In dit artikel wordt het woord "end" gebruikt om te verwijzen naar alle CNC-freesoppervlakken. In de industrie kunnen verschillende soorten uiteinden worden aangeduid als ends, bits, endmills, cutters of drills (om er een paar te noemen). Sommige van deze namen zijn geschikter voor bepaalde uiteinden, maar voor de duidelijkheid worden ze in dit artikel allemaal collectief aangeduid als "ends".
Bij het kiezen van materialen om mee te werken op een CNC-router moet u rekening houden met factoren die verder gaan dan alleen het gewenste eindproduct. Verschillende materialen worden op verschillende manieren beïnvloed door de router, variërend per uiteinde en machine-instellingen. De router zelf, met name het uiteinde dat wordt gebruikt, wordt beïnvloed door het materiaal. Het is belangrijk om de beschikbare materiaalopties te begrijpen en voorspellingen te kunnen doen op basis van het gedrag van bekende materialen bij het beslissen om met een niet-standaardmateriaal te werken.
Bos
Er zijn veel soorten hout beschikbaar om mee te werken op een CNC-freesmachine, en de variabiliteit van hun eigenschappen mag niet worden onderschat. Ze variëren in hardheid, taaiheid, stijfheid en dichtheid, naast andere eigenschappen. Alle hout is echter een samenstelling van de natuurlijke polymeren cellulose en lignine, met een bepaald gehalte aan sap of hars.
Het is belangrijk om te onthouden dat eigenschappen veranderen met het vochtgehalte van het hout. Over het algemeen maakt vocht hout zachter, flexibeler, dichter en meer kleverig. Hout dat met routers wordt gebruikt, moet altijd in een droge omgeving worden opgeslagen en worden gezaagd als het droog is.
Het is niet verrassend dat houtsoorten over het hele spectrum van eigenschappen redelijk ideaal zijn voor gebruik in een CNC-freesmachine. Hout heeft een lage hardheid vergeleken met gewone stalen freeskoppen, dus er is weinig slijtage aan de machine. Hout heeft ook een zeer lage ductiliteit, dus het verwijderde hout zal breken in kleine snippers die gemakkelijk uit het werkgebied kunnen worden gegooid of opgezogen, waardoor het uiteinde relatief koel blijft.
Soorten hout
• Zachthoutsoorten: Den, ceder, spar.
• Hardhout: Eiken, esdoorn, kers, walnoot.
• Technisch hout: multiplex, MDF (Medium Density Fiberboard), spaanplaat.
NOTITIE: Operators moeten er rekening mee houden dat de materiaalverwijderingssnelheid bij dichtere of hardere houtsoorten overeenkomstig moet worden verlaagd.
Composiet Laminaten en Multiplex
Bij het snijden van een materiaal met welke methode dan ook, moet er eerst rekening worden gehouden met het faalmechanisme van het materiaal. In het geval van gelamineerde composieten (d.w.z. koolstofvezel layup, sommige glasvezels en multiplex) is het faalmechanisme waar u op moet letten delaminatie van de lagen. Dit kan worden getest aan elke rand van een materiaal door te proberen de rand open te wrikken en het gedrag van de gemaakte scheur te observeren:
1. Een scheur verspreidt zich altijd via de kortste weg naar het oppervlak – Kruislaagbreuk.
2. De scheur breidt zich uit in het vlak van de plaat – Breuk door delaminatie.
Voor het materiaal dat faalt door delaminatie, zullen de randen waarschijnlijk scheuren en verticaal knikken tijdens het frezen. Om dit resultaat te voorkomen, wordt het gebruik van een compressie-uiteinde aanbevolen.
Een compressie-uiteinde combineert een naar beneden spiraalvormige snijkant aan de bovenkant met een naar boven spiraalvormige snijkant aan de onderkant. Dit betekent dat de boven- en onderkant van het te snijden materiaal tijdens het snijden naar het midden worden samengedrukt, waardoor de druksterkte van het materiaal de zwakte voor scheurvorming onder trekspanning kan compenseren.
