Posuwy i obroty CNC dla początkujących (drewno, akryl, MDF)
Posuwy i obroty. Te dwa słowa przyprawiają początkujących użytkowników CNC o zimny pot.
Każdy wpis na forum mówi: „ustaw prawidłowo posuwy i obroty”. Każdy komentarz na YouTube mówi: „sprawdź obciążenie wiórem”. A każdy kalkulator podaje liczby, które wydają się albo zbyt agresywne, albo zbyt zachowawcze — bez żadnego wyjaśnienia dlaczego.
Dobra wiadomość: posuwy i obroty nie są skomplikowane. Liczą się dokładnie cztery liczby. Gdy zrozumiesz, co robi każda z nich, możesz obliczyć ustawienia dla dowolnego materiału i frezu. Jeśli znasz już nasz poradnik dla początkujących CNC, wiesz, jak działa router CNC. Ten wpis uzupełnia informacje o ustawieniach, które decydują o różnicy między czystym cięciem a złamanym frezem.
Cztery liczby, które kontrolują wszystko
1. Prędkość wrzeciona (RPM)
Jak szybko obraca się frez. Router ręczny, taki jak Makita RT0701C, pracuje w zakresie od 10,000 do 30,000 RPM. Właściwe wrzeciono z falownikiem VFD zapewnia dokładniejszą kontrolę.
Wyższe RPM = gładsze wykończenie, ale więcej ciepła. Niższe RPM = bardziej chropowate wykończenie, ale chłodniejsze cięcie.
Większość hobbystycznych prac CNC w drewnie odbywa się w zakresie od 16,000 do 24,000 RPM.
2. Prędkość posuwu (mm/min lub IPM)
Jak szybko maszyna przesuwa frez przez materiał. Jest to prędkość ruchu osi X/Y podczas cięcia.
Szybszy posuw = każde ostrze zbiera większy wiór = bardziej agresywne skrawanie. Wolniejszy posuw = każde ostrze zbiera mniejszy wiór = lżejsze skrawanie (ale może powodować nagrzewanie się materiału).
Tak, zbyt wolna praca może być w rzeczywistości gorsza niż zbyt szybka. Za chwilę wyjaśnimy dlaczego.
3. Głębokość skrawania (DOC)
Jak głęboko sięga każde przejście. Nazywa się to także „stepdown”. Jeśli wycinasz kieszeń o głębokości 12mm, możesz wykonywać przejścia po 3mm (łącznie cztery), zamiast próbować usunąć cały materiał za jednym razem.
Głębsze przejścia = większa siła działająca na frez i większe obciążenie maszyny. Płytsze przejścia = mniejsza siła, ale dłuższy całkowity czas pracy.
Sztywność maszyny określa, jak głęboko możesz pracować. Solidny Onefinity radzi sobie z przejściami 3-4mm w twardym drewnie. Chwiejny 3018 powinien trzymać się zakresu 0.5-1mm.
4. Przesunięcie boczne (do wykonywania kieszeni)
Podczas wybierania kieszeni frez nie wykonuje tylko jednego przejścia. Wykonuje wiele sąsiadujących przejść. Przesunięcie boczne określa, jak bardzo każde przejście nakłada się na poprzednie; zwykle wyraża się je jako procent średnicy frezu.
Przesunięcie boczne 40-50% jest typowe dla zgrubnego skrawania (szybkiego usuwania materiału). Przesunięcie boczne 10-20% stosuje się przy przejściach wykańczających (gładkiej powierzchni).
DRUKUJ. WYCINAJ. RZEŹB.
- Wiele formatów (SVG, DXF, PNG)
- Projekty przetestowane na maszynach
- Licencje komercyjne
Sponsorowane przez PrintCutCarve.com
Obciążenie wiórem: liczba stojąca za pozostałymi liczbami
W tym miejscu wszystko się łączy. Obciążenie wiórem to grubość materiału usuwana przez każdą krawędź skrawającą podczas jednego obrotu. Mierzy się je w milimetrach (lub w tysięcznych częściach jednego cala).
Wzór jest prosty:
Obciążenie wiórem = Prędkość posuwu / (RPM x Liczba ostrzy)
Jeśli więc pracujesz z prędkością 1500 mm/min, używasz frezu z 2 ostrzami i ustawiasz 18,000 RPM:
1500 / (18,000 x 2) = obciążenie wiórem 0.042mm
Ta liczba mówi, czy cięcie przebiega prawidłowo.
