Вопрос: сколько прослужит фреза при обработке древесины?
Древесина – мягкий материал, по сравнению с металлами. Но фреза из более дорогого сплава однозначно прослужит дольше и на древесине. Например, фреза диаметром 3мм из фирменного сплава, способного резать сталь с твёрдостью реза 65HRC пройдёт 4.5 километра реза до момента, когда её желательно заточить, чтобы не сломалась от перегрузок. Но такая же фреза из китайского фирменного сплава с твёрдостью реза 55HRC пройдёт 2 километра реза, но это ещё и при условии, что китаец не подсунул Вам красивейшую фрезу со всеми лазерными маркировками и наклейками, но с твёрдостью реза 35, 45 или 50 HRC, которыми перенасыщена Поднебесная.
Начинающему фрезеровщику желательно понимать, что чем меньше диаметр фрезы – тем меньше километров реза она пройдёт до затупления. Желательно вовремя заняться заточкой, до того, как фреза затупится и сломается от боковых нагрузок. При шлифовке 3D поверхностей важно понимать, что любая фреза раньше затупится, чем при работе по ровной плоскости. Это происходит из-за того, что фреза тысячи раз при переходе между впадинами и выпуклостями изменяет свою скорость реза в неправильную сторону, т.е. притормаживает в углах, впадинах, вершинах. Это значит, что вместо срезания стружки требуемой расчётной толщины, срезается стружка в 5-10 раз меньшей толщины, или говоря жаргоном – стружка перемалывается в пыль. Чем выше угловую скорость/ускорения может поддерживать Ваш станок, тем дольше будут служить 3D фрезы на таком станке, и этот пункт практически никогда не выполняется на дешёвых хоббийных станках, и 3D фрезы при обработке древесины на таких станках служат меньше своего предназначенного срока.
При фрезеровке древесины скорость врезания и подача равны. Уменьшение скорости врезания, как это требуется при обработке металлов, приводит к подпаливанию древесины фрезой. Чтобы увеличить срок службы торцевых фрез при пазовом резе, следует программно устанавливать угол врезания, для того, чтобы фреза въезжала в заготовку боком, а не торцом. При обработке древесины в коммерческих серийных проектах становится нерентабельным применение 3D фрез менее 1.5мм диаметром. Следует избегать предложения обработки 3Dрельефов по таким породам как ёлка и сосна, и особенно это касается 3D фрез менее 6мм диаметром. Сосна и Ель содержат смолы, которые налипают на фрезу, забивают пазы, и фрезы от этого часто ломаются, или забиваются чёрным нагаром, который не позволяет чисто срезать волокно древесины. Также не следует обрабатывать 3D рельефы на таких породах как Липа, Осина, Тополь. Чем твёрже и вылежанней (не путать с высушенной) древесину для своих 3D рельефов Вы выберете – тем меньше мозолей от наждачной бумаги заработаете – это закон 3Dфрезеровщика.
При очень высоких рельефах желательно использовать смешанные траектории обработки, в которых траектория фрезы создаётся для плоских мест рельефа «зигзагом», а для выпуклостей создаётся «вокруг выпуклостей». Для уменьшения ворса следует применять встречную обработку. Такая обработка недоступна в любительских программах, и фрезеровщику остаётся выбор только создавать траекторию зигзагом «туда-сюда». При траектории «туда-сюда» фреза одним проходом срезает ворс, а вторым проходом его поднимает. На низких рельефах ворса почти не будет, но на высоких рельефах будет повышенная лохматость во многих местах. Чтобы полностью исключить ворс при такой стратегии обработки на высоких рельефах, следует применять термодревесину.
Когда Вам приходится применять фрезы увеличенной длины, или очень длинные, то примите все меры для уменьшения оборотов шпинделя насколько это возможно. Это особенно касается больших диаметров фрез, и неконусных прямых фрез. Из-за износа внутреннего конуса шпинделя, установленной китайской цанги, или старой цанги, на кончике длинной фрезы уже не будет идеального центра. Фреза будет разбивать подшипники шпинделя на высоких оборотах. Обороты шпинделя следует снижать до того уровня, чтобы мощность высокооборотистого шпинделя оставалась достаточной, чтобы фреза не забуксовала в заготовке (см.таблицу выше).
Любителям, модных в последнее время, конусных сферических фрез следует помнить, что превышение более чем в два раза скорости подачи (см. таблицу), приводит к увеличению ворса на обрабатываемом изделии, а также увеличивает шансы отламывания кончика фрезы при незначительном увеличении боковой нагрузки. Для конусных сферических фрез из таблицы следует выбирать данные в соответствии с режущим диаметром кончика фрезы умноженным на коэффициент 2.
ИЗУЧИТЕ, ПРЕЖДЕ ЧЕМ КУПИТЬ ИЛИ СОБРАТЬ СТАНОК САМОСТОЯТЕЛЬНО
Заводские рекомендации для выбора бесшумного бесщёточного шпинделя по его мощности на валу
(пиковая мощность):
Все шпиндели с цангой ER-8 - применяются для миниатюрных ювелирных работ, миниатюрных гравировок в основном граверами и фрезами до диаметра 2.35мм. Диаметр вала шпинделя =10мм.
