We zijn weer begonnen met CNC-Frezen na een paar maanden stil gelegen te hebben.
Ik heb geleerd dat ik het totale vermogen van alle aangesloten apparaten moet uitrekenen, want de stoppen sloegen door.
De verlichting van de ruimte,
de koelkast, de afzuigkap, de freesmotor, de stofzuiger en de luchtcompressor trekken te veel stroom als ze tegelijk aanstaan.
Ik heb ook geleerd dat ik de 0 coördinaten moet opslaan voordat ik ga frezen, want hij was na de stroomstoring z'n
0-instellingen kwijt op alle 3 de assen.
PIONIEREN:
CNC frezen en boren wordt al decennia gedaan en er is veel over gepubliceerd.
Totdat je in de microwereld komt van
freesjes en boortjes met een diameter kleiner dan 2,00 mm. , laat staan kleiner dan 1,00 mm.
zie bijvoorbeeld ook:
http://www.precifast.de/schnittgeschwindigkeit-beim-fraesen-berechnen/
http://www.vhf.net/cgi-bin/ToolCalc?lng=de
http://www.pferd.com/de-de/service-drehzahlrechner.htm#rechner_ergebnis_3
http://www.web177.server-drome.info/images/formeln/fraesen.htm
http://www.mitsubishicarbide.net/contents/mmus/enus/html/product/technical_information/information/formula3.html
http://www.cenon.de/cgi-bin/ToolCalc?lng=de
Deze laatste
(van Cenon) benadert in mijn beleving de waarden die ik zelf ook heb gevonden, nog het meest.
We moeten helaas wat pionieren en dat kost tijd en het kost boortjes en freesjes.
Ik denk dat het vergelijkbaar is met kernfysica: in het hele
kleine gelden de wetten van Newton niet meer.
Ik publiceer hier mijn bevindingen zodat anderen daarvan kunnen profiteren.
FEEDRATE (Vf):
Er zijn diverse tabellen
beschikbaar, maar die vertonen soms bizarre waarden.
Dat komt omdat er verschillende eenheden door elkaar worden gebruikt.
Wanneer je de feedrate van anderen ziet, staat er vaak niet bij of het inches of mm betreft en ook worden minuten en seconden
ook nogal eens verwisseld.
Ik ben ook al feedrate per uur tegengekomen.
Regelmatig kom ik ook feet/min tegen
Met andere woorden: erg opletten als je waarden van anderen overneemt.
De Feedrate (In formules "Vf", maar
"F" in G-code) is officieel: "eenheid per minuut".
Mijn eenheid is millimeter.
Feedrate is bij mij dus millimeter per minuut.
In veel formules kom je als eenheid millimeters per seconde tegen, dus checken welke eenheid er wordt gehanteerd.
Het scheelt soms factor 60!
F125 is dus 125 mm/min of 7500 mm per uur, of 750 cm per uur of 7,5 m per uur, in engelse feet: 24.61 ft/hr.
Ik heb zelf een paar vuistregels ontwikkeld waarbij de freesjes heel blijven en de kwaliteit
van het werkstuk goed is.
Bij hele kleine freesjes doe ik F50 tot F100.
In messing houd ik aan:
F=(freesdiameter/mm * 100), dus een freesje van 0,8mm krijgt F80 maximaal een freesje van 0,3 mm krijgt F30.
Diepte per
gang of "plunge rate": bij voorkeur niet meer dan 1/3 * diameter.
Dus bij een freesje van 0,8 mm ga ik niet dieper dan 0,27 mm per gang.
Een freesje van 0,3 mm gaat dus niet dieper dan 0,10 mm per gang.
Een freesje van 1mm krijgt maximaal
F100 en niet dieper dan 0,33mm per gang.
De F (feedrate) kan theoretisch wel veel sneller, maar er hoeft maar íets te gebeuren en het freesje (dat al gauw 10€ -15€ perstuk kost), knapt.
