/16 “ oder 1/8″ scheuen.

Einige sagen, dass Sie einen HSS-Fräser verwenden müssen, um die „erforderliche“ Drehzahl zu reduzieren. Das ist falsch.

Sie müssen Carbide nicht mit einer minimalen Drehzahl laufen lassen.

In der Regel, wo die Leute verwirrt sind, ist eine von zwei Möglichkeiten:

1) Das Bearbeitungshandbuch empfiehlt eine Mindestdrehzahl, so dass einige Leute annehmen, dass das Werkzeug bei dieser Drehzahl laufen muss. Das ist nicht, was es bedeutet. Es bedeutet nur, dass Sie nicht die maximale Effizienz für das Tool erreichen. Keine große Sache.

2) Einige Fräser benötigen eine Mindestdrehzahl, um ihre Funktionen ordnungsgemäß nutzen zu können. Zum Beispiel müssen Sie einige beschichtete Schaftfräser mit einer minimalen Drehzahl laufen lassen, um ihre Beschichtungen zu „aktivieren“. Sie werden diese Arena der Hochleistungsbearbeitung wahrscheinlich nicht mit einem Fräser betreten.

Grundsätzlich sind niedrige Spindeldrehzahlen kein guter Grund, auf HSS-Fräser umzusteigen. Das macht nur dann Sinn, wenn Sie gerade erst anfangen und Angst haben, ein Werkzeug zu zerbrechen – Hartmetall ist teurer, aber sie funktionieren besser und halten deutlich länger.

HSS ist billig, aber nicht wirklich so toll. Deshalb sieht man normalerweise viel HSS in Gymnasien – wenn die Schüler etwas vermasseln, kostet es die Schule nicht so viel (sie werden die Werkzeuge zerbrechen, bevor sie eine Chance bekommen zu tragen), und niemand kümmert sich wirklich darum, wie schnell ihre Zykluszeit ist.

Nun zu den Vorschubgeschwindigkeiten: Dies ist ein bisschen ein Jonglieren mit Ihrer Z-Schnitttiefe und XY-Stepover.

Im Allgemeinen möchten Sie Ihre Chips klein halten – etwa 0,001 „pro Zahn für eine 1/4″ -Schaftfräser und weniger als die Hälfte für eine 1/8“-Schaftfräser.

Hier sind einige mögliche Ausgangspunkte:

1/4″ carbide endmill, 2 flutes 16,000 RPM 32 inches per minute
3/16″ carbide endmill, 2 flutes 21,000 RPM 21 inches per minute
1/8″ carbide endmill, 2 flutes 30,000 RPM 18 inches per minute
1/16″ carbide endmill, 2 flutes 30,000 RPM 10 inches per minute

This may or may not work. Es hängt ganz davon ab, wie gut Ihre Maschine ist. Wenn Ihre Maschine hausgemacht ist und an eine nasse Nudel erinnert, sollten Sie diese Vorschubraten um die Hälfte reduzieren. Wenn es sich um eine $ 100k-Maschine handelt, können Sie sie wahrscheinlich verdoppeln, wenn Sie sie pushen möchten.

Für Z tiefe von cut, nur test es. Dies wird ein Gleichgewicht zwischen Maschinensteifigkeit und Werkzeuggröße sein.

Versuchen Sie bei einem 1/4 “ -Werkzeug auf einer Rinky Dink-Maschine, in einer Tiefe von 0,010″ zu beginnen und in Schritten von 0,010″ nach oben zu gehen. Versuchen Sie für dasselbe Werkzeug auf einer soliden Maschine, bei 0,050 „zu beginnen und in Schritten von 0,025“ nach oben zu gehen. Achten Sie darauf, wenn die Maschine unter Last zu stehen scheint oder wenn der Schnitt hässlich aussieht.

Hier ist ein kleines Diagramm, das Ihnen helfen wird, den „Sweet Spot“ zu identifizieren:

Ehrlich gesagt müssen Sie nur damit spielen. Diese Tabelle sollte Ihnen eine Vorstellung davon geben, wonach Sie suchen müssen, um die Vorschübe und Geschwindigkeiten an etwas anzupassen, das zu Ihrer Maschine passt.