Co się dzieje, gdy obciążenie wiórem jest nieprawidłowe
Zbyt małe obciążenie wiórem (tarcie): Frez nie skrawa, tylko trze. Tarcie wytwarza ciepło. Ciepło szybciej tępi frez, może przypalać materiał, a w przypadku tworzyw sztucznych powoduje ponowne przyklejanie stopionego materiału do frezu. Dlatego zbyt wolna praca bywa gorsza niż zbyt szybka.
Zbyt duże obciążenie wiórem (przeciążenie): Frez zbiera zbyt duże wióry. Pojawiają się drgania, nierówne cięcia i ugięcie, a ostatecznie dochodzi do złamania frezu. Maszyna jęczy, a cięcie wygląda fatalnie.
Obciążenie wiórem w optymalnym zakresie: Z frezu schodzą czyste wióry, powierzchnia jest gładka, frez pozostaje chłodny, a dźwięk cięcia jest równomierny. Rozpoznasz to po odgłosie.
Informacja
Dźwięk pracy CNC to najlepsze narzędzie diagnostyczne, jakim dysponujesz. Prawidłowe cięcie ma równy, gładki pomruk. Nieprawidłowe cięcie powoduje drgania, pisk albo nierówne trzaski. Naucz się słuchać — uszy poinformują Cię o problemie, zanim zauważą go oczy.
Zalecane obciążenia wiórem według materiału
Poniżej podano docelowe wartości obciążenia wiórem. Użyj ich wraz z powyższym wzorem, aby obliczyć prędkość posuwu dla dowolnych obrotów RPM.
Drewno
| Materiał | Obciążenie wiórem (mm) | Obciążenie wiórem (cale) | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Drewno miękkie (sosna, cedr, lipa) | 0.04 - 0.06 | 0.0015 - 0.0025 | Wybaczające, trudno coś zepsuć |
| Drewno twarde (klon, wiśnia, orzech) | 0.03 - 0.05 | 0.0012 - 0.0020 | Wymaga większej siły, pracuj umiarkowanie |
| Sklejka (brzozowa, brzoza bałtycka) | 0.03 - 0.05 | 0.0012 - 0.0020 | Warstwy kleju są trudne dla frezów |
| MDF | 0.03 - 0.05 | 0.0012 - 0.0020 | Dużo pyłu, stała gęstość |
| Bambus | 0.03 - 0.04 | 0.0012 - 0.0015 | Twardy, traktuj go jak drewno twarde |
Tworzywa sztuczne
| Materiał | Obciążenie wiórem (mm) | Obciążenie wiórem (cale) | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Akryl (odlewany) | 0.05 - 0.08 | 0.0020 - 0.0030 | Zalecany frez jednoostrzowy |
| Akryl (wytłaczany) | 0.04 - 0.06 | 0.0015 - 0.0025 | Topi się łatwiej niż akryl odlewany |
| HDPE | 0.06 - 0.10 | 0.0025 - 0.0040 | Bardzo wybaczający, skrawa się jak masło |
| Płyta piankowa PVC (Sintra) | 0.05 - 0.08 | 0.0020 - 0.0030 | Lekka, użyj frezu jednoostrzowego |
Aluminium (hobbystyczne CNC)
| Materiał | Obciążenie wiórem (mm) | Obciążenie wiórem (cale) | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Aluminium 6061 | 0.02 - 0.04 | 0.001 - 0.0015 | Użyj frezu jednoostrzowego i dodaj środek smarny |
Ostrzeżenie
Cięcie aluminium na hobbystycznym CNC jest możliwe, ale wymagające. Użyj jednoostrzowego frezu trzpieniowego z ostrzem w górę, zachowaj ostrożne obciążenia wiórem, stosuj chłodziwo skrawające (w razie potrzeby sprawdzi się nawet WD-40) i wykonuj płytkie przejścia. Jeśli Twoja maszyna jest dość elastyczna, najpierw zdobądź doświadczenie w pracy z drewnem.
Tabele ustawień początkowych
Nie chcesz korzystać ze wzoru? Oto gotowe ustawienia dla najczęstszych zastosowań. Zakładają one hobbystyczne CNC średniej klasy (Shapeoko, X-Carve, LongMill) z routerem ręcznym.
