Фрезерование меди на станке с ЧПУ
Медь является отличным проводником тепла и электричества, что делает ее идеальным металлом для использования в различных электронных компонентах для отвода тепла и отличной электропроводности.
Но обработка меди может быть кошмаром. Пластичная природа меди, наряду с ее ударной вязкостью, делает ее сложным материалом для фрезерования.
Будучи мягким металлом, медь склонна к деформации при больших усилиях резания.
Тепло, выделяющееся в процессе обработки, повышает пластичность меди и усугубляет уже существующие проблемы.
Однако, следуя надлежащей процедуре и поддерживая хороший контроль процесса, даже медь можно успешно фрезеровать с помощью ЧПУ.
В этой статье обсуждаются проблемы фрезерования меди на станке с ЧПУ и способы их решения.
Фрезерование меди на станке с ЧПУ: что следует учитывать?
На процесс фрезерования меди на ЧПУ сильно влияют различные факторы, такие как образование стружки, выбор инструмента, смазка и т. д.
Формирование стружки
Прерывистое стружкообразование идеально подходит для любого процесса обработки, но обработка пластичных материалов, таких как медь, приводит к образованию непрерывной стружки.
Эта сплошная стружка может скапливаться на режущем инструменте, что затрудняет процесс обработки и иногда приводит к поломке режущего инструмента.
Помещение кусочка сухого льда на заготовку снижает температуру и помогает подавить пластические свойства меди.
Низкая температура сухого льда вызывает хрупкость материала и, таким образом, способствует образованию прерывистой стружки.
Использование стружколома также может дать хорошие результаты за счет разрушения стружки и предотвращения ее попадания на режущий инструмент.
Чистота поверхности
Фрезерование меди на ЧПУ дает удовлетворительные результаты с небольшими заусенцами на поверхности.
Использование многопроходной техники с малой глубиной резания может улучшить чистоту поверхности меди.
Некоторые другие факторы, влияющие на чистоту поверхности меди в процессе фрезерования, включают выбор инструмента, смазку и скорость резания.
Выбор инструмента
Правильный выбор инструмента может обеспечить плавный сход стружки и хорошее качество поверхности меди.
Для фрезерования меди рекомендуется двухзубая концевая фреза из твердого сплава с углом подъема спирали более 45°.
Геометрия с двумя канавками обеспечивает хороший зазор для легкого удаления стружки и снижает вероятность приваривания меди трением к инструменту.
Кроме того, 2-зубая концевая фреза обеспечивает лучшую прочность, чем 1-зубая концевая фреза, и, следовательно, может обеспечивать большее усилие резания.
Более высокая спираль предпочтительнее, поскольку она обеспечивает плавное движение стружки от инструмента, избегая скопления стружки вокруг режущей кромки.
Это также способствует более высокой скорости подачи и улучшает чистоту поверхности реза, обеспечивая лучшее срезающее действие на стружку.
Срок службы инструмента
Для фрезерования меди необходим острый инструмент, но ударная вязкость меди и образование наростов резко сократят срок службы инструмента.
Увеличение числа оборотов и уменьшение глубины резания может увеличить срок службы инструмента за счет сведения к минимуму образования наростов на кромках.
Использование метода адаптивной траектории инструмента также может увеличить срок службы инструмента за счет поддержания постоянной нагрузки на стружку.
Кроме того, хорошая система смазки снижает трение, рассеивает избыточное тепло и увеличивает срок службы инструмента.
Смазка
При работе с хрупкими металлами большая часть тепла отводится прерывистой стружкой, предохраняющей инструмент и заготовку от перегрева.
Но в случае непрерывного стружкообразования не происходит должного отвода тепла, и стружка может подвергаться наклепу.
Эта стружка могут быть намного тверже основного материала и легко приваривается к заготовке или режущему инструменту.
Повторное фрезерование наваренной на заготовку нагартованной стружки приведет к затуплению инструмента и ускорению его износа.
Этого можно избежать с помощью хорошей смазки, которая облегчит удаление стружки и отведет тепло от режущего инструмента.
Еще одной причиной использования хорошей смазки является плохое качество поверхности и большие заусенцы на заготовке. Достаточное количество смазки (распыление или разбрызгивание) является хорошим решением этой проблемы.
Альтернативой дорогостоящей смазке распылением и грязной системе смазки струей является спрей WD-40.
Распыление WD-40 на зону фрезерования, а также несколько прерывистых распылений в процессе фрезерования улучшит чистоту поверхности меди.
Жесткость станка с ЧПУ
Несмотря на то, что это мягкий металл, фрезерование меди очень сложно из-за ее прочности.
Вы можете использовать лучший режущий инструмент, лучшую в своем классе систему смазки и точно рассчитать каждый параметр, но все равно не получить желаемых результатов.
Качество сборки вашего станка с ЧПУ играет жизненно важную роль в определении ограничений процесса, который будет выполняться на этом станке.
Вы не можете ожидать одинаковых результатов от небольшой самодельной машины и профессиональной машины, используемой в промышленном производстве.
