Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

CNC Routing Basics: Toolpaths och Feeds 'n Hastigheter

Vad är en Router?

Innan du diskuterar eller använder en CNC-router är det bra att veta hur man använder en handhållen router. Din typiska router har en motor (eventuellt en motor med variabel hastighet), höjdjustering (antingen fast eller dunk) och en kollett som är en avsmalnande fjäder som vid komprimering skapar friktionen som behövs för att hålla skärverktyget på plats.

När du använder en icke-datoriserad router ser du, hör och känner hur verktyget kan klippas med omedelbar haptisk återkoppling. Om du har tillgång till en, går du med med det innan du försöker skapa verktygsbanor på datorn. Gör en snabb skiss på en 12 "x12" bit skrapkryssfiner och använd en ¼-tums bit för att klippa ut det. Om du arbetar med en fast bas (inte en router) bör du borra ett 3/8-tums hål för att du ska kunna starta routern på rätt sätt i materialet. Ställ in biten så att den inte skär mer än 1/8 tum djup per pass, och var noga med att säkra kryssfiner till bordet. Var försiktig att använda en router bit / djup som inte anges kan vara potentiellt farligt. Använd lite mindre än 3/8 tum och använd ett steg mindre än bitens radie.

Börja skärningen i mitten av din form och träna i ett spiralliknande mönster, vilket ger stöd för din router om din form är större än basen. När du arbetar dig mot de skisserade linjerna, försök att göra både medurs och moturs rörelser och märka att en riktning ger mycket mer kontroll och noggrannhet.

Vad är Toolpaths?

En verktygsväg är den användardefinierade kodade vägen som ett skärverktyg följer för att maskinera en del. De är representerade på skärmen av linjer och kurvor som representerar vägen för skärverktygets bottencentrum. Locket verktygsbanor etsar ytan av materialet, medan profilverktygsbanor skär hela vägen.

Ficka

Processen som beskrivs i det handhållna exemplet ovan kallas en "ficka" verktygsväg. I ditt första pass tar du bort allt inne i dina linjer till ett konstant djup på 1/8 tum under ytan. Om du vill ta bort mer än 1/8 av en tum håller du bara paus efter det första passet, sänker biten och tar bort ett andra pass 1/8 en tum lägre och så vidare.

Pocket Toolpaths i RhinoCAM

De röda linjerna är "penna upp", där routern lyfter skäraren och reser över ytan av materialet för att komma till nästa skärpunkt. Det blå skuggade området indikerar var materialet kommer att tas bort.

Pocket Toolpaths i RhinoCAM

Profil

Om du skulle vilja skära ut din form istället för att ta bort material i linjerna, skulle den verktygsfil som ska användas kallas en profil (eller kontur).

Profilverktygsbanor i RhinoCAM

Profilverktygsbanor skärs.

De flesta CAM-programmen ger vad som verkar vara ett vanligt antal kontroller och alternativ i verktygspaneldialogen. Bli inte överväldigad och ta din tid att långsamt röra sig genom varje flik i följd att du förstår alla alternativ. De viktigaste koncepten att ta bort från det handhållna routerns experiment ovan är: spindelhastighet, matningshastighet, steg-down och step-over. Vi kommer att täcka dem mer i detalj nedan.

Klättra kontra konventionell skärning

En vanlig routerbit roterar medurs. Om detta skulle följa vänstra sidan av linjen skulle det vara en klättring, om det skulle följa höger sida av linjen skulle det vara en konventionell skärning.

Klättra mot konventionella nedskärningar

Huvudskillnaden mellan klättring och konventionell skärning är hur skäraren biter in i materialet. En konventionell skär avböjer biten mot skäret och en klättring suger bort biten. Klättskärning föredras ofta vid användning av en CNC-router, eftersom det medför att mindre korn sönder eller "tårar ut". Klättring kan dock vara farligt på en icke-datorstyrd router, eftersom det kan vara svårt att styra stycket för hand och kan "gå bort" .”

I det handhållna exemplet ovan skulle ett spiralliknande mönster från insidan också vara en konventionell skärning och ge större kontroll eftersom vi har begränsad styrka vid användning av handhållna verktyg. Faktum är att många träbearbetningsböcker hänvisar till denna metod som den enda säkra inriktningen att använda en routerbit.