Houd er rekening mee dat de compressie-uiteinden het verwijderde materiaal zijwaarts naar buiten duwen, niet omhoog of omlaag. Materiaal kan dus alleen langs een blootgestelde rand worden verwijderd.
Soorten composieten
• Glasvezel: versterkt plastic.
• Koolstofvezel: hoge sterkte-w8-verhouding.
• Fenolisch: Hittebestendig, duurzaam.
Onthouden dat de compressiezone tussen de 2 snijrichtingen aan het uiteinde gecentreerd moet zijn in uw materiaal.
- De onderdelen van uw composiet moeten zowel gezamenlijk als afzonderlijk worden bekeken.
- Als de matrix van het composiet een polymeerhars is, pas dan de overwegingen toe die van toepassing zijn op dat type kunststof.
- Als het composiet schurende vezels of deeltjes bevat, gebruik dan een op de juiste manier gehard freeseind en koeling om slijtage te beperken.
Kunststoffen
Schuim
Polymeerschuimen zijn beschikbaar voor CNC-frezen en hebben het voordeel dat ze geen merkbare slijtage aan het uiteinde veroorzaken, terwijl ze complexe vormen mogelijk maken voor aangepaste verpakkingen, esthetiek, testgeometrie of voor risicoarme praktijken. Het bepalende kenmerk van deze materialen is hun lage schuifsterkte, waardoor ze snel en eenvoudig kunnen worden gesneden.
Bij het kiezen van deze materialen, als de treksterkte van het schuim zelfs lager is dan de schuifsterkte, dan kunnen er stukken worden afgescheurd in plaats van netjes gesneden chips. Het is ook mogelijk dat stukken relatief taai en flexibel schuim afscheuren en om het uiteinde van de router wikkelen.
Voor de zeldzame schuimen met dit risico, zorg ervoor dat u scherpe snijkanten gebruikt bij hoge RPM met agressieve kanalen, en geen schurende of ondiepe uiteinden. Stijve schuimen kunnen echter worden geschuurd in plaats van gesneden om te voorkomen dat ze vervormen.
Zachte kunststoffen
Zachte kunststoffen (zoals polyethyleen met lage dichtheid) worden gedefinieerd door een relatieve maat: het zijn polymeren die "krullen" of zeer lange snippers produceren wanneer ze worden gesneden. Dit betekent dat ze minder hard en waarschijnlijk rekbaarder zijn. Houd er rekening mee dat een zachtere kunststof waarschijnlijk ook een lager smeltpunt heeft en de dimensionale tolerantie verliest door te buigen bij het snijden wanneer het heet is. Verminder deze neiging met een koele omgevingstemperatuur, ventilatoren en ondiepe sneden. Een snijkant met minder groeven of minder agressieve kanalen kan de problemen verminderen die worden veroorzaakt door vastlopen met lange krullen.
Harde kunststoffen
Harde kunststoffen (zoals polymethylmethacrylaat) worden gedefinieerd door een relatieve maat: ze produceren korte chips met gebroken uiteinden wanneer ze worden gesneden. Dit betekent dat ze stijver zijn en kunnen worden gesneden met minder agressief gekanaliseerde uiteinden, omdat het verwijderen van de kleinere deeltjes gemakkelijker zou moeten zijn. Oververhitting kan echter nog steeds gemakkelijk een probleem zijn.
Harde kunststoffen vervormen minder in bulk bij oververhitting, maar kunnen smelten of afbreken direct op het snijvlak, waardoor er verschroeid plastic materiaal op het uiteinde van de frees ontstaat en het niet meer kan snijden. Verminder deze neiging met een koele omgevingstemperatuur, ventilatoren en ondiepe sneden.
Soorten kunststoffen
• Acryl: helder, kleurrijk, sterk.
• Polycarbonaat: Hoge slagvastheid, helder.
• PVC (Polyvinylchloride): Duurzaam, veelzijdig.
• HDPE (High-Density Polyethylene): Lichtgewicht, bestand tegen vocht.
