rezimi obrade cnc

Optimalizacija CNC obrade

Glodanje, bušenje graviranje i rezanje

Upute za odabir alata i parametara

Trolist d.o.o. Poduzeće za proizvodnju, uslugu i trgovinu

Nova ulica 17 10 290 ZAPREŠIĆ

Hrvatska

Tel: ++385 (0)1 36 45 964 Fax: ++385 (0)1 36 30 577

E-mail: [email protected] Internet: www.trolist.hr

2010 Glodanje, bušenje i rezanje Stranica 2/15 Trolist d.o.o.

Trolist d.o.o.

S a d r ž a j

1 UVOD 3

2 LIJEVA CNC OBRADA – GLODALA SA KRUŽNOM REZNOM POVRŠ INOM POGREŠKA! KNJIŽNA OZNAKA NIJE DEFINIRANA.

2.1 ULAZAK U MATERIJAL 4 2.2 OBRAðENE POVRŠINE 5 2.3 ODVOD PILJEVINE I REZNIH OSTATAKA 5 2.4 HLAðENJE/PODMAZIVANJE 5 2.5 OPASNOST OD PUKNUĆA GLODALA 5

3 DESNI NAVOJ I ODVOD PILJEVINE TE REZNIH OSTATAKA 7

4 ODABIR GLODALA: JEDNA ILI DVIJE REZNE POVRŠINE 8

5 MATERIJAL ZA GLODALO: TVRDI METAL ILI HSS 11

6 OPTIMALNO PODEŠAVANJE BROJA OKRETAJA I BRZINE OBRAD E 12

6.1 PROCEDURA PODEŠAVANJA 12

7 OBRADA U SMJERU I SUPROTNO SMJERU MATERIJALA 14


Trolist d.o.o.

1 Uvod Za optimalan izbor alata za CNC obradu potrebno je u obzir uzeti nekoliko čimbenika i faktora. Bitni čimbenici su Materijal koji se obrañuje, željena brzina obrade, željena točnost obrade te zahtijevana kvaliteta obrañene površine. Ovisno o korištenoj opremi moguće je primjenom sustava odsisa i podmazivanja poboljšati kvalitetu te povećati brzinu obrade.


Trolist d.o.o.

2 Izbor alata

Jednorezni alat za Plexiglas, dvorezni alat za aluminij. Zašto je obrada materijala u smjeru suprotnom od smjera posmaka bolje? Što se koristi u CNC obradi materijala u reklamnoj industriji, a što na alatnim strojevima?

CNC obrade, koji se najčešće koristi u reklamnoj industriji, glodanje utora u jednom prolazu. Pravi stručnjaci ga izbjegavaju gdje je god moguće jer nije dovojno precizno (obično je potrebna preciznost u takvoj obradi manja od desetinke milimetra) dok ga u reklamnoj obradi često koriste kako je obrada u jednom prolazu brža. Kad takve obrade se utor dobiva tako da glodalo uñe u matrijal na jednom kraju utora, te nakon obrade na drugom kraju utora iziñe van u samo jednom prolazu. Značajka ovakve obrade je da postoji istovremena kombinacija obrade u smjeru posmaka alata i suprotno smjeru posmaka alata. Pri tome nastaje jedna ljepša strana utora i jedna lošije obrañena strana utora.

Preporuka: Dodatna pomoć može biti obrada uz manji broj okretaja sa jednoreznim glodalom.

Prodor u materijal

Glodalo za prodor u materijal mora biti u mogućnosti sa svojom čeonom stranom (vrhom) ući u materijal (funkcija bušenja). Glodala sa ovakvim svojstvom imaju mogućnost glodanja do polovice ili preko polovice svog promjera.

Sl. 2.1 jednorezno glodalo za umjetne mase ili aluminij


Trolist d.o.o.

Sl. 2.2 Dvorezno glodalo za tvrñe materijale (Mjed) sa ravnim reznim čelom

Kvalitet obradjene površine

Općenito kod utora dobivenih obradom s jednim prolazom obrañene površine se razlikuju. Kontura utora dobivena obradom u smjeru suprotnom od smjera posmaka alata bolja je od one dobivene obradom u smjeru posmaka alata. Ta razlika u kvaliteti obrade je naročito vidljiva kod obrade aluminija sa jednoreznim glodalom.

Preporuka: CNC obradu unutarnjih kontura radite u s mjeru gibanja kazaljke na satu, a obradu vanjske konture u smjeru suprotnom od smjera gibanja kazaljke na satu. Na taj način će lošija obrañena površina uvijek biti u otpadu.

