In questo articolo, la parola "estremità" verrà utilizzata per fare riferimento a tutte le superfici di taglio del router CNC. Nel settore, diversi tipi di estremità possono essere indicati come estremità, punte, frese, frese o trapani (per citarne alcuni). Alcuni di questi nomi sono più appropriati per determinate estremità, ma per motivi di chiarezza, in questo articolo verranno tutti indicati collettivamente come "estremità".
La scelta dei materiali con cui lavorare su una fresatrice CNC richiede di considerare fattori che vanno oltre la parte finale desiderata. Materiali diversi sono influenzati in modi diversi dalla fresatrice, variando in base all'estremità utilizzata e alle impostazioni della macchina. La fresatrice stessa, in particolare l'estremità utilizzata, è influenzata dal materiale. È importante comprendere le opzioni di materiale disponibili ed essere in grado di trarre previsioni dal comportamento di materiali noti quando si decide di lavorare con un materiale non standard.
Foreste
Ci sono molti tipi di legno disponibili per lavorare con una fresatrice CNC, e la variabilità delle loro proprietà non dovrebbe essere sottovalutata. Variano in durezza, tenacità, rigidità e densità, tra le altre proprietà. Tutto il legno, tuttavia, è un composto di polimeri naturali cellulosa e lignina, con un certo contenuto di linfa o resina.
È importante ricordare che le proprietà cambiano con il contenuto di umidità del legno. In generale, l'umidità rende il legno più morbido, più flessibile, più denso e più adesivo. I legni utilizzati con le fresatrici devono sempre essere conservati in un ambiente asciutto e tagliati quando sono asciutti.
Non sorprende che i legni di tutte le proprietà siano piuttosto ideali per l'uso in una fresatrice CNC. Il legno ha una durezza bassa rispetto alle normali estremità in acciaio delle fresatrici, quindi la macchina è poco usurata. Il legno ha anche una duttilità molto bassa, quindi il legno rimosso si fratturerà in piccoli trucioli che vengono facilmente lanciati o aspirati dall'area di lavoro, consentendo all'estremità di rimanere relativamente fredda.
Tipi di legno
• Legni teneri: pino, cedro, abete.
• Legni duri: quercia, acero, ciliegio, noce.
• Legni ingegnerizzati: compensato, MDF (pannelli di fibra a media densità), truciolato.
NOTA: Di conseguenza, gli operatori dovranno ridurre la velocità di rimozione del materiale utilizzato su legni più densi o più duri.
Laminati compositi e compensato
Quando si taglia un materiale con qualsiasi metodo, bisogna innanzitutto considerare il meccanismo di rottura del materiale. Nel caso di compositi laminati (ad esempio, strati di fibra di carbonio, alcune fibre di vetro e compensato), il meccanismo di rottura di cui essere consapevoli è la delaminazione degli strati. Questo può essere testato su qualsiasi bordo di un materiale tentando di forzare l'apertura del bordo e osservando il comportamento della crepa creata:
1. La crepa si diffonde sempre in superficie attraverso il percorso più breve – Rottura tra strati.
2. La crepa si diffonde nel piano della lamiera – Rottura per delaminazione.
Per il materiale che si rompe per delaminazione, è probabile che i bordi si sminuzzino e si pieghino verticalmente durante la fresatura. Per evitare questo risultato, si consiglia l'uso di un'estremità di compressione.
Un'estremità a compressione combina un tagliente a spirale discendente nella parte superiore con un tagliente a spirale ascendente nella parte inferiore. Ciò significa che le superfici superiore e inferiore del materiale da tagliare vengono compresse verso il centro durante il taglio, consentendo alla resistenza alla compressione del materiale di contrastare la sua debolezza alla propagazione delle cricche in trazione.
Tenere presente che le estremità di compressione spingono il materiale rimosso lateralmente, non verso l'alto o verso il basso, quindi il materiale può essere rimosso solo lungo un bordo esposto.
Tipi di compositi
• Fibra di vetro: plastica rinforzata.
• Fibra di carbonio: elevato rapporto resistenza/w8.
• Fenolico: resistente al calore, durevole.
Ricorda che la zona di compressione tra le 2 direzioni di taglio all'estremità deve essere centrata nel materiale.
- I componenti del composito devono essere considerati sia congiuntamente che separatamente.
- Se la matrice del composito è una resina polimerica, allora applicare le considerazioni appropriate a quel tipo di plastica.
- Se il composito contiene fibre o particelle abrasive, utilizzare un'estremità della fresa opportunamente temprata e raffreddata per ridurre l'usura.
Plastica
schiume
Le schiume polimeriche sono disponibili per il routing CNC e hanno il vantaggio di non creare usura evidente all'estremità, consentendo al contempo la creazione di forme complesse per imballaggi personalizzati, estetica, geometria di prova o per pratiche a basso rischio. La caratteristica distintiva di questi materiali è la loro bassa resistenza al taglio, che consente di tagliarli rapidamente e facilmente.
Quando si scelgono questi materiali, se la resistenza alla trazione della schiuma è addirittura inferiore alla resistenza al taglio, potrebbero essere strappati via dei pezzi anziché dei trucioli tagliati in modo netto. È anche possibile che pezzi di schiuma relativamente resistente e flessibile si strappino e si avvolgano attorno all'estremità del router.
Per le rare schiume con questo rischio, assicurati di usare estremità taglienti affilate ad alti RPM con canali aggressivi, e non estremità abrasive o poco profonde. Le schiume rigide, tuttavia, possono essere abrase anziché tagliate per evitare che si deformino.
