En aquest article, la paraula "extrem" s'utilitzarà per referir-se a totes les superfícies de tall de les fresadores CNC. A la indústria, els diferents tipus d'extrems es poden anomenar extrems, broques, freses, talladores o trepants (per anomenar-ne alguns). Alguns d'aquests noms són més apropiats per a certs extrems, però per claredat, tots es denominaran col·lectivament "extrems" en aquest article.
L'elecció de materials amb què treballar en una fresadora CNC requereix la consideració de factors més enllà de la peça final desitjada. Els diferents materials es veuen afectats de maneres diverses per la fresadora, variant segons el final utilitzat i la configuració de la màquina. La fresadora en si, especialment el final utilitzat, es veu afectada pel material. És important entendre les opcions de material disponibles i poder fer prediccions a partir del comportament dels materials coneguts a l'hora de decidir treballar amb un material no estàndard.
bosc
Hi ha molts tipus de fusta disponibles per treballar en una fresadora CNC, i no s'ha de subestimar la variabilitat de les seves propietats. Varien en duresa, tenacitat, rigidesa i densitat, entre altres propietats. Tota la fusta, però, és un compost dels polímers naturals cel·lulosa i lignina, amb cert contingut de saba o resina.
És important recordar que les propietats canvien amb el contingut d'humitat de la fusta. En general, la humitat fa que la fusta sigui més tova, més flexible, més densa i més adhesiva. Les fustes utilitzades amb fresadores sempre s'han d'emmagatzemar en un ambient sec i tallar-les quan estiguin seques.
No és sorprenent que les fustes de tot l'espectre de propietats siguin força ideals per al seu ús en una fresadora CNC. La fusta té una duresa baixa en comparació amb les puntes de fresadora d'acer normals, de manera que hi ha poc desgast a la màquina. La fusta també té una ductilitat molt baixa, de manera que la fusta extreta es fracturarà en petites estelles que es llançaran o s'aspiraran fàcilment de la zona de treball, permetent que la punta es mantingui relativament freda.
Tipus de fustes
• Fustes toves: Pi, cedre, avet.
• Fustes dures: Roure, auró, cirerer, noguera.
• Fustes dissenyades: contraplacat, MDF (tauler de fibra de densitat mitjana), tauler de partícules.
NOTA: Els operadors haurien de preveure disminuir les taxes d'eliminació de material utilitzades en fustes més denses o més dures en conseqüència.
Laminats compostos i contraplacat
Quan es talla un material amb qualsevol mètode, primer cal tenir en compte el mecanisme de fallada del material. En el cas dels compostos laminats (és a dir, capes de fibra de carboni, algunes fibres de vidre i contraplacat), el mecanisme de fallada que cal tenir en compte és la delaminació de les capes. Això es pot provar a qualsevol vora d'un material intentant fer palanca per obrir la vora i observant el comportament de l'esquerda feta:
1. L'esquerda sempre s'estén a la superfície pel camí més curt: fallada transversal.
2. L'esquerda s'estén al pla de la xapa: fallada per delaminació.
Per al material que falla per delaminació, és probable que les vores es trenquin i es dobleguin verticalment durant el fresat. Per evitar aquest resultat, es recomana l'ús d'un extrem de compressió.
Un extrem de compressió combina una vora de tall en espiral descendent a la part superior amb una vora de tall en espiral ascendent a la part inferior. Això significa que el material que es talla té les superfícies superior i inferior comprimides cap al centre durant el tall, cosa que permet que la resistència del material en compressió resisteixi la seva debilitat a l'obertura d'esquerdes en tensió.
Tingueu en compte que els extrems de compressió empenyen el material extret lateralment, no cap amunt ni cap avall, de manera que el material només es pot extreure al llarg d'una vora exposada.
Tipus de compostos
• Fibra de vidre: Plàstic reforçat.
• Fibra de carboni: alta relació resistència-w8.
• Fenòlic: Resistent a la calor, durador.
Recordar que la zona de compressió entre les 2 direccions de tall a l'extrem ha d'estar centrada en el material.
- Els components del vostre compost s'han de considerar tant conjuntament com per separat.
- Si la matriu del compost és una resina polimèrica, apliqueu les consideracions adequades a aquest tipus de plàstic.
- Si el compost conté fibres o partícules abrasives, utilitzeu un extrem de fresadora endurit adequadament i refrigeració per reduir el desgast.
plàstica
Escumes
Les escumes de polímer estan disponibles per al fresat CNC i tenen l'avantatge de no crear cap desgast notable a l'extrem, alhora que permeten crear formes complexes per a embalatges personalitzats, estètica, geometria de prova o per a pràctiques de baix risc. La característica definidora d'aquests materials és la seva baixa resistència al cisallament, cosa que els permet tallar de manera ràpida i senzilla.
A l'hora de triar aquests materials, si la resistència a la tracció de l'escuma és fins i tot inferior a la resistència al cisallament, es podrien arrencar trossos en lloc d'encenalls tallats netament. També és possible que trossos d'escuma relativament resistents i flexibles es desprenguin i s'embolcallin al voltant de l'extrem de la fresadora.
Per a les escumes rares amb aquest risc, assegureu-vos d'utilitzar extrems tallants afilats a altes RPM amb canals agressius, i no extrems abrasius o poc profunds. Les escumes rígides, però, es poden abrasionar en lloc de tallar per evitar que es deformin.