2.1 Odvod špene

Za dobru kvalitetu obrade potrebno je špenu i ostale rezne ostatke brzo i učinkovito odvoditi od glodala na obradnom mjesta kako bi se spriječilo začepljivanje spirale glodala te moguće puknuće glodala. Što je obrada glodalom dublja i što je glodalo manjeg promjera to je odvod špene i reznih ostataka teži.

Preporuka: Ne radite CNC obradu u dubini većoj od dvostruke ili trostruke vrijednosti promjera korištenog glodala. Za izradu dubljih utora koristite opciju više prolaza alata. Za obradu plexiglasa ili polistirola su se najbolje pokazala glodala sa poliranim površinama. Na polirane površine glodala špena se skoro ne može ni primiti.

2.2 Hlañenje/Podmazivanje

Glodalo se ne smije previše zagrijati prilikom obrade materijala. S jedne strane može previsoka temperatura oštetiti glodalo. S druge strane, još kritičnija situacija, mogu se umjetne mase ili aluminij zalijepiti za glodalo, začepiti utore za odvod špene ili reznih ostataka te time uzrokovati puknuće glodala. Iz tih razloga se kod obrade metala preporuča uporaba emulzije za hlañenje.

Preporuka: Kod CNC obrade aluminija i obojenih metala se dobri rezultati postižu korištenjem špirita ili specijalnih emulzija, a kod CNC obrade pleksiglasa kvalitetu obrañene površine poboljšava sapunica.

2.3 Opasnost od loma glodala

Potencijalna opasnost od loma glodala raste linearno sa povećanjem brzine posmaka alata i dubinom obrade. Dvostruko povećanje brzine posmaka alata znači odmah i dvostruko veću


Trolist d.o.o.

opasnost od loma glodala. Ako se uz to još i dvostruko poveća dubina obrade dolazi se automatski do 8-strukog povećanja opasnosti od loma .

Preporuka: najbolje je obradu vršiti u više prolaza sa manjom dubinom obrade te istodobno većom brzinom posmaka. Koristite uvijek glodalo sa što je moguće kraćim reznim djelom(stablom). Postavite ga u obradnu glavu što je moguće dublje. Ovdje vrijedi iskustvena preporuka da minimalno jedna trećina glodala bude unutar obradne glave.


Trolist d.o.o.

3 Desna spirala i odvod špene

Glodala sa desnom spiralom imaju karakteristiku da automatski izbacuju špenu i rezne ostatke prema površini obrañivanog materijala. To svojstvo je dobro što se tiče odvoda špene i reznih ostataka, no veliki je nedostatak da glodalo kao vadičep istodobno diže i obrañivani materijal(posebice ako su u pitanju limovi do 2mm). Time prijeti opasnost oštećenja materijala ako nije dobro pričvršćen za radni stol stroja. Suprotno tome glodalo sa lijevim navojem tiska materijal prema radnom stolu rezultirajući težim vodjenjem špene ..

Kod CNC obrade materijala sastavljenih od vlakana kao što su drvo, karton ili papir postiže se korištenjem glodala sa lijevim navojem zagladjenija obrañena površina kako takvo glodalo ne diže vlakna, već ih tiska u materijal.

Preporuka: Kod standardnih CNC obrada koristite glodalo sa desnim navojem. Glodala sa lijevim navojem su preporučljiva za izradu plitkih utora u tankim materijalima,limovima odnosno svugdje gdje je opasnost od dizanja materijala sa radnog stola tijekom CNC obrade velika. Što jače možete pričvrstiti materijal za radni stol,koristiti glodala sa desnom spiralom Vakum stol ima funkciju da drži materijal po cijeloj površini kontinuirano.

Sl. 3.1 Glodalo sa desnom spiralom (normalni oblik glodala). Špena se odvodi prema gornjem dijelu materijala. Glodalo ima tendenciju podizanja materijala sa radnog stola (efekt

vadičepa).

Sl. 3.2 Glodalo sa lijevom spiralom (specijalni oblik). špena se tiska u materijal ili ispod površine materijala u prostor već izrañenog utora. Glodalo tiska materijalu radni stol stroja

(obrnuti efekt vadičepa). Glodala ovakvog tipa nisu pogodna za izradu utora većih dubina ili dublje graviranje.


Trolist d.o.o.

