Cortar alumínio com um roteador CNC: O Guia do Hobbyist – fazê-lo de Metal

Quando eu construí o meu primeiro roteador na garagem do meu pai, eu estava realmente animado para fazer todos os tipos de coisas com plástico e alumínio. Eu fui para a escola para usinagem, e eu trabalhei em lojas com alguns CNCs de alta qualidade.

Após o quarto endmill partido, algo me ocorreu:

Routers são animais totalmente diferentes.

deixe-me compartilhar o que eu aprendi sobre como cortar alumínio com um roteador CNC.

Índice

Lubrificação

Você vai querer usar algum tipo de lubrificação para o alumínio. Você pode sobreviver sem nada por um curto período de tempo, mas será mais arriscado quanto mais tempo você ficar sem. Se está a planear deixar o router sair durante 4 horas sem vigilância, não espere que o seu cortador ainda esteja inteiro quando voltar, se estiver seco.

Há um monte de sites e fóruns que dizem que a névoa de óleo é necessária para o corte de alumínio.não é.mas não é má ideia. Se você quiser fazer o upgrade e ter os recursos para fazê-lo, eu definitivamente recomendo a instalação de um. Uso sempre a minha para plásticos e metais.não são difíceis de montar. Só precisas de um kit, ar comprimido e um pouco de óleo. Todo o pacote irá custar-lhe menos de $ 100 (assumindo que você tem um compressor de ar), então, se você usar o seu roteador com razoável frequência, é uma atualização muito inteligente.

embora seja definitivamente a minha maneira preferida de cortá-lo, existem algumas alternativas que também funcionam muito bem.

provavelmente o mais simples é apenas sair enquanto está cortando e dando-lhe sprays intermitentes de WD-40. Se você é como eu, você provavelmente já tem 6 ou 7 latas meio cheias do material em suas prateleiras e em suas caixas de ferramentas. Não há razão para complicar isto.

Há uma área onde isso não funciona melhor: se você tem um roteador com um escape para baixo. Quero dizer, como aqueles grandes Carregadores de cabos de madeira que têm muito poder. Eles vão explodir uma tonelada de ar em torno da ferramenta, sem realmente levar ar para a ferramenta. Pode ser complicado arranjar um spray decente à volta da explosão de ar.no entanto, não é impossível. Você pode usar esses pequenos tubos de extensão vermelha que vêm com a lata para ajudar a obter o óleo direito à ferramenta. É apenas um pouco irritante porque o ar vai explodir qualquer óleo que está a mais de um centímetro ou dois da ferramenta para que você tenha que monitorá-lo de perto. Tenho um fuso arrefecido a água, por isso não é problema para mim, mas depende da tua configuração.outra grande opção é usar uma cera de corte. No entanto, isso funciona melhor em alguma aplicação mais do que outros.

A Cera De Corte pode ser esborratada por toda a superfície superior de onde você quer cortar, e é ótimo porque se cola – mesmo um escape para baixo não vai tirá-lo.isto funciona maravilhosamente para trabalhos que serão feitos numa única ou superficial profundidade Z, como quando se trabalha com folha de metal ou gravura. Se você está fazendo um trabalho mais profundo com muitos níveis Z, cera fará um melhor trabalho de lubrificação apenas na primeira passagem.

para que se lubrifique ainda mais para baixo, você precisa reaplicá-lo naquele canal recentemente cortado. Não é o fim do mundo, mas gosto sempre de deixar as máquinas funcionarem sem que eu as tome como ama.ferramentas pequenas para as máquinas pesadas de fresar CNC no trabalho, a minha obra era uma terminação de metal duro de 1 ” diâmetro para a aços de liga dura.

Obviamente, isso não iria funcionar para um pequeno roteador hobby.

pequenas ferramentas funcionam muito melhor-mas mesmo assim você precisa saber que tipo de ferramenta para usar para o alumínio. São diferentes das ferramentas de corte de plástico.

Aqui estão as qualidades básicas que você quer de uma ferramenta de corte para alumínio:

  • grande clearance do chip-alumínio é material de goma que gosta de tapar os cortadores, então a melhor maneira de lidar com ele é com cortadores com um monte de espaço entre as flautas para o material para limpar enquanto o corte.ferramenta forte-alumínio não é um metal duro, mas você ainda pode facilmente quebrar um cortador sobre ele. 1 flauta e fresas de topo que são populares para plásticos, muitas vezes não é forte o suficiente para alumínio
  • Bom – pois o alumínio gosta de atrito solda-se para cortadores, é melhor para o acabamento da superfície do cortador de ser o mais suave possível para reduzir a probabilidade de algo ruim acontecer.corte superior (hélice superior)-para plásticos, é comum ver Ferramentas de corte descendente, ou ferramentas que têm uma pressão de corte descendente. O alumínio vai engordar se usares isso. Pedaços de flauta reta também não funcionam tão grande – o impacto inclinado como corta apenas faz com que um corte feio olhar. O melhor a usar é um cortador com um ângulo sólido nas flautas que irá levantar os chips para cima e para longe do cortador e dá um cisalhamento mais suave para o corte.