0.8квт - с цангой ER-11 - ЮВЕЛИРНЫЙ ШПИНДЕЛЬ - это мелкие неглубокие граверные работы по латуни, модельки, тонкие до 5мм пластики, тонкая фанера, сувениры, сверление и резка печатных плат. Это один из самых удобных шпинделей для мастеров ювелиров при обработке воска, а также всех цветных металлов. Очень удобен шпиндель из-за маленькой немешающей гайки при установке тонких граверов и миниатюрных фрез. Гайка цанги диаметром 19мм не мешает работать по мелким рельефам. Диаметр вала шпинделя 13мм. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 7мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое: применение фрез до 3.175мм в диаметре до глубины реза 12мм, и применение фрез не более 1мм диаметром при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 3мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 150Вт/час. Вес шпинделя 2.6кг
1.2квт - с цангой ER-11 60тыс.обор - Специальный шпиндель для работ фирменными твёрдосплавными фрезами по металлу. Обратите внимание - именно фирменным твёрдым сплавом (без китайских дешёвых добавок в сплав), а не скоростной сталью, которая обуглится уже при 7тыс. оборотах. Если Вы работаете часто именно тонкими и очень тонкими фрезами, то по расчётным формулам для тонких твёрдых фрез будут требоваться очень большие обороты шпинделя начиная от 30000 при работе с цв.металлами с максимальной подачей. Кроме того, этот шпиндель применяется на многошпиндельных скоростных станках для дерева с горизонтальной скоростью обработки рельефов до 20-25 метров в минуту. Рекомендуется применение фрез для работ по тв. древесине не более 6мм диаметром, и применение фрез не более 1.5мм диаметром при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 5мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 200Вт/час. Вес шпинделя 4.3кг
1.5квт - с цангой ER-11 -ЮВЕЛИРНЫЙ ШПИНДЕЛЬ - граверные работы, сувениры и мелкие неглубокие фрезеровки на алюминии и латуни. Если применять эту модель с цангой ER-11 при глубокой резке и раскрое например древесины, то имеется высокая вероятность повреждения вала шпинделя, который всего 13мм в диаметре, при заклинивании, и последующем сгибании вала шпинделя, или появления после ударов- дополнительных детонаций. Мощность на валу завышена в два раза по сравнению с диаметром вала, и пользоваться длинными или толстыми диаметрами фрез более 4мм следует с высочайшей осторожностью. Если есть необходимость установки фрез до 8мм в диаметре (через специальную цангу), то фрезу надо распиливать пополам для её укорачивания, чтобы общая длина фрезы не превышала 40мм. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 7мм диаметром. Прямое назначение шпинделя - мелкие фрезерные работы миниатюрными короткими фрезами, гравировка латуни и меди, но с чуть большей мощностью, чем шпинделем 0.8квт. Тех.требования при резке/раскрое тв.древесины: применение фрез до 4мм в диаметре до глубины реза 15мм, и фрез диаметром не более 2мм при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 7мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 300Вт/час. Вес шпинделя 4.4кг
1.5квт - с цангой ER-16начальный шпиндель для работы с твёрдой древесиной, акрилами до 15мм. Удобен шпиндель из-за небольшой гайки диаметром 28мм с резьбой M22 x 1.5 ,устанавливаемой на эконом варианты шпинделей (или тонкой гайки 24мм с резьбой M19 x 1.0, устанавливаемой на стандартные базовые модели с более высоким качеством - обычно тяжёлые шпиндели весом 6.5кг-рекомендуемые для фрезеровки металлов) Также шпиндели с гайкой M19 x 1.0 выгоднее использовать на 5-осных станках, чтобы гайка не мешала своим диаметром при повороте 5-й координаты во время фрезеровки маленьких изделий. Диаметр вала 20мм уменьшает вероятность его случайного сгибания при заклинивании фрезы. Можно гравировать, фрезеровать 3D рельефы, а также резать неглубокие до 30-40мм заготовки в несколько проходов. Запрещено работать с этой цангой фигурной фрезой на полную глубину фигурной фрезы. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 10мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое: применение фрез до 6мм в диаметре до глубины реза 20мм по древесине, и фрез не более 2.5мм при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 9мм, и фрез не более 1.5мм при работах по стали до глубины реза максимум 2.5мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 300Вт/час. Напряжение питания 220v. Вес шпинделя 4.5кг
2.2квт- с цангой ER-20 базовый шпиндель для работы с твёрдой древесиной, акрилами до 30мм. Шпиндель имеет гайку диаметром 34мм. Диаметр вала 24мм - нормальный вал который уже трудновато согнуть. Можно гравировать, фрезеровать 3D рельефы на дереве, пластиках и производить мелкие неглубокие гравировки и фрезеровки на мягких металлах. Запрещено работать фигурной фрезой на полную глубину из-за недостаточной мощности шпинделя для фигурных фрез. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 13мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое: применение фрез до 4 мм в диаметре при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 12мм, и фрез не более 2мм при работах по стали до глубины реза максимум 4мм, и применение фрез до 8мм в диаметре при работах по древесине до глубины реза 30мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 450Вт/час. Напряжение питания 220v. Вес шпинделя 5кг
2.2квт - с цангой ER-16 с резьбой M19 x 1.0 базовый шпиндель для работы с металами и твёрдой древесиной. Тяжёлый шпиндель весом 7.1кг, имеет центрованную гайку диаметром 24мм. Эта модель рекомендуется для многих станков при обработке металлов с малыми детонациями. Позволяет гравировать, фрезеровать 3D рельефы на сталях, дереве, пластиках. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 10мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое: применение фрез до 3.15 мм в диаметре при работах по цв.металлам до глубины реза максимум 10мм, и фрез не более 2мм при работах по стали до глубины реза максимум 4мм, и применение фрез до 8мм в диаметре при работах по древесине до глубины реза 30мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 450Вт/час. Напряжение питания 220v.