Frez walcowy z płaskim czołem 1/4" (6.35mm), 2-ostrzowy
| Materiał | RPM | Prędkość posuwu (mm/min) | DOC (mm) | Przesunięcie boczne (%) |
|---|---|---|---|---|
| Drewno miękkie | 18,000 | 2000 | 3.0 | 40% |
| Drewno twarde | 18,000 | 1500 | 2.0 | 40% |
| Sklejka | 18,000 | 1500 | 2.5 | 40% |
| MDF | 18,000 | 1800 | 2.5 | 40% |
| Akryl odlewany | 16,000 | 1200 | 2.0 | 40% |
Frez walcowy z płaskim czołem 1/8" (3.175mm), 2-ostrzowy
| Materiał | RPM | Prędkość posuwu (mm/min) | DOC (mm) | Przesunięcie boczne (%) |
|---|---|---|---|---|
| Drewno miękkie | 20,000 | 1200 | 1.5 | 40% |
| Drewno twarde | 20,000 | 1000 | 1.0 | 40% |
| Sklejka | 20,000 | 1000 | 1.0 | 40% |
| MDF | 20,000 | 1200 | 1.5 | 40% |
| Akryl odlewany | 18,000 | 800 | 1.0 | 40% |
Frez V 60-stopniowy
| Materiał | RPM | Prędkość posuwu (mm/min) | Maks. DOC (mm) |
|---|---|---|---|
| Drewno miękkie | 18,000 | 1500 | 3.0 |
| Drewno twarde | 18,000 | 1200 | 2.5 |
| MDF | 18,000 | 1500 | 3.0 |
Frez V 90-stopniowy
| Materiał | RPM | Prędkość posuwu (mm/min) | Maks. DOC (mm) |
|---|---|---|---|
| Drewno miękkie | 18,000 | 1800 | 4.0 |
| Drewno twarde | 18,000 | 1400 | 3.0 |
| MDF | 18,000 | 1800 | 4.0 |
Wskazówka
W razie wątpliwości zacznij od zachowawczego końca tych zakresów i stopniowo zwiększaj wartości. Wykonanie nieco wolniejszego cięcia jest znacznie tańsze niż złamanie frezu wskutek zbyt agresywnych ustawień. Zwiększaj prędkość posuwu każdorazowo o 10%, aż dźwięk i wygląd cięcia będą prawidłowe.
Jak obliczyć własne ustawienia
Oto metoda krok po kroku pozwalająca dobrać posuwy i obroty dla dowolnego połączenia frezu i materiału:
Krok 1: Znajdź docelowe obciążenie wiórem w powyższych tabelach.
Krok 2: Wybierz RPM. W przypadku drewna i routera ręcznego dobrym ustawieniem domyślnym jest 18,000 RPM. W przypadku tworzyw sztucznych spróbuj 16,000 RPM (niższa temperatura).
Krok 3: Oblicz prędkość posuwu: Prędkość posuwu = Obciążenie wiórem x RPM x Liczba ostrzy
Przykład: cięcie twardego drewna frezem walcowym 1/4" z 2 ostrzami.
- Docelowe obciążenie wiórem: 0.04mm
- RPM: 18,000
- Liczba ostrzy: 2
- Prędkość posuwu = 0.04 x 18,000 x 2 = 1,440 mm/min
Zaokrąglij, wybierając 1,400 lub 1,500 mm/min. Gotowe.
Krok 4: Ustaw głębokość skrawania. Bezpieczna zasada początkowa: DOC powinno być równe średnicy frezu lub mniejsze. W przypadku frezu 1/4" zacznij od 3mm (około połowy średnicy). W przypadku frezu 1/8" zacznij od 1-1.5mm.
Krok 5: Wykonaj próbne cięcie w materiale odpadowym. Posłuchaj dźwięku, sprawdź wióry i jakość cięcia. Następnie odpowiednio skoryguj ustawienia.
Odczytywanie wiórów
Wióry (lub pył) wychodzące spod frezu wiele mówią o tym, czy ustawienia są prawidłowe.
Drobne cząstki pyłu: Obciążenie wiórem jest zbyt małe. Frez trze, zamiast skrawać. Zwiększ prędkość posuwu albo zmniejsz RPM.
Ładne, równomierne małe wióry: Jesteś w optymalnym zakresie. Frez wykonuje prawidłowe cięcia i skutecznie usuwa materiał.
Duże, grube wióry lub wyrwania: Obciążenie wiórem może być zbyt duże albo cięcie jest zbyt głębokie. Zmniejsz prędkość posuwu lub głębokość skrawania.