Lass dich nicht zu sehr darüber aufregen. Wenn Ihr Router eine feste Drehzahl hat (oder sehr begrenzt ist), passen Sie ihn einfach basierend auf der Vorschubgeschwindigkeit und der Schnitttiefe an. Es ist keine Raketenwissenschaft, lass es einfach funktionieren.

Schneidstrategien

Werkzeugwege sind eigentlich ziemlich wichtig für das Fräsen von Aluminium. Hier sind einige Tipps.

Vermeiden Sie, wann immer möglich, in das Metall einzutauchen. Einige Tools sind dafür besser geeignet als andere, aber es wird im Allgemeinen am besten vermieden. Es sei denn, Sie haben es mit sehr dünnem Blech zu tun. Dann ist es keine große Sache.

Wenn möglich, erreichen Sie Ihre Z-Schnittebene vom Werkstück und beginnen Sie dann mit dem Schneiden. Das ist allerdings nicht immer möglich. Manchmal müssen Sie das Werkzeug aus der Mitte eines dicken Blattes holen.

Wenn es sich um schweres Aluminium handelt, versuchen Sie, das Werkzeug nicht gerade nach unten zu klemmen. Was viel besser funktioniert, ist eine Rampenbewegung, um auf die erforderliche Z-Tiefe für den Schnitt zu gelangen.

Im Allgemeinen gibt es zwei gängige Möglichkeiten, dies zu erreichen: Eine Rampe-auf-Form-Art des Eingriffs oder eine helikale Interpolation.

Für eine Rampe auf Formbewegung (einige CAM-Software könnte es etwas anderes nennen) werden Sie das Profil verfolgen, das Sie schneiden möchten, während das Werkzeug langsam absteigt. Es ist normalerweise so etwas wie eine Zickzackbewegung. Bei den meisten CAM-Programmen müssen Sie nur ein Kästchen ankreuzen und Ihren Rampenwinkel eingeben. Ich gehe normalerweise mit etwas um zwei Grad.

Für die helikale Interpolation erstellen Sie nur eine Spirale anstelle eines Zickzacks. Dies funktioniert gut für Löcher oder wenn Sie eine Tasche machen.

Wenn Sie wirklich keine andere Wahl haben und direkt in das Material eintauchen müssen, reduzieren Sie Ihre Vorschubgeschwindigkeit waaaay. Wenn Sie die Profilschnitte mit 20 Zoll pro Minute ausführen, verringern Sie die Tauchvorschubgeschwindigkeit auf 4. Selbst dann, achten Sie genau darauf, um zu sehen, wie es geht.

Beim Lösen vom Werkstück (wie beim Schneiden des Profils und jetzt ist es Zeit, das Werkzeug herauszuholen) funktioniert ein gerader Rückzug normalerweise gut. Das einzige Problem, das häufig vorkommt, ist eine Kerbe am Teileprofil, an der das Werkzeug eingefahren ist.

Dies liegt daran, dass das Werkzeug nicht mehr unter Schneiddruck steht, um es zu stabilisieren, und die Vibration und der Rundlauf dazu führen, dass das Werkzeug eine leichte Furche bildet.

Um dem entgegenzuwirken, verwenden Sie eine „Arc-off“-Bewegung. Anstatt nur das Werkzeug am Teileprofil anzuhalten, fügen Sie im Grunde genommen eine zusätzliche kleine Bogenbewegung in der XY hinzu, die das Werkzeug von der fertigen Geometrie wegbringt, wenn es nicht mehr unter Schneiddruck steht und frei ist, eine Markierung zu hinterlassen.

Im Laufe der Zeit wird es Dutzende von Tipps und Tricks geben, die Sie aufgreifen werden. Dies sollte genug Informationen sein, um mit einigen ziemlich coolen Projekten zu beginnen.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.