3квт - с цангой ER-20 основной шпиндель для 3D работы с твёрдой древесиной, акрилами, металлами и небольшими глубинами резки в проход до 4мм для камня. Шпиндель имеет гайку диаметром 34мм. Диаметр вала 24мм - нормальный вал который уже трудновато согнуть. Допустимо работать фигурной фрезой на полную глубину с небольшими подачами. Диапазон зажимаемых свёрл и фрез до 13мм диаметром. Тех.требования при резке/раскрое тв.древесины: применение фрез до 12.7мм в диаметре до глубины реза 50мм. При работах по цв.металлам применение фрез не более 6мм диаметром до глубины реза максимум 15мм, и фрез не более 3мм при работах по стали до глубины реза максимум 7мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 600Вт/час. Производится 2 вида шпинделей с этой мощностью: до 18тыс.оборотов и до 24тыс.оборотов. Если планируется в основном мелкая гравировка и фрезеровка, а также работа с металлами, то следует выбирать шпиндель с 24тыс.об, т.к. шпиндель с меньшим к-вом оборотов имеет худший КПД по рентабельности при мелких работах, особенно с металлами при обработке твёрдыми фрезами, кроме того в 1.3раза придётся снизить горизонтальную скорость обработки древесины для предотвращения поломки фрез. Пример: если шпинделем с 18тыс.об обрабатывается древесина при горизонтальной скорости 4.5м/мин, то шпинделем с 24тыс.об древесина обрабатывается с горизонтальной скоростью 5.85метров в минуту. Напряжение питания 220v. Часто встречаются такие шпиндели на 380v 3 фазы, что не позволит запитать станок от недорогого бесперебойного блока питания. Вес шпинделя 8.5...11кг
4квт и выше- применяется когда недостаточно мощности при резке на большой глубине, а также с более высокой подачей фигурными фрезами. Тех.требования при резке/раскрое тв.древесины: применение фрез до 12.7мм в диаметре до глубины реза 60мм. При работах по стали применение фрез до 8мм до глубины реза максимум 20мм. Потребление от сети при правильных нагрузках не более 800Вт/час. Напряжение питания 380v 3 фазы. Как правило шпиндели с этой мощностью имеют максимум 18тыс.оборотов, что является большим недостатком при работе твёрдосплавными фрезами на мелких фрезеровках тонкими фрезами, и значительно снижает общий КПД станка. Этот шпиндель следует эксплуатировать с большими диаметрами твёрдосплавных фрез, которым не требуются большие обороты. При производстве мелких изделий и фрезеровок, эксплуатация этого шпинделя часто нерентабельна, т.к. применение только 3-х фазной сети для питания шпинделя, большое энергопотребление и дорогое плановое обслуживание могут сравниваться или превышать стоимость самой фрезеровки. Установка на станок этой модели шпинделя не позволит запитать станок от недорогого бесперебойного блока питания, что может привести к большой проблеме пользования станком в сетях и цехах с нестабильной питающей сетью.
4.5квти более - имеют гайки ER-25 диаметром 42мм, или ER-32 диаметром 60мм, что может невероятно мешать при всех видах фрезеровки, когда установлены мелкие стандартные короткие фрезы. Как пример -длина основных тонких фрез=38мм, зажатие в цангу по нормативным требованиям не менее 15мм, в результате фреза высовывается наружу на 38-15=23мм под гайкой диаметром 42 или 60мм - "суперудобство" особенно для обработки рельефов! но при этом мощные шпиндели позволяют более продуктивно работать фрезами более 12мм в диаметре, дорогими длинными и конусными фрезами, а также работать большими фигурными фрезами по дереву. Применяется в основном для резки камня, мрамора и глубокой фрезеровки металлов, и для фрезеровки металлов диаметрами фрез до 10мм до глубины реза максимум 22мм, а также для резки толстых деревянных заготовок и брёвен. Как правило шпиндели с этой мощностью имеют максимум 18тыс.оборотов, что является большим недостатком при работе твёрдосплавными фрезами на мелких фрезеровках тонкими фрезами, и значительно снижает