Upute za Glodanje

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
Trolist d.o.o.
Sadržaj
1
UVOD
3
2
LIJEVA CNC OBRADA – GLODALA SA KRUŽNOM REZNOM POVRŠINOM
POGREŠKA! KNJIŽNA OZNAKA NIJE DEFINIRANA.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
ULAZAK U MATERIJAL
OBRAðENE POVRŠINE
ODVOD PILJEVINE I REZNIH OSTATAKA
HLAðENJE/PODMAZIVANJE
OPASNOST OD PUKNUĆA GLODALA
4
5
5
5
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 OBRADE
12
6.1 PROCEDURA PODEŠAVANJA
12
7
14
OBRADA U SMJERU I SUPROTNO SMJERU MATERIJALA
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 2/15
Trolist d.o.o.
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.
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 3/15
Trolist d.o.o.
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
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 4/15
Trolist d.o.o.
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 smjeru 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
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 5/15
Trolist d.o.o.
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.
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 6/15
Trolist d.o.o.
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.
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 7/15
Trolist d.o.o.
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
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 8/15
Trolist d.o.o.
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
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 9/15
Trolist d.o.o.
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.
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 10/15
Trolist d.o.o.
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.
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 11/15
Trolist d.o.o.
Trolist d.o.o.
5
Optimalno podešavanje broja okretaja i brzine obrade
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: vc = p ⋅∅S ⋅ n
Brzina
rezanja
vC [ m / min ]
Al meki (pričvršćen po duljini)
Al tvrdi, Mjed, Bakar, Bronca,
...
Čelik
termoplastični materijali
duroplasti sa dodatnim
materijalima, GFK
100 – 500
Specijalni faktor f Z kod glodala
promjera: d(mm)
2 - 4 [mm] 5 - 8 [mm]
9 - 12 [mm]
0,04
0,05
0,10
100 – 200
0,04
0,05
0,10
40 – 120
50 – 150
0,02
0,05
0,03
0,06
0,06
0,07
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 izračuna
1.) Broj okretaja n
Odaberite brzinu rezanja vC prema gornjoj tablici. Ovisno o situaciji moguće je da postoje
jake varijacije optimalne brzine rezanja vC . Iz tog podatka onda slijedi potreban broj
okretaja špindle:
n [ o / min ] = ( vc [ m / min ] ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ p ⋅ ∅d1[ mm ])
Primjer: Želite napraviti CNC obradu tvrdog aluminija glodalom sa dvije rezne površine
promjera 3 [mm].
Iz tablice 6.1 slijedi vrijednost vC = 100...200 [ m / min ] . Korištenjem tog podatka vrijedi:
Najveći broj okretaja: n = ( 200 ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ 3) = 200.000 / 9, 42 = 21.230 [ o / min ]
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 12/15
Trolist d.o.o.
Trolist d.o.o.
Pripadna brzina obrade-POSMAK: f = 21230 ⋅ 0, 04 ⋅ 2 = 1698 [ mm / min ]
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 ⋅ ∅d1 ). Kod manje stabilnih CNC-strojeva ili u slučaju većih dubina obrade vrijedi
sljedeći račun:
Najveći broj okretaja: n = ( 200 ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ 3) = 200.000 / 9, 42 = 21.230 [ o / min ] (kao
gornji slučaj)
Najmanji broj okretaja: n = (100 ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ 3) = 100.000 / 9, 42 = 10.615 [ o / min ]
Pripadna najmanja brzina obrade: f = 10615 ⋅ 0, 04 ⋅ 2 = 849 [ mm / min ]
Dakle,kombinirati broj okretaja od n = 21.230 [ o / min ] sa brzinom obrade od
f = 849 [ mm / min ]
2.) Brzina obrade f -POSMAK
f [ mm / min ] = n ⋅ f Z ⋅ z , n → [ o / min ]
f Z - 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 vC = 100...200 [ m / min ] . Korištenjem tog podatka vrijedi:
Najveći broj okretaja: n = ( 200 ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ 3) = 200.000 / 9, 42 = 21.230 [ o / min ]
Pripadna brzina obrade-Posmak: f = 21230 ⋅ 0, 04 ⋅ 2 = 1698 [ mm / min ]
Najmanji broj okretaja: n = (100 ⋅1000 ) / ( 3,14 ⋅ 3) = 100.000 / 9, 42 = 10.615 [ o / min ]
Pripadna najmanja brzina obrade: f = 10615 ⋅ 0, 04 ⋅ 2 = 849 [ mm / min ]
Dakle kombinirate broj okretaja od n = 21.230 [ o / min ] sa brzinom obrade od
f = 849 [ mm / min ] Vrijedi za:
STROJEVE SLABE KRUTOSTI, I LOŠE OBRADNE GLABE
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 13/15
Trolist d.o.o.
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
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
Stranica 14/15
Trolist d.o.o.
Trolist d.o.o.
Koje glodalo za koju
namjenu?
Drvo
Meko drvo (bor),
MDF, šperploča,
iverica, tvrda vlakna
Tvrdo drvo (hrast,
bukva, ramin (azijsko
drvo)
Umjetne mase
PVC, polystyrol,
teflon, pjene,
komacel
Duroplasti, bakelit sa
i bez dopune
Pleksiglas lijevani
Metali
Mekani Al,
Alucobond, ...
tvrdi Al (Eloxal)
Mesing, bronca,
crveni gus, i sl.
Grañevinski čelik
Nehrñajući čelik
Legenda
1-perno
2-perno
3-perno
oštar kut
tupi kut
oštar kut
tupi kut
oštar kut
tupi kut
++
o
+(+)
o
o
-
+(+)
o
++
o
+(+)
-
++
+
+
o
-
--
+
+
++
+
+
-
++
+
+(+)
-
o
++
+
+
o
-
--
o
+
+
++
o
+
--
-
o
+(+)
+
++
---
---
--
+
-
--
++
+
++ = jako dobro
+ = dobro
2010 Glodanje, bušenje i rezanje
o = moguća
primjena
Stranica 15/15
- = loš izbor
-- = jako loš izbor
Trolist d.o.o.

Download Report