Het nadeel van
trage feedrate is dat wel het tamelijk lang duurt.
In kunststof kan de feedrate 2x zo hoog zijn als bij messing, maar het toerental wordt 1/3e anders smelt de kunststof.
Toerental messing: maximaal (25.000-30.000 rpm).
Toerental kunststof:
1/3 van messing (8000-10.000 rpm).
Voorbeeld:
Die Vorschubgeschwindigkeit (feedrate) klassieke formule: vf = n * z * fz
vf = Vorschubgeschwindigkeit in mm/min
n = Fräserdrehzahl in U/min
(rpm)
z = Anzahl der Schneiden am Fräser (aantal tanden)
fz = Zahnvorschub in mm/Zahn (Bei Aluminium üblicherweise 0,1 mm/Zahn)
Bij deze formule wordt opmerkelijk genoeg de diameter van de frees niet meegenomen, maar wel
het aantal snijkanten.
De Zahnvorschub lijkt mij echter afhankelijk van de diameter, dus ik ga dat nog nader uitzoeken.
Dus stel voor aluminium, we hebben 2 snijkanten (z), en een toerental van 30.000 rpm (n) en een zahnvorschub
van 0,1 (fz), dan komen we uit op 6000 mm/min. dat is dus 360.000 mm/uur.
Dit komt niet overeen met de uitkomsten van mijn experimenten, maar misschien maak ik een denkfout.
FREESDIEPTE:
Wanneer je onder de 1mm diameter werkt, is het voorkómen van breken van freesjes en boortjes je grootste zorg.
Ik heb diverse tabellen en cnc-calculatieprogramma's op internet geprobeerd om bruikbare parameters te vinden, met als gevolg dat
de stukken om m'n hoofd vlogen.
Die zijn wat mij betreft niet betrouwbaar.
Wat voor mij goed werkt is per gang nooit dieper gaan dan de halve diameter van de frees, maareen derde van de diameter is veilig.
Dus bij een
freesje van 0,3 mm. niet dieper gaan dan 0,10 mm. per freesgang, vandaar dat het essentiëel is om een volledig vlakke oppervlakte van het te bewerken materiaal te hebben.
Een werkstuk dat voor ons oog "vlak" lijkt, vertoont al gauw hoogteverschillen
van 0,5 mm!
TOERENTAL VAN DE SPINDLE:
Eenheid van toerental is rpm: revoluties per minuut, ofwel omwentelingen per minuut.
Met kunststoffen moet je oppassen
dat het werkstuk niet gaat smelten en dat er zich een klodder om de boor of frees vormt, daarom niet hoger dan 12000 toeren.
Met messing, staal en aluminium zo hoog mogelijk bij kleine freesdiameters: 25.000-30.000 rpm.
Bij
vlakken wordt de motor en het werkstuk erg heet en daarom ook niet meer dan 10.000 rpm. en regelmatig stoppen om alles te laten koelen.
FREZEN:
Om te frezen
met 0,5 mm. moet je dus heel voorzichtig te werk gaan en werken met een langzame feedrate.
Toerental 30.000 rpm. bij metaal en 10.000 bij kunststof.
Voor de freesdiepte blijkt 1/3e van de freesdiameter als diepte per freesgang bij
mij goed te werken.
Dat zou bij een frees van diameter 0,5 mm. dus maximaal 0,167 mm. zijn.
Ik heb nu gekozen voor een freesdiepte van 0,1 mm. per freesgang.
Het enige nadeel is dat het een paar uur duurt, dus je moet
geduld hebben.
Oplossing: De frees aanzetten, een kop koffie gaan drinken en een goed boek lezen.
De onderstaande instellingen werken dus goed in 0,3 mm messing:
F8.0 Z-0.12 (De neergaande snelheid en de freesdiepte. Ook
wel "plunge rate") is 8 mm/min.
F120 X..Y.. (De zijwaartse freessnelheid) is dus 120 mm per minuut.