Materie plastiche morbide
Le plastiche morbide (come il polietilene a bassa densità) sono definite da una misura relativa: sono polimeri che producono "riccioli", o trucioli molto lunghi, quando vengono tagliati. Ciò significa che sono meno duri e probabilmente più duttili. Tieni presente che una plastica più morbida ha anche probabilità di avere un punto di fusione più basso e di perdere tolleranza dimensionale flettendosi sui tagli quando è calda. Riduci questa tendenza con una temperatura ambiente fredda, ventole e tagli poco profondi. Un'estremità di taglio con meno scanalature o canali meno aggressivi può ridurre i problemi causati dall'inceppamento con riccioli lunghi.
Plastica dura
Le plastiche dure (come il polimetilmetacrilato) sono definite da una misura relativa: producono trucioli corti con estremità rotte quando vengono tagliati. Ciò significa che sono più rigidi e possono essere tagliati con estremità meno aggressivamente incanalate, poiché la rimozione delle particelle più piccole dovrebbe essere più facile. Tuttavia, il surriscaldamento può comunque essere facilmente un problema.
Le plastiche dure si deformano meno in massa quando surriscaldate, ma possono sciogliersi o degradarsi proprio sulla superficie di taglio, causando l'accumulo di materiale plastico bruciato sull'estremità della fresa e impedendone il taglio. Ridurre questa tendenza con una temperatura ambiente fredda, ventole e tagli poco profondi.
Tipi di plastica
• Acrilico: trasparente, colorato, resistente.
• Policarbonato: elevata resistenza agli urti, trasparente.
• PVC (cloruro di polivinile): durevole e versatile.
• HDPE (polietilene ad alta densità): leggero, resistente all'umidità.
Metalli
Nella stragrande maggioranza dei casi, l'unico metallo che dovrebbe essere tagliato con una fresatrice è l'alluminio. Alcune leghe di Al ad alto contenuto di Si sono molto dure e dovrebbero essere utilizzate solo nelle laminatoie.
L'alluminio produrrà lunghi riccioli se tagliato con estremità regolari, che spesso causano inceppamenti se non è disponibile una grande quantità di gioco. Quando l'alluminio deve essere tagliato con poca tolleranza, si dovrebbe usare un'estremità speciale rompitruciolo. Questo tipo di estremità, con proprietà tra quelle delle estremità abrasive e delle estremità di taglio a più scanalature, ha un motivo superficiale romboedrico "a diamante" che impedisce a una singola superficie di taglio di rimanere a contatto con un'ampia quantità di materiale durante un'intera rivoluzione di taglio, rompendo così il materiale rimosso in molti trucioli discreti.
Tieni presente che la durezza e il raffreddamento per diffusione di un metallo sono sensibili alla temperatura ambiente, quindi le impostazioni corrette per il router potrebbero cambiare se la temperatura nell'area di lavoro non è controllata. Quando si accumula calore, l'estremità si consuma a una velocità accelerata a causa dell'ammorbidimento e la superficie del metallo diventa più duttile, il che causa una deformazione "a macchia" anziché tagli puliti e precisi. Taglia relativamente lentamente e usa ventole di raffreddamento.
In rari casi è possibile instradare anche metalli diversi dall'alluminio.
- Alcune leghe di ottone sono sufficientemente morbide da poter essere lavorate con estrema cura: scegliete estremità molto dure e percorsi CNC appositamente progettati a tale scopo.
- In teoria è possibile instradare anche metalli molto morbidi come rame puro, oro o piombo.
- Nel caso di un materiale denso e altamente malleabile come i metalli puri teneri, scegliere estremità taglienti aggressive con poche scanalature.
- Nel caso di un materiale denso e altamente malleabile come i metalli puri teneri, scegliere estremità taglienti aggressive con poche scanalature.
Tipi di metalli
• Alluminio: leggero, resistente alla corrosione.
• Ottone: decorativo, facile da tagliare.
• Acciaio: forte e durevole.
• Rame: Conduttivo, morbido.
Pietra e Ceramica
Materiali molto rigidi e duri con bassa tenacità, come la pietra sedimentaria e la comune ceramica (granito, arenaria, piastrelle), possono essere fresati con estremità abrasive dure.
Queste estremità sono spesso realizzate in un metallo con particelle di diamante incorporate come abrasivo. Per piastrelle con tenacità molto bassa, potrebbe essere appropriata un'estremità poco profonda, densamente scanalata o rompitruciolo realizzata in HSS o carburo.
In genere, per questi materiali si usa una fresatrice CNC quando sono necessari dettagli in rilievo o motivi di bordi complessi. A causa dell'elevata durezza e della bassa conduttività termica dei materiali in pietra e ceramica, viene creata una grande quantità di calore e molto poco viene condotto via dalla superficie e dalle particelle rimosse. Ciò significa che l'accumulo di calore sull'estremità della fresatrice è un problema importante. Si consiglia il raffreddamento diretto ad acqua.
Tipi di pietra e ceramica
• Marmo: elegante, relativamente morbido.
• Granito: duro, durevole.
• Piastrelle di ceramica: dure, fragili.
Per ottenere i risultati desiderati nei progetti di router CNC, il materiale giusto è l'elemento cruciale. Ogni materiale ha proprietà uniche e richiede utensili, velocità e tecniche specifici. Seguire le best practice descritte in questa guida ti aiuterà a massimizzare le capacità del tuo router CNC.