Plàstics tous
Els plàstics tous (com el polietilè de baixa densitat) es defineixen per una mesura relativa: són polímers que produeixen "rínxols", o encenalls molt llargs, quan es tallen. Això significa que són menys durs i probablement més dúctils. Cal tenir en compte que un plàstic més tou també és probable que tingui un punt de fusió més baix i que perdi tolerància dimensional en flexionar-se en talls quan està calent. Reduïu aquesta tendència amb una temperatura ambient fresca, ventiladors i talls poc profunds. Un extrem de tall amb menys estries o canals menys agressius pot reduir els problemes causats per l'encallament amb rínxols llargs.
Plàstics durs
Els plàstics durs (com el polimetilmetacrilat) es defineixen per una mesura relativa: produeixen estelles curtes amb extrems trencats quan es tallen. Això significa que són més rígids i es poden tallar amb extrems canalitzats menys agressivament, ja que l'eliminació de les partícules més petites hauria de ser més fàcil. Tanmateix, el sobreescalfament encara pot ser fàcilment un problema.
Els plàstics durs es deformen menys en massa quan s'escalfen massa, però es poden fondre o degradar directament a la superfície de tall, fent que s'acumuli material plàstic cremat a l'extrem de la fresadora i impedeixi que talli. Reduïu aquesta tendència amb una temperatura ambient fresca, ventiladors i talls poc profunds.
Tipus de plàstics
• Acrílic: Clar, colorit, fort.
• Policarbonat: Alta resistència a l'impacte, transparent.
• PVC (clorur de polivinil): Durador, versàtil.
• HDPE (polietilè d'alta densitat): lleuger, resistent a la humitat.
Metalls
En la gran majoria de circumstàncies, l'únic metall que s'ha de tallar amb una fresadora és l'alumini. Alguns aliatges d'Al amb alt contingut de Si són molt durs i només s'han d'utilitzar en fresadores.
L'alumini produirà rínxols llargs quan es talla amb extrems regulars, cosa que sovint provoca encallaments si no es disposa d'un gran espai lliure. Quan s'ha de tallar l'alumini amb poca tolerància, s'ha d'utilitzar un extrem trenca-encenalls especial. Aquest tipus d'extrem, amb propietats intermèdies amb les extrems abrasius i les extrems de tall amb múltiples estries, té un patró de superfície romboèdric de "diamant" que impedeix que una sola superfície de tall estigui en contacte amb una gran quantitat de material durant tota una revolució de tall, trencant així el material eliminat en molts encenalls discrets.
Tingueu en compte que la duresa i el refredament per difusió d'un metall són sensibles a la temperatura ambient, i per tant, la configuració correcta del vostre router pot canviar si no es controla la temperatura del vostre espai de treball. Quan s'acumula calor, l'extrem es desgasta a un ritme accelerat a causa del reblaniment i la superfície del metall es torna més dúctil, cosa que provoca deformacions per "taques" en lloc de talls nets i precisos. Talleu relativament lentament i utilitzeu ventiladors de refrigeració.
En casos excepcionals, es poden fresar metalls diferents de l'alumini.
- Alguns aliatges de llautó són prou tous per ser fresats amb molta cura, trieu extrems molt durs i traçats CNC dissenyats específicament per a aquest propòsit.
- Teòricament, també es poden fresar metalls molt tous com el coure pur, l'or o el plom.
- En el cas d'un material dens i altament mal·leable com els metalls purs i tous, trieu extrems de tall agressius amb poques acanaladures.
- En el cas d'un material dens i altament mal·leable com els metalls purs i tous, trieu extrems de tall agressius amb poques acanaladures.
Tipus de metalls
• Alumini: Lleuger, resistent a la corrosió.
• Llautó: Decoratiu, fàcil de tallar.
• Acer: Fort, durador.
• Coure: Conductor, tou.
Pedra i ceràmica
Els materials molt rígids i durs amb baixa tenacitat com la pedra sedimentària i la ceràmica comuna (granit, gres, rajoles) es poden fresar amb puntes abrasives dures.
Aquests extrems sovint estan fets d'un metall amb partícules de diamant incrustades com a abrasiu. Per a rajoles de molt baixa tenacitat, pot ser apropiat un extrem poc profund, densament acanalat o trencador de ferritxes fet de HSS o carbur.
Generalment, s'utilitza una fresadora CNC per a aquests materials quan es necessiten detalls en relleu o patrons de vores complexos. A causa de l'alta duresa i la baixa conductivitat tèrmica dels materials de pedra i ceràmica, es crea una gran quantitat de calor i la superfície en condueix molt poca i elimina les partícules. Això significa que l'acumulació de calor a l'extrem de la fresadora és un problema important. Es recomana la refrigeració directa per aigua.
Tipus de pedra i ceràmica
• Marbre: Elegant, relativament suau.
• Granit: Dur, resistent.
• Rajoles ceràmiques: Dures, fràgils.
Per aconseguir els resultats desitjats en projectes de fresadora CNC, el material adequat és l'element crucial. Cada material té propietats úniques i requereix eines, velocitats i tècniques específiques. Seguir les millors pràctiques descrites en aquesta guia us ajudarà a maximitzar les capacitats de la vostra fresadora CNC.