4 Izbor glodala: jedna ili dvije rezne površine Na tržištu postoji vrlo velika ponuda različitih glodala. Na prvoj razini možemo ih podijeliti na glodala sa reznim površinama brušenim pod oštrim te tupim kutom. Što rezna površina ima oštriji kut brušenja,to će se alat prije istupitii i potrebno je ponovno brušenje. Preporuka: Što je materijal tvrñi, to je bolje da rezna površina glodala bude plosnatija i brušena pod oštrijim kutom. Tako je robusna rezna površina u obliku čela dobra za tvrde metale (npr. mesing) dok rezna površina u obliku ribljeg repa sa oštrijim kutom pogodnija za obradu umjetnih masa, drva i mekanog aluminija. Rezne površine su dijelovi glodala koji se troše. Kod glodala sa više reznih površina se trošenje rasporeñuje na pojedine rezne površine pa se takva glodala postojanija

Sl. 4.1 Rezna površina brušena pod tupim kutom,Kut Klina

Sl. 4.2 Rezna površina brušena pod oštrim kutom

Sl. 4.3 Rezna površina brušena u obliku ribljeg repa


Trolist d.o.o.

Sl. 4.4

Opisana glodala imaju dobre karakteristike prilikom vrtnje većim brojem okretaja te proizvode malo vibracija kod materijala teških za obradu kao što je nehrñajući čelik. Kod glodala sa više reznih površina, naravno uz iste uvjete obrade, dobiva se manji raspon obrade materijala pojedinom reznom površinom rezultirajući sa glañom obrañenom površinom. U reklamnoj industriji se tako najviše koriste glodala sa jednom (jednorezna glodala) ili dvije (dvorezna glodala) rezne površine, rijetko glodala sa tri rezne površine. Glodala sa 4 ili više reznih površina ne mogu u pravilu raditi prodiranje u materijala pa se stoga ne mogu koristiti u takve namjene. Glavni problem kod glodanja sa većim prodorom u materijal je mogućnost da se špena i rezni ostaci mogu zapeći za glodalo te tako povećati opterećenje glodala odnosno oštetiti ga. Glodala sa jednom reznom površinom imaju veći prostor za odvod špene što je pogodno za primjenu u reklamnoj industriji. Specijalna glodala za aluminij se tako konstruiraju da su vrlo otvorena kako bi ostalo više prostora za odvod špene.. Naročitu prednost kod glodala za obradu mekog aluminija, osim poliranog otvora za odvod špene daje presvlaka od titan-nitrida (TiN). Na kraju najveći utjecaj na odabir optimalnog glodala ovisi o materijalu koji se obrañuje. Kod mekših, podmazujućih materijala kao što su umjetne mase (PVC, plexiglas, tvrde pjene,teflon), drvenih materijala (meko drvo, šperploče, iverica), mekanim vrstama aluminija te kombinacijama aluminija i umjetnih masa(alubond) se preporuča korištenje glodala sa jednom reznom površinom. Kod navedenih materijala je veća opasnost od začepljenja špenom i reznim ostacima, nego od istrošenosti glodala. Kod tvrñih metala kao što je mesing preporuča se glodalo sa dvije rezne površine brušenim u obliku čela. U slučaju vrlo tvrdih materijala kao što su metali za graditeljstvo ili nehrñajući čelik preporučuju se glodala sa tri rezne površine brušene u obliku čela. Kao univerzalno glodalo za tvrde umjetne mase dobrim se pokazalo glodalo sa dvije rezne površine brušene u obliku ribljeg repa.

Sl. 4.5 Presjek glodala sa jednom reznom površinom: postoji veliki otvoreni prostor za odvod

špene


Trolist d.o.o.

Sl. 4.6 Presjek glodala sa tri rezne površine: rezne površine zauzimaju veći dio prostora

otežavajući odvod špene pri rezanju

Razlika glodalo – igla za gravuru Često se rabi naziv Glodalo i Glodalo za graviranje kao istoznačnice za iglu za graviranje. U osnovi radi se o dvije različite stvari. Igle za graviranje su jednostavni alati koji se proizvode tako da se prepolovljeni cilindar dodatno izbrusi. Oblik može biti različit; vrlo rašireni su igle za gravuru u obliku slova V. Za razliku od glodala, igle za gravuru ne posjeduju spiralu, ni specijalne otvore za odvod špene.


Trolist d.o.o.