é por isso que eu realmente gosto de usar endmills de carboneto 2 ou 3 flauta sempre que possível; eles têm espaço suficiente para reduzir a chance da própria soldagem de alumínio para o cortador através de fricção, mas eles são muito mais fortes do que os 1 flauta endmills. Seus cortes vão parecer mais limpos, e a ferramenta não vai quebrar tão facilmente.

tipicamente eu vou usar um endmill 1/4 ” uma vez que a minha máquina pode lidar com isso Bem; eu fiz alguns mods para torná-lo um pouco mais rígido. Se a sua máquina é realmente pequena, você pode querer usar um endmill 1/8 ” para o corte de perfis.

Aqui está uma ligação para a endmill 1/4 para alumínio. Se você tem uma casa decentemente rígida, deve funcionar bem. Se você tem uma pequena máquina, então você deve começar por tentar um 3/16″ ou 1/8 ” cutter. Todos eles têm um Shank de 1/4, então você não precisa mudar a sua coleta ao trocá-los.

outro fator é o seu RPM – Ferramentas maiores precisam de um RPM mais baixo, então se você pode chegar a 15.000 RPM, então o endmill 1/4 ” geralmente funcionará bem. Se você não pode ir menos de 25.000 ou 30.000 RPM, então você pode não querer usar nada mais do que um 1/8″ ou 3/16″ cutter.

rigidez

os parâmetros de corte e a qualidade do corte dependem muito da rigidez da sua máquina. Pequenos routers hobby e as grandes máquinas de $ 100k são muito diferentes.o alumínio precisa de muito mais rigidez que a madeira ou o plástico. Se você pressioná-lo muito rápido, você pode realmente ser capaz de ver a sua máquina flex sob a carga, se não agitar solto.

Aqui estão algumas dicas para lidar com uma máquina que não é muito rígida:

  • Use ferramentas stubby. Quanto mais tempo o bit, mais alavancagem a peça de trabalho tem. Quando comprares pedaços, fica de olho nos endmills do” stub end”. Mantém – nas bem curtas na coleta.Use uma pequena profundidade de corte. Para a minha primeira máquina (antes de eu fiz um monte de upgrades para torná-lo mais rígido) eu só poderia ir para baixo cerca de 0,010″ por passagem no Z ao cortar alumínio. A coisa boa sobre o uso de pequenas profundidades Z é que você geralmente pode aumentar a taxa de alimentação.considere tomar medidas para aumentar a rigidez da máquina. Eu usei cabo de aeronaves e polias de aço para adicionar alguma tensão à ponte (principalmente ‘porque Eu Sou Barato). Funcionou, no entanto-isso realmente fez minha máquina menos propensa a problemas com flexão e vibração. Algumas pessoas adicionaram parafusos e rolamentos extra de esferas para tornar sua máquina mais rígida.

sempre achei que quanto mais você faz para lidar com problemas de rigidez, melhor o trabalho irá.

velocidades e fontes

esta é geralmente a primeira pergunta feita, mas a menor probabilidade de obter uma resposta reta.os lagares e tornos CNC são geralmente muito previsíveis na sua rigidez. É por isso que podemos calcular velocidades e alimentação ideais sem muitos testes.

não é assim com roteadores. Eles são muito mais picuinhas, e uma vez que cada máquina é um pouco diferente, é quase impossível saber de antemão o que é o “ponto doce” a menos que você conheça bem a sua máquina. Um router de hobby caseiro será muito diferente de um router grande que é construído profissionalmente para compósitos aeroespaciais.

de qualquer forma, existem alguns pontos de partida que podem funcionar para você.a velocidade de corte do manual para o alumínio usando uma ferramenta de carboneto é de cerca de 1.500 pés de superfície por minuto na extremidade alta, e 1.000 na extremidade inferior. Isso não quer dizer que não se possa rodar mais devagar. Mas normalmente não queres ir mais depressa do que isso.

então aqui está como isso se traduz em RPM endmill:

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. Se sua velocidade mínima é de 30k RPM, então você pode querer se afastar de 1/4 “endmills para alumínio em favor de algo 3/16 “ou 1/8”.

alguns dizem que para reduzir o RPM “necessário”, você precisa usar um cortador de HSS. Isto está incorrecto.você não precisa executar carboneto a um mínimo RPM.

geralmente onde as pessoas ficam confusas é uma de duas possibilidades:

1) o manual de usinagem recomenda um RPM mínimo, então algumas pessoas assumem que a ferramenta precisa ser executada nesse RPM. Não é isso que significa. Só significa que você não está alcançando a máxima eficiência para a ferramenta. Não é nada de mais.