En CNC-router ger emellertid vanligtvis en bättre skärning när man använder en klättring, särskilt i massivt trä, eftersom det kommer att eliminera möjligheten att riva ut längs skärvektorn. Börja med, oroa dig inte för mycket om detta. Generellt bör du välja alternativet som innehåller både bland annat "mixed" och programvaran väljer vad du ska använda.

Tooling

Det finns 4 huvudtyper av flöjtmönster för routerbitar, plus många typer av specialbitar.

  • Rak flöjt - bra runt runt, bra chipavlägsnande
  • Up Spiral - bra chipavlägsnande, kan riva ut toppen av tunnfaner, till exempel finishplywood
  • Down Spiral - dålig borttagning av chip, ingen rivning, långsammare matningshastighet
  • Komprimering - kombination av upp och ner spiral, stor runt bit, perfekt för plywood eller laminatplåt.

Var och en av dessa flöjtmönster har sina nedgångar. Om pengar inte är ett problem och du för det mesta skär finkryssfiner, tycker jag verkligen om Freud 77-202 eller 77-204. Rak flöjter är också fantastiska, billiga och undervärderade.

3D Inhängningsgränser

Jag uppmanar eleverna att spendera tid med 2D-skärningar innan de använder hela 3D-verktygsbanor. Det finns ett antal skäl till detta, men viktigast av allt att ta sig tid att förstå 2D-bearbetning möjliggör en mycket bättre förståelse av 3D-parametrarna. Jag skulle gärna täcka 3D mer djup vid ett senare tillfälle, men för närvarande vill jag diskutera inneslutningsgränser.

I stället för att använda wireframe geometri eller kurvor och linjer som den primära källan för inmatning, använder en 3D verktygsväg ytor som kallas "drivytor." För att uppnå önskat resultat är det ofta nödvändigt att använda en inneslutningsgräns. Detta är en kurva som definierar rörelsesgränserna i x och y på drivytan. Nyckeln till att använda inneslutningsgränser är att de måste vara över din geometri.

Vanligtvis flyttar jag modellen nedan till byggplanet innan du börjar och lägger in på CPlane.

Flöden och hastigheter

De flesta spindlar (termen för routern kopplad till din cnc router) kommer att gå från ca 7000 rpm till 18.000 rpm. Denna hastighet kallas "spindelhastighet" och är direkt relaterad till matningshastigheten eller ythastigheten, som de flesta maskiner kan göra upp till cirka 200ipm. De två andra variablerna, nedstegningen och övergången bör hållas så att tvärsnittsarean ingrepp med materialet inte är mer än radie gånger bitens diameter. Det här är en tumregel, men det är en bra utgångspunkt för matnings- och hastighetsberäkningar.

Att återskapa:

  • Spindelhastighet - Rotationshastighet för skärverktyget i varv per minut
  • Matningshastighet - Ythastighet i mitten av det roterande verktyget
  • Steg ner - avståndet i z-riktningen per passera att ett skärverktyg dras in i materialet
  • Steg över - det maximala avståndet i x / y-riktningen som ett skärverktyg kommer att ingripa med oklippt material

Beräkning av flöden och hastigheter

Nedan är en formel för beräkning av matningshastighet:

ChipLoad x CutterDiameter x NumberOfFlutes x SpindleSpeed ​​= FeedRate

Där chipload är mängden material klippt per tand (matning per tand). Matningshastigheten är skärverktyget i tum per min, spindelhastighet är rotationshastigheten för skärverktyget i varv per min, antalet flöjter och skärdiameter bestäms av ditt verktyg. I detta fall är de ¼ tum och 2 flöjter. Beroende på storleken på din bit är chiploaden för plywood mellan 0,005 tum 0,01 tum per tand. För små bitar under 1/8 tum börja med 0.005 och öka därifrån där. För bitar 1/4 tum och större kommer du förmodligen inte att bryta något som börjar med 0,01.

Storleken på chiploaden eller matningen per tand är en mycket viktig faktor vid bearbetning, större chips kan dra bort mer värme. Mindre chips är enklare på din maskin och verktyg men kan orsaka för mycket värme. Du vill göra marker som när de faller faller till golvet istället för att bli damm som stannar i luften.

När du försöker att finslipa på dina matar och hastigheter med en ny bit, gissar du så gott som möjligt att du kan använda formlerna för matning och hastighet och röra på biten så snart den slutar snurra efter några få nedskärningar (kom ihåg: säkerhet först), det borde Var varm, kanske lite snygg, men det borde inte brinna dig. Om det är för varmt, öka matningshastigheten eller sänk spindelvarvtalet. Titta på kanten av kanten efter det att skärningen har slutförts. Om det är vågigt, det är verktyget chatter och du bör minska din matningshastighet eller öka din spindelhastighet.