Glodala: Tvrdi metal ili HSS Tedencija je da se u zadnje vrijeme najčešće rabe glodala izrañena iz tvrdih metala. Tvrdi metal (VHM) trgovački naziv VIDIA je umjetna masa koja se dobiva sinteriziranjem iz fino mljevenih prahova. Korišteni prahovi (npr. volfram-karbid) su već sami po sebi tvrdi, postupak sinteriziranja ništa ne mijenja, samo se upreša potreban oblik glodala. Tvrdi metali imaju veliku tvrdoću i otporni su na trošenje, no osjetljivi na vibraciji i udarce. Tako je za korištenje takvih HM-glodala bitan stabilan CNC-stroj, po mogućnosti velike mase kao i obradna glava sa preciznim rotorom bez vibracija i kvalitetnim steznim čahurama. Obrañivani materijal je potrebno čvrsto stegnuti za radnu površinu CNC-stroja da ne proizvodi vibracije. Glodala iz HSS-čelika (engl. „High Speed Steel“ -> čelika za obradu pri velikim brzinama) se primjenjuju prije svega kod CNC-obrada gdje je tvrdi metal preosjetljiv:npr. obrada lima iz nehrñajućeg čelika, CNC-strojevi podložni vibracijama ili kod obrade poluproizvoda koji ne mogu biti dovoljno čvrsto fiksirani. HSS glodala se brže troše no zbog svoje žilavosti manja im je opasnost od loma tijekom obrade. Vijek trajanja HSS-glodala se može značajno produljiti korištenje raznih presvlaka. Npr. korištenjem sloja Titan-Nitrida moguće je produljiti vijek trajanja standardnog HSS-glodala za faktor 6.(6x) Titan-Nitrid je značajno tvrñi od HSS kao i od HM materijala. Korištenje presvlaka omogućuje značajno povećanje brzine obrade, skraćujući tako vrijeme obrade jednog komada i povećavajući produktivnost stroja. Kod obrade aluminija presvlaka od Titan-Nitrida sprječava takoñer da se špena zapeče na površini glodala. Utjecaj se može usporediti sa utjecajem sloja teflona na površini tave.


Trolist d.o.o.

5 Optimalno podešavanje broja okretaja i brzine obr ade

Najvažniji parametri kod podešavanja CNC-obrade su broj okretaja radne glave(špindle) i brzina obrade. Preporuka (vidi tablicu 6.1) se najvećim dijelom poklapa sa preporukama proizvoñača glodala. U slučaju dvojbi obratite se Vašem dobavljaču ili proizvoñaču za preporučene vrijednosti za pojedino glodalo. Prvo se preuzme preporučena vrijednost brzine obrade materijala i ubaci se u izraz za računanje broja okretaja špindle. U slučaju manje stabilnih CNC-strojeva uvijek uzmite vrijednost broja okretaja u gornjem dijelu područja preporučenog broja okretaja, a za brzinu obrade vrijednost u donjem dijelu preporučenog područja. Ukoliko je poznat broj okretaja špindle, moguće je preko iste formule odrediti brzinu obrade. Izraz za odreñivanje brzine obrade: cv p S n= ⋅∅ ⋅

Brzina rezanja

Specijalni faktor Zf kod glodala promjera: d(mm)

[ ]/ minCv m 2 - 4 [mm] 5 - 8 [mm] 9 - 12 [mm]

Al meki (pričvršćen po duljini) 100 – 500 0,04 0,05 0,10 Al tvrdi, Mjed, Bakar, Bronca,

... 100 – 200 0,04 0,05 0,10

Čelik 40 – 120 0,02 0,03 0,06 termoplastični materijali 50 – 150 0,05 0,06 0,07 duroplasti sa dodatnim

materijalima, GFK 100 – 150 0,04 0,08 0,10

Tab. 6.1 Podaci za odreñivanje parametara CNC-obrade

Vrijedi pravilo da se sa većom brzinom obrade dobiva glaña obrañena površina. No istodobno povećava se opterećenje na glodalo kao i njegovo trošenje.

5.1 Postupak izra čuna

1.) Broj okretaja n

Odaberite brzinu rezanja Cv prema gornjoj tablici. Ovisno o situaciji moguće je da postoje

jake varijacije optimalne brzine rezanja Cv . Iz tog podatka onda slijedi potreban broj

okretaja špindle:

[ ] [ ]( ) [ ]( )/ min / min 1000 / 3,14 1cn o v m p d mm= ⋅ ⋅ ⋅∅

Primjer : Želite napraviti CNC obradu tvrdog aluminija glodalom sa dvije rezne površine promjera 3 [mm].

Iz tablice 6.1 slijedi vrijednost [ ]100...200 / minCv m= . Korištenjem tog podatka vrijedi:

Najveći broj okretaja: ( ) ( ) [ ]200 1000 / 3,14 3 200.000 / 9,42 21.230 / minn o= ⋅ ⋅ = =


Trolist d.o.o.

