Aluminiumfräsen mit der greenBull CNC und Onsrud Schaftfräser

Video: greenBull CNC-Maschine schneidet Aluminium Der erste Prozess in diesem Beispiel ist das Bohren von geraden Löchern, auch als Tauchfräsen bezeichnet. Typischerweise sind Schaftfräser nicht die besten Werkzeuge zum Tauchfräsen, es sei denn, die Geometrie des Schaftfräsers ist für diesen Bearbeitungsvorgang ausgelegt. Die von mir gewählte Methode ist das Anbohren, da die Aluminiumspäne leichter ausgeworfen werden können. Wenn kein Anbohren verwendet würde, würde der Schaftfräser zu viel Wärme erzeugen und die Späne würden im Hohlraum des Lochs schmelzen, was möglicherweise dazu führen könnte, dass der Schaftfräser im Loch festfriert und bricht. Die nächste Bearbeitungsoperation ist das Profilschneiden oder das horizontale Schneiden entlang eines Pfades. Das Schneiden ohne Flüssigkeit erfordert eine Bearbeitungsmethode, die die richtige Temperatur des Schneidwerkzeugs (ein Schaftfräser) und die richtige Temperatur des Materials an der Schneidposition gewährleistet. Aspekte der Bearbeitung, die für das Trockenschneiden berücksichtigt werden müssen, sind der Vorschub, die Spindeldrehzahl und die Tiefe jedes Schneiddurchgangs. Der Vorschub und die Drehzahl sind untrennbar miteinander verbunden. Der Vorschub ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Schaftfräser über das Material bewegt, und die Drehzahl ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug dreht. Wenn die Drehzahl hoch ist, muss der Vorschub ebenfalls angepasst werden, damit das Werkzeug nicht zu viel Wärme erzeugt. Die Schnitttiefe pro Durchgang wird durch die Belastung des Werkzeugs während des Schneidvorgangs bestimmt. Die Schnitttiefe pro Durchgang wird im Allgemeinen durch die Herstellerempfehlung und die Fähigkeit der Maschinenmotoren bestimmt, das Drehmoment aufzubringen, um die Belastung des Werkzeugs zu überwinden. Wenn diese Überlegungen nicht sorgfältig getroffen werden, können unerwünschte Ergebnisse auftreten, wie z. B.: erhöhter Werkzeugverschleiß, Schmelzen des Aluminiums, wodurch das Werkzeug mit Aluminiumspänen verstopft wird und die Kanten des Aluminiums ein geschmolzenes, klebriges Aussehen aufweisen. Die Spezifikationen, die ich für diesen Trockenschneidprozess verwendet habe, sind: 100 IPM (Zoll pro Minute) für den Vorschub, 18.000 U/min für die Spindel und eine Tiefe pro Durchgang von 0,05 Zoll (knapp ein Sechzehntel Zoll) (ca. 1,27 mm). Der verwendete Schaftfräser ist ein 65-026 mit einem Schneiddurchmesser von ¼ Zoll und einer einzigen Schneide, der für Holz, Kunststoffe und Aluminium empfohlen wird. Der Vorschub von 100 IPM wurde aus der Spanlastformel abgeleitet: Vorschub in Zoll pro Minute ist gleich der Spindeldrehzahl multipliziert mit der Anzahl der Schneiden und dann multipliziert mit der Spanlast. Die Spanlast für das Schneiden von Aluminium mit diesem Werkzeug liegt im Bereich von 0,003 bis 0,006. Dieser Bereich ergibt ein Ergebnis von 54 bis 108 ipm. Der resultierende Span aus dem Schneidprozess sollte genau untersucht werden, um festzustellen, ob Vorschub und Drehzahl innerhalb eines akzeptablen Bereichs lagen. Die Späne sollten die Größe der Schnitttiefe pro Durchgang, der Länge des Hohlraums der Schneide und der Spanlastdicke aufweisen, die in der Formel gezeigt wurde. Die Dicke dieser Späne beträgt 0,0135, was gemäß der Spanempfehlung etwas dick ist. Auch wenn die Kantenqualität für meine Zwecke akzeptabel ist, könnte ein langsamerer Vorschub eine bessere Kantenqualität erzeugen. Das Spannen des extrudierten Aluminiumblechs ist wichtig. Rattern und Vibrationen sollten so weit wie möglich vermieden werden. In diesem Beispiel haben wir Schrauben verwendet, um das Aluminium auf unserer Opferplatte zu befestigen. Um das auszuschneidende Teil stabil zu halten, wurden Haltezungen verwendet. Haltezungen sind eine Brücke zwischen dem auszuschneidenden Teil und dem umgebenden Aluminium. Nach Abschluss der Bearbeitung wird das Teil mit einem Multitool durchtrennt, um die Haltezunge zu entfernen. Ein Schleifer oder eine Feile wird verwendet, um die Reste der Haltezunge an der Kante des Teils zu entfernen. Das nächste Beispiel für das Schneiden von Aluminium führt eine Nassmethode ein, die ein Kühlschmiermittel verwendet. Das Kühlschmiermittel wird einen Großteil der Wärme abführen, um den Werkzeugverschleiß zu verringern. Da Wärme die Hauptursache für Werkzeugverschleiß und -ausfall ist, trägt das Kühlschmiermittel dazu bei, eine erträgliche Temperatur aufrechtzuerhalten. Nach unserer Erfahrung zeigt das Kühlschmiermittel keinen Unterschied in der resultierenden Oberfläche entlang der Kante des Teils. Das Kühlschmiermittel kann jedoch die Kantenqualität bei langsameren Vorschüben mit der gleichen Drehzahl verbessern, um eine höhere Schneidleistung auf einer kürzeren Länge zu erzielen, wo das Trockenschneiden mit diesem langsameren Vorschub das Aluminium schmelzen würde. Wie gezeigt, wird das Kühlschmiermittel mit einer Flasche äußerst vorsichtig auf die Aluminiumoberfläche gesprüht. Der Rauch, der während des Schneidvorgangs zu sehen ist, ist das Verbrennen des Kühlschmiermittels, was zeigt, wie heiß der Schneidvorgang mit Aluminium sein kann. Sowohl für das trockene als auch für das nasse Beispiel verwenden wir die Gleichlauffräsrichtung, die die beste Kantenqualität liefert, im Gegensatz zur Gegenlauffräsrichtung. Die Gleichlauffräsrichtung berücksichtigt die Spindeldrehrichtung oder die Richtung, in die sich das Werkzeug dreht. Mit dieser Methode zeigt die fertige Kante des eigentlichen Teils, dass sich der Schaftfräser im Wesentlichen entlang dieser Kante dreht, wie die Reifen eines Autos, die auf dem Asphalt durchdrehen. Umgekehrt ist die Gegenlauffräsrichtung wie ein Auto, das rückwärts durchdreht, aber von einem anderen Auto in die entgegengesetzte Richtung gezogen wird. Sowohl die nassen als auch die trockenen Schneidbeispiele zeigten die gleiche Spanngröße. Dies zeigt, dass Vorschübe und Geschwindigkeiten, gekoppelt mit der Drehzahl, die Spanngröße bestimmen und das Nassschneiden eine Methode zur Kühlung des Schaftfräsers während des Schneidvorgangs ist. Sowohl nasse als auch trockene Schneidbeispiele zeigten auch die gleiche Kantenqualität und das gleiche Aussehen.