Använd dina öron också, verktyget ska låta bra när du skär ... lita på din tarm.

Några exempel

Om vi ​​pluggar in våra kända variabler får vi:

0,01 x 0,25 x 2 x 18000 = FeedRate = 90ipm

Tänk på att vi inte vill driva biten något snabbare än ungefär 200ipm, om vi ville använda en 1/2 tum 4 flöjtbit kunde vi lösa spindelhastighet istället för matningshastighet.

  • 0,01 x 0,5 x 4 x SpindleSpeed ​​= 200ipm
  • SpindelSpeed ​​= 10 000 rpm

Det är användbart att göra ett diagram så att du snabbt kan hitta numren du letar efter. Du är välkommen att använda mina feeds och hastighetsdiagram.

Bearbetningstips och tricks

Step-Down och Bit Diameter

Alla dessa tal är baserade på en nedsträckning av radien och övergången av bitens diameter. Med chiploaden satt till 0,01 är det möjligt att gå ner och över bitens diameter, men det är det absoluta maximala och bör endast vara korta moment i skärningen. Det är möjligt att skada din spindel genom att trycka den för hårt, kom ihåg att alltid värma upp spindeln i minst 10 minuter innan du gör några snitt. Det finns några dyra lager där inne som förstörs om du hoppar över det här steget.

Lökskinn på profilskurvor

När profilskärning finérad plywood gillar jag att använda en komprimeringsbit med en teknik som kallas lökskinnning. Det finns många olika sätt att programmera vilket jobb som helst, men den här metoden är en catchall för små delar och en bra färdig kant utan att sopa ut på ett vakuumbord med en spånplatta. Tanken är att gå ner efter nivå först, så klippa alla dina delar ner till det första steget, sedan till det andra steget och så vidare, lämna ett tunt lager av finer längst ner på varje snitt. Sedan, i ett sista pass, skära den tunna "lökskinnet" av faner som är kvar. Eftersom mängden kvar är så tunn det ger lite motstånd mot biten och sänker chansen att din del flyttar.

Om jag klippte 3/4 i plywood skulle det faktiskt mäta någonstans runt 0,72 tum, skulle jag gå ner två gånger, 0,34 per pass, vilket lämnade 0,04 tum plus 0,02 genombrott för den sista verktygsbanan att ta bort. Eftersom jag stiger ner nästan 3/8 tum medan du skär hela biten på 1/4 tum i varje pass, skulle jag behöva sänka matningshastigheten.

Med en 1/4 tum bit borde jag stega ner 1/8 tum (radien) när du gör konturskärning med en chipload på 0,01 tum. Men jag vill använda en komprimeringsbit för att undvika rivning på toppen av mitt ark och den där biten har inte en nedåtgående spiral fram till ca 5/16 tum uppför kanten. Så jag måste gå ner 3/8 av en tum. Eftersom jag ökar tvärsnittsarean hos den bit som är förlovad med materialet, borde jag minska chiploaden med samma mängd så att den nya chiploaden skulle vara 0.00333 och returnera en ny matningshastighet på 30ipm. Efter lite experiment har jag funnit att en chipload på 0.005inches vid 18000rpm vilket resulterar i en matningshastighet på 45ipm är optimal för mina behov.

Experiment säkert

Bli inte för borttagen med siffrorna, använd din sunt förnuft och lita på din tarm. Varje bit är lite annorlunda och det finns ett brett utbud av densiteter i massivt trä och olika plåtvaror. Använd alltid alltid dina skyddsglasögon. Det verkar som en alltför försiktig åtgärd många gånger, men överväga det troliga scenariot av en liten 1/8 tums karbidbit krossad. Det är inte troligt att trädamm kommer att sätta dig på sjukhuset, men ett litet skott av stål i ditt öga är något att räkna med.

Ladda ner exemplet Rhino 3D-filer

Om du är intresserad kan du ladda ner en gratis provning av Rhino i 90 dagar. Du kan också ladda ner RhinoCAM från MecSoft. Det låter dig inte spara dina filer, men du kan experimentera och lära dig gratis.

Del

Lämna En Kommentar