Pripadna brzina obrade-POSMAK: [ ]21230 0,04 2 1698 / minf mm= ⋅ ⋅ =

Napomena: Ovako velika brzina obrade, posebno u slučaju obrade metala, zahtjeva stabilan i miran rad CNC-stroja. Osim toga dubina pojedine obrade ne smije biti prevelika (cca. 1 1d⋅∅ ). Kod manje stabilnih CNC-strojeva ili u slučaju većih dubina obrade vrijedi sljedeći račun: Najveći broj okretaja: ( ) ( ) [ ]200 1000 / 3,14 3 200.000 / 9,42 21.230 / minn o= ⋅ ⋅ = = (kao

gornji slučaj) Najmanji broj okretaja: ( ) ( ) [ ]100 1000 / 3,14 3 100.000 / 9,42 10.615 / minn o= ⋅ ⋅ = =

Pripadna najmanja brzina obrade: [ ]10615 0,04 2 849 / minf mm= ⋅ ⋅ =

Dakle,kombinirati broj okretaja od [ ]21.230 / minn o= sa brzinom obrade od

[ ]849 / minf mm=

2.) Brzina obrade f -POSMAK

[ ]/ min Zf mm n f z= ⋅ ⋅ , [ ]/ minn o→

Zf - specijalni faktor za glodalo;

z - broj reznih površina.

3.) Prodor

ovisi o načinu prodiranja glodala u materijal,može biti tangencijalno ,okomito ili pod zadanim kutem,iz iskustva se uzima ½ do1/3 izračunatog posmaka za mekše materijale ,za tvrdje od ¼ do 1/8 Svakako najprihvatljivije je tangencijalni ulaz alata u materijal.

Primjer : materijal tvrdi aluminij, glodalom sa dvije rezne površine promjera 3 [mm].

Iz tablice 6.1 slijedi vrijednost [ ]100...200 / minCv m= . Korištenjem tog podatka vrijedi:

Najveći broj okretaja: ( ) ( ) [ ]200 1000 / 3,14 3 200.000 / 9,42 21.230 / minn o= ⋅ ⋅ = =

Pripadna brzina obrade-Posmak: [ ]21230 0,04 2 1698 / minf mm= ⋅ ⋅ =

Najmanji broj okretaja: ( ) ( ) [ ]100 1000 / 3,14 3 100.000 / 9,42 10.615 / minn o= ⋅ ⋅ = =

Pripadna najmanja brzina obrade: [ ]10615 0,04 2 849 / minf mm= ⋅ ⋅ =

Dakle kombinirate broj okretaja od [ ]21.230 / minn o= sa brzinom obrade od

[ ]849 / minf mm= Vrijedi za:

STROJEVE SLABE KRUTOSTI, I LOŠE OBRADNE GLABE


Trolist d.o.o.

6 Obrada u odnosu na posmak

. Za pojašnjenje pogledajte sliku 7.1. Površina sa šrafurom prikazuje veličinu špene odnosno piljevine na svakom pojedinom mjestu tijekom okretanja glodala. Rezna površina u smjeru obrade suprotnom smjeru gibanja materijala obrade u materijala nailazi na veću količinu materijala, na mjestu izlaska samo je mala količina materijala. Zadnji segment zbog toga bude najčešće istrgnut iz materijala, a ne odrezan. Iz tog razloga je strana utora obrañivanog u smjeru suprotnom od smjera gibanja materijala bolji i glañi od druge strane obrañivane u smjeru gibanja materijala.

Sl. 7.1 Značajke kod CNC-obrade materijala


Trolist d.o.o.

Koje glodalo za koju namjenu?

1-perno 2-perno 3-perno

oštar kut tupi kut oštar kut tupi kut oštar kut tupi kut Drvo

Meko drvo (bor), MDF, šperploča,

iverica, tvrda vlakna ++ o +(+) o o -

Tvrdo drvo (hrast, bukva, ramin (azijsko

drvo) +(+) o ++ o +(+) -

Umjetne mase PVC, polystyrol,

teflon, pjene, komacel

++ + + o - --

Duroplasti, bakelit sa i bez dopune

+ + ++ + + -

Pleksiglas lijevani ++ + +(+) - o Metali

Mekani Al, Alucobond, ...

++ + + o - --

tvrdi Al (Eloxal) o + + ++ o + Mesing, bronca, crveni gus, i sl.

-- - o +(+) + ++

Grañevinski čelik -- -- - + - ++ Nehrñajući čelik -- -- -- - -- +

Legenda ++ = jako dobro - = loš izbor

+ = dobro o = moguća

primjena -- = jako loš izbor

rezimi obrade cnc

Documents