Metalen
In de overgrote meerderheid van de gevallen is aluminium het enige metaal dat met een frees gesneden moet worden. Sommige legeringen van Al met een hoog Si-gehalte zijn erg hard en mogen alleen in freesmachines worden gebruikt.
Aluminium produceert lange krullen wanneer het met normale uiteinden wordt gesneden, wat vaak resulteert in vastlopen als er niet veel speling beschikbaar is. Wanneer aluminium met weinig tolerantie moet worden gesneden, moet een speciaal spaanbrekeruiteinde worden gebruikt. Dit type uiteinde, met eigenschappen tussen die van schurende uiteinden en snijuiteinden met veel groeven, heeft een "diamant" rhombohedraal oppervlaktepatroon dat voorkomt dat een enkel snijvlak in contact blijft met een brede hoeveelheid materiaal tijdens een hele snijomwenteling, waardoor het verwijderde materiaal in veel afzonderlijke spanen wordt gebroken.
Houd er rekening mee dat de hardheid en diffusiekoeling van een metaal gevoelig zijn voor de omgevingstemperatuur, en dat de juiste instellingen voor uw freesmachine kunnen veranderen als de temperatuur in uw werkruimte niet wordt gecontroleerd. Wanneer er warmte opbouwt, slijt het uiteinde versneld door verzachting en wordt het oppervlak van het metaal ductieler, wat zorgt voor "smeer"-vervorming in plaats van schone, nauwkeurige sneden. Snijd relatief langzaam en gebruik koelventilatoren.
In zeldzame gevallen kunnen ook andere metalen dan aluminium worden gefreesd.
- Sommige messinglegeringen zijn zacht genoeg om met uiterste zorg te worden bewerkt. Kies voor zeer harde uiteinden en CNC-paden die speciaal voor dat doel zijn ontworpen.
- In theorie kunnen ook zeer zachte metalen zoals zuiver koper, goud of lood worden gefreesd.
- Bij dichte, zeer kneedbare materialen zoals zachte, zuivere metalen, kiest u agressieve snijkanten met weinig groeven.
- Bij dichte, zeer kneedbare materialen zoals zachte, zuivere metalen, kiest u agressieve snijkanten met weinig groeven.
Soorten metalen
• Aluminium: lichtgewicht, corrosiebestendig.
• Messing: Decoratief, gemakkelijk te snijden.
• Staal: sterk, duurzaam.
• Koper: Geleidend, zacht.
Steen en keramiek
Zeer stijve, harde materialen met een lage taaiheid, zoals sedimentair gesteente en gangbare keramiek (graniet, zandsteen, tegels), kunnen worden gefreesd met harde schuurkoppen.
Deze uiteinden zijn vaak gemaakt van een metaal met ingebedde diamantdeeltjes als schuurmiddel. Voor tegels met een zeer lage taaiheid kan een ondiep, dicht gecanneleerd of chipbrekeruiteinde van HSS of carbide geschikt zijn.
Over het algemeen wordt een CNC-router gebruikt voor deze materialen wanneer reliëfdetaillering of complexe randpatronen nodig zijn. Vanwege de hoge hardheid en lage thermische geleidbaarheid van steen en keramische materialen, wordt er veel warmte gecreëerd en wordt er heel weinig afgevoerd door het oppervlak en verwijderde deeltjes. Dit betekent dat warmteopbouw aan het uiteinde van de router een groot probleem is. Directe waterkoeling wordt aanbevolen.
Soorten steen en keramiek
• Marmer: Elegant, relatief zacht.
• Graniet: Hard, duurzaam.
• Keramische tegels: hard, bros.
Om de gewenste resultaten te behalen in CNC-routerprojecten is het juiste materiaal het cruciale element. Elk materiaal heeft unieke eigenschappen en vereist specifieke gereedschappen, snelheden en technieken. Door de best practices te volgen die in deze gids worden beschreven, kunt u de mogelijkheden van uw CNC-router maximaliseren.