2) alguns cortadores precisam de um RPM mínimo para usar adequadamente as suas características. Por exemplo, você precisa executar alguns endmills revestidos em um RPM mínimo para “ativar” suas revestimentos. Você não vai provavelmente entrar nesta área de usinagem de alto desempenho com um roteador.

basicamente, baixas velocidades do fuso não são uma boa razão para mudar para Cortadores de HSS. A única vez que isso faz sentido é se você está apenas começando e você está com medo de quebrar uma ferramenta – carboneto é mais caro, mas eles trabalham melhor e duram significativamente mais tempo.

HSS é barato,mas não muito grande. É por isso que você geralmente vê um monte de HSS em escolas secundárias – quando os alunos estragam algo, não custa tanto a escola (eles vão quebrar as ferramentas antes de ter uma chance de vestir), e ninguém realmente se importa com a rapidez do seu tempo de ciclo é.

agora para feedrates: este é um pouco de um malabarismo com a sua profundidade Z De Corte E XY stepover.

em geral, você gostaria de manter suas fichas pequenas-algo como 0,001 “por dente para um endmill 1/4″, e menos da metade que para um endmill 1/8”.então aqui estão alguns pontos de partida possíveis:

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. Vai depender do quão boa é a tua máquina. Se a sua máquina é caseira e lembra um macarrão molhado, você pode querer reduzir essas taxas de alimentação para a metade. Se for uma máquina de 100 mil dólares, pode duplicar se quiser.para a profundidade Z do corte, basta testá-la. Este será um equilíbrio de rigidez da máquina versus tamanho da ferramenta.

para uma ferramenta de 1/4 “em uma máquina de dink rinky, tente iniciar a uma profundidade de 0.010″ e suba em 0.010 ” incrementos. Para a mesma ferramenta em uma máquina sólida, tente começar em 0,050″ e subir em incrementos de 0,025″. Ouça quando a máquina parece estar sob carga, ou quando o corte começa a parecer feio.

Aqui está um pequeno gráfico que irá ajudá-lo a identificar o que o “sweet spot”, que é:

, Honestamente, você só vai precisar de jogar com ele. Esse gráfico deve dar-lhe uma idéia do que Procurar para ajustar os feeds e velocidades para algo que se adapte à sua máquina.

não fique muito preocupado com isso. Se seu roteador é rpm fixo (ou muito limitado), então basta ajustar com base na taxa de alimentação e profundidade de corte. Não é ciência espacial, faz com que resulte.

estratégias de corte

Toolpaths são realmente muito importantes para roteamento de alumínio. Aqui estão algumas dicas.evite mergulhar no metal sempre que possível. Algumas ferramentas são melhor projetadas para isso que outras, mas geralmente é melhor evitar inteiramente. A não ser que estejas a lidar com folhas de metal muito finas. Então não é nada de mais.se possível, atinja o nível de corte Z da peça e comece a cortar. Mas nem sempre é possível. Às vezes você precisa pegar a ferramenta no meio de uma chapa grossa.se for de alumínio pesado, tente não bloquear a ferramenta. O que funciona muito melhor é um movimento de amortecimento para chegar à profundidade Z necessária para o corte.

geralmente, existem duas maneiras comuns de conseguir isso: um tipo de engajamento ramp-on-shape, ou interpolação helicoidal.

para uma rampa sobre movimento de forma (algum software de CAM pode chamá-lo de algo diferente) você vai rastrear o perfil que você está querendo cortar enquanto a ferramenta desce lentamente. Normalmente é algo como um movimento em ziguezague. Para a maioria dos softwares de CAM, é apenas uma questão de verificar uma caixa e picar em seu ângulo de rampa. Costumo usar algo em torno de dois graus.

para interpolação helicoidal, está apenas a fazer uma espiral em vez de um ziguezague. Isto funciona bem para buracos, ou quando você está fazendo um bolso.se realmente não tiver escolha e tiver de mergulhar directamente no material, reduza a sua taxa de alimentação. Como se estivesses a correr os cortes de perfil a 20 polegadas por minuto, reduz a taxa de penetração para 4. Mesmo assim, preste muita atenção para ver como corre.

ao desengatar da peça de trabalho (como quando o perfil é cortado e agora é hora de tirar a ferramenta de lá), um retracto reto geralmente funciona bem. O único problema que é comum é ter um entalhe no perfil da peça onde a ferramenta retraída. isto acontece porque a ferramenta já não está sob pressão de corte para estabilizá-la, e a vibração e o runout fazem com que a ferramenta faça um pequeno arranhão.

para neutralizar isso, use um movimento “arc-off”. Basicamente, em vez de ter apenas a paragem da ferramenta no perfil da peça, adicione um pequeno movimento de arco extra no XY que irá afastar a ferramenta da geometria acabada quando já não estiver sob pressão de corte e livre para deixar uma marca.

ao longo do tempo, haverá dezenas de dicas e truques que você vai pegar. Isto deve ser informação suficiente para começar com alguns projetos muito legais.

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