Waarschijnlijk kan het sneller (F150 of F200), maar zo breek je geen freesjes en de afwerking is mooi strak.
FREESLENGTE:
Freesjes zijn in verschillende lengtes te verkrijgen, neem een zo kort mogelijke.
Hoe korter, hoe minder snel last van breuk.
De lengte hoeft maar een tiende langer te zijn dan de dikte
van het door te frezen materiaal.
Een freeslengte van 3mm is riant maar je kunt meestal met de helft toe.
BOREN:
Een goed werkende instelling om te boren
met een 0,5 mm. boortje in 0,3 mm messing58 plaat is:
Bij voorkeur "pecked drilling" uitvoeren.
(G21 G90 G64 G40 G17)
(G21: eenheid =mm.)
(G90: Absolute afstand)
(G64: Default cutting mode)
(G17: werk in
het XY veld)
(G83: X Y Z R Q F -> "Peck drilling": boren met lossen)
Peck drill cycle: "ga naar diepte Z op punt(X Y) met feed rate F and retract naar positie R elke keer
de afstand Q is geboord".
G83 X Y Z-0.31 R0.2 Q0.2 F5.0
Deze code betekent:
G83=Peckdrilling
XY: coördinaten waar het gat geboord wordt.
Z: diepte die uiteindelijk geboord wordt, in dit geval 0,31mm,
we nemen altijd wat dieper dan de materiaaldikte als het gat door en door moet worden geboord.
In dit geval: 0,3 mm dikte wordt 0,31 mm diep boren.
R: Z-waarde tot waar de boor zich terugtrekt tijdens pecking, in dit
geval trekt de boor zich terug tot 0,2mm.
Q: diepte per keer, dus in dit geval gaat de boor iedere keer 0,2 mm dieper.
F:feedrate waarmee boor naar beneden gaat, in dit geval 5 mm per minuut.
Feedrate is dus 5 mm per minuut bij
boren met een boortje van 0,5 mm.
KOELEN:
Ik geef de voorkeur aan koelen met lucht, het blaast tevens het boor- en freesdébris weg.
Het freesje wordt op met
een lage feedrate niet zo heet waardoor je niet hoeft te spuiten met snij-olie.
Het nadeel van olie is, dat het ertoe bijdraagt dat de spraylijm gaat loslaten.
Een ander probleem van olie is dat het wordt opgezogen door het afzuigsysteem
en dat veroorzaakt een smurrie van olie gemengd met débris.
Met water koelen is geen optie omdat het hout van de waste plate dan gaat desintegreren.
Bij een vacuümtafel wordt de koelvloeistof ook opgezogen en het risico
bestraat dat de gaatjes verstopt raken.
VLAKKEN:
Het exact vlak krijgen van het werkstuk is bij deze maten een voorwaarde.
Op dit moment vlak ik de waste
plate en lijm het werkstuk daar op.
Alles staat en valt met een vlakke opppervlakte van het te bewerken materiaal.
Een messingplaat kun je schrapen met een schraapstaal of vlakken in de machine.
Ik stond verbaasd over hoeveel er nog
van de messing plaat af moest voordat die vlak was: 0,64mm.
10.000 rpm met F60 tot F75.
Niet meer dan 0,02 mm per gang afnemen.
Ik heb dat in G-code geprogrammeerd, dus hij gaat op en neer over de messingplaat en gaat iedere
keer 0,02 mm lager.
Ik gebruik mijn zelfgemaakte vlaktol met een diameter van 7 cm. met 40 grid BOSCH schuurpapier.
Als je te veel afneemt wordt het werkstuk te heet waardoor de lijm loslaat.
Bovendien wordt de motor ook te heet en
de KRESS is beveiligd, dus die stopt gewoon.
Het is een geduld werkje, ik was er 1 1/2 uur mee bezig om een messingplaat van 25 x 25 cm te vlakken.