Если вы попытаетесь врезаться слишком глубоко в медную заготовку с высокой скоростью подачи, вы можете увидеть, как ваш станок воспринимает нагрузку в виде крошечного отклонения в корпусе.
Этот изгиб станка может поставить под угрозу производительность станка с ЧПУ.
Самое простое решение для этого — уменьшить глубину резания.
С правильными инструментами и условиями хороший станок с ЧПУ, способный фрезеровать алюминий, должен выполнять работу по фрезерованию меди.
Оптимальные параметры
Для фрезерования чистой меди рекомендуется использовать концевую твердосплавную фрезу ⅛ дюйма (0,125 дюйма) с 2 зубьями, скоростью вращения 3000–5000 об/мин и максимальной скоростью подачи 10 дюймов/мин при сохранении небольшой глубины резания.
Поддержание хорошего управления процессом очень важно, потому что фрезерование чистой меди требует высокой точности, а слишком высокая или слишком низкая точность может испортить работу.
Хотя многие пользователи предлагают крутить шпиндель на максимальных оборотах, надрезы на медной поверхности при таких высоких оборотах при сохранении очень малой глубины резания могут привести к упрочнению поверхности.
Кроме того, высокие обороты означают высокое тепловыделение, которое делает медь липкой и прилипает к режущему инструменту.
Общие параметры фрезерования медных сплавов с обрабатываемостью от средней до отличной приведены в таблице ниже.
| Диаметр фрезерования (дюймы) | Подача на зуб (дюймы) | об/мин |
|---|---|---|
| 0,125 | .0005 | 35000 |
| 0,250 | .0010 | 22 500 |
| 0,375 | .0015 | 15 000 |
| 0,500 | .0020 | 11 500 |
| 0,625 | .0020 | 9000 |
| 0,750 | 0,0025 | 7500 |
| 0,875 | .0030 | 6500 |
| 1.000 | .0030 | 6500 |
Медь и ее сплавы
Простое решение всех этих проблем — использование медного сплава вместо чистой меди.
Легирование меди такими элементами, как кремний, никель, алюминий, цинк и олово, значительно улучшает обрабатываемость меди, сохраняя при этом все преимущества чистой меди.
В зависимости от требований вы можете использовать медный сплав, который лучше всего подходит для вашего применения.
| Медь | Сочинение | Индекс обрабатываемости |
|---|---|---|
| С101 | Чистая медь | 20 |
| C630 | Медно-алюминиевый сплав | 30 |
| C763 | Медно-никелево-цинковые сплавы | 60 |
| С145 | Низколегированные медные сплавы | 80 |
| С111 | Сернистая медь | 80 |
| С377 | Свинцовые бинарные медно-цинковые сплавы | 90 |
| С360 | Медно-цинковые сплавы | 100 |
В приведенной выше таблице показаны медь и некоторые из ее сплавов и их индекс обрабатываемости, при этом C101 имеет наименьшую обрабатываемость при 20, а C360 имеет превосходную обрабатываемость при 100.
C111 (сернистая медь свободной обработки), вероятно, является лучшей альтернативой чистой меди.
Добавление серы улучшает обрабатываемость меди при сохранении почти такой же проводимости.
Он также помогает формировать прерывистую стружку, что улучшает обрабатываемость почти в 4 раза по сравнению с чистой медью.
Последние мысли
Выполнение фрезерных операций на чистой меди может быть сложной задачей, поэтому его следует использовать только в случае необходимости.
Использование подходящего медного сплава вместо чистой меди, где это применимо, может улучшить результат процесса измельчения, делая процесс сравнительно менее сложным.
Кроме того, фрезерование чистой меди с косметической отделкой может быть чрезвычайно сложным, поэтому для таких применений настоятельно рекомендуется использовать латунь.
Соблюдая надлежащую процедуру и поддерживая хороший контроль процесса, вы можете преодолеть трудности и выполнить фрезерование меди с хорошим качеством поверхности.
Однако при фрезеровании меди необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности, поскольку существует высокая вероятность поломки режущего инструмента, а при высоких оборотах этот сломанный инструмент может быть опасен.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое адаптивный путь инструмента?
Адаптивная траектория инструмента — это метод, который поддерживает постоянную нагрузку на фрезу на протяжении всего резания. Он изменяет траекторию инструмента с небольшим скруглением в начале и конце реза, чтобы облегчить ввод и удаление инструмента из заготовки.
Какова альтернатива фрезерованию меди?
Лучшей альтернативой фрезерованию меди является использование волоконного лазерного резака и гравера. Волоконный лазер имеет длину волны 1060 нм, которая легко поглощается медью. Это дает возможность использовать волоконный лазер для выполнения точных и сложных разрезов на меди. Кроме того, поскольку лазерная резка и гравировка являются бесконтактными процессами, нет проблем с прилипанием меди к режущему инструменту.
Можем ли мы выполнять операции сверления на чистой меди?
Да, операции сверления можно выполнять на чистой меди.
При сверлении чистой меди возникают те же проблемы, что и при фрезеровании, но из-за меньшего пространства для схода стружки в процессе сверления вероятность того, что стружка застрянет в сверле, выше. Это делает процесс еще более сложным, чем фрезерование чистой меди.