Stopione lub lepkie wióry (tworzywa sztuczne): Za dużo ciepła. Zmniejsz RPM, zwiększ prędkość posuwu albo zmień frez na jednoostrzowy, aby poprawić odprowadzanie wiórów.
Liczba ostrzy: dlaczego ma znaczenie
Liczba krawędzi skrawających (ostrzy) we frezie bezpośrednio wpływa na obciążenie wiórem i odprowadzanie wiórów.
1 ostrze: Najlepszy wybór do tworzyw sztucznych i aluminium. Duży kanał odprowadzający wióry. Mniejsze prawdopodobieństwo ponownego skrawania wiórów i wytwarzania ciepła.
2 ostrza: Optymalny wybór do drewna. Dobry kompromis między odprowadzaniem wiórów a jakością powierzchni. To ustawienie domyślne dla większości prac CNC w drewnie.
3 ostrza: Lepsza jakość powierzchni, ale mniejsze kanały na wióry. Dobrze sprawdzają się przy wyższych obrotach RPM w twardszych materiałach. Nie są dobrym wyborem do materiałów miękkich i lepkich.
Frezowanie w górę, w dół i frezy kompresyjne
Skoro mowa o frezach, ten temat pojawia się bardzo często:
Frezowanie w górę: Wciąga wióry do góry i wyprowadza je z cięcia. Czysta dolna powierzchnia, bardziej poszarpana górna krawędź. Najlepsze do wykonywania kieszeni (wióry muszą być odprowadzane).
Frezowanie w dół: Wpycha wióry w dół, do strefy cięcia. Czysta górna powierzchnia, bardziej poszarpany dół. Dobre do grawerowania powierzchniowego i cięcia na wylot, gdy liczy się górna strona materiału.
Frez kompresyjny: Frezowanie w górę w dolnej części i w dół w górnej części. Czyste krawędzie po obu stronach. Idealny do cięcia sklejki i materiałów płytowych na wylot, ale działa tylko wtedy, gdy głębokość skrawania obejmuje zarówno część frezującą w górę, jak i część frezującą w dół.
Typowe błędy
Ustawianie zbyt niskich RPM. Hobbystyczne routery CNC są przeznaczone do pracy przy wysokich obrotach RPM i małym obciążeniu wiórem. Praca z prędkością 8,000 RPM „bo wydaje się bezpieczniejsza” w rzeczywistości pogarsza sytuację, ponieważ wymaga proporcjonalnie wolniejszych posuwów, przez co praca trwa wiecznie i tępi frez.
Brak dostosowania do rozmiaru frezu. Frez 1/8" nie może pracować z taką samą głębokością skrawania jak frez 1/4". Ma połowę średnicy, a więc mniej więcej połowę sztywności. Zmniejsz DOC proporcjonalnie.
Ignorowanie ograniczeń maszyny. Wzory mogą wskazywać posuw 3,000 mm/min, ale biurkowe CNC 3018 nie jest w stanie poruszać się tak szybko bez gubienia kroków. Poznaj maksymalną prędkość posuwu swojej maszyny i nie przekraczaj jej.
Używanie tych samych ustawień dla różnych materiałów. Sosna i klon to oba „drewno”, ale zachowują się zupełnie inaczej. Sosna jest miękka i żywiczna. Klon jest gęsty i twardy. Nie używaj tych samych prędkości dla obu materiałów.
Ruszaj po wióry
Oto plan działania:
- Wybierz ustawienia najbardziej zbliżone do swoich potrzeb z powyższych tabel
- Przygotuj kawałek odpadowego materiału, który chcesz ciąć
- Wykonaj próbne cięcie
- Słuchaj. Obejrzyj wióry. Sprawdź jakość powierzchni
- Zmieniaj ustawienia co 10%, aż dźwięk będzie prawidłowy
- Zapisz, co zadziałało
Jeśli potrzebujesz plików wektorowych do projektów CNC, File Converter bezpłatnie obsługuje konwersję z SVG do DXF, dzięki czemu możesz przenieść projekty do oprogramowania CAM bez problemów z formatami.
Liczby z tego poradnika pomogą Ci zacząć. Twoje uszy i próbne cięcia pomogą Ci dobrać ustawienia.
Powodzenia w tworzeniu.
Chcesz wypróbować te narzędzia?
Zarejestruj się bezpłatnie, bez podawania karty kredytowej. Bezpłatne narzędzia są dostępne od razu.
Zacznij bezpłatnie