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 i gdy zrozumiesz, co robi każda z nich, możesz obliczyć ustawienia dla dowolnego materiału i frezu. Jeśli znasz już nasz poradnik CNC dla początkujących, wiesz, jak działa router CNC. Ten wpis uzupełnia szczegóły dotyczące ustawień, które decydują o różnicy między czystymi cięciami a złamanymi frezami.

Cztery liczby, które kontrolują wszystko

1. Prędkość wrzeciona (RPM)

Jak szybko obraca się frez. Frezarka ręczna, taka jak Makita RT0701C, pracuje w zakresie od 10,000 do 30,000 RPM. Profesjonalne 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 gromadzenie się ciepła).

Tak, zbyt wolny posuw może być w rzeczywistości gorszy niż zbyt szybki. Za chwilę wyjaśnimy dlaczego.

3. Głębokość skrawania (DOC)

Jak głęboko sięga każde przejście. Nazywa się to także „stepdown”. Jeśli frezujesz 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, większe obciążenie maszyny. Płytsze przejścia = mniejsza siła, ale dłuższy łączny 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).

Materiały premium

DRUKUJ. WYCINAJ. RZEŹB.

Wiele formatów (SVG, DXF, PNG)
Projekty przetestowane na maszynach
Licencje komercyjne

Przeglądaj ponad 9000 projektów

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 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 wolny posuw bywa gorszy niż zbyt szybki.

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, piszczy albo wydaje nierówne trzaski. Naucz się słuchać — uszy poinformują Cię, że coś jest nie tak, zanim zauważą to oczy.

Zalecane obciążenia wiórem według materiału

Poniżej podano docelowe wartości obciążenia wiórem. Użyj ich wraz z powyższym wzorem, aby obliczyć prędkość posuwu dla dowolnej wartości RPM.

Drewno

Materiał	Obciążenie wiórem (mm)	Obciążenie wiórem (cale)	Uwagi
Drewno miękkie (sosna, cedr, lipa)	0.04 - 0.06	0.0015 - 0.0025	Tolerancyjne, 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 mocno obciążają frezy
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 tolerancyjny, 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 z wyrzutem wiórów do góry, zachowaj ostrożne wartości obciążenia wiórem, stosuj chłodziwo skrawające (w razie potrzeby sprawdzi się nawet WD-40) i wykonuj płytkie przejścia. Jeśli Twoja maszyna jest mało sztywna, 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 frezarką ręczną.

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 frezarki ręcznej 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 wynik: wybierz 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" ustaw na początek 3mm (około połowy średnicy). W przypadku frezu 1/8" ustaw na początek 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.

Frezy z wyrzutem wiórów w górę, w dół i kompresyjne

Skoro mowa o frezach, ten temat pojawia się bardzo często:

Frez z wyrzutem wiórów w górę: Wciąga wióry do góry i wyprowadza je z obszaru cięcia. Czysta dolna powierzchnia, bardziej poszarpana górna krawędź. Najlepszy do frezowania kieszeni (wióry muszą być odprowadzane).

Frez z wyrzutem wiórów w dół: Wpycha wióry w dół, do strefy cięcia. Czysta górna powierzchnia, bardziej poszarpany dół. Dobry do grawerowania powierzchniowego i cięcia na wylot, gdy liczy się górna strona materiału.

Frez kompresyjny: W dolnej części ma wyrzut wiórów w górę, a w górnej — w dół. Czyste krawędzie po obu stronach. Idealny do cięcia sklejki i materiałów płytowych na wylot, ale działa tylko wtedy, gdy głębokość skrawania obejmuje obie sekcje ostrza: z wyrzutem wiórów w górę i z wyrzutem 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

Liczby z tego poradnika pomogą Ci zacząć. Twoje uszy i próbne cięcia pomogą Ci dobrać ustawienia.

Masz projekt zapisany w niewłaściwym formacie dla oprogramowania CAM? Konwertuj SVG do DXF za pomocą File Converter bezpłatnie, aby problemy z formatami nie spowalniały kolejnego cięcia.

Powodzenia w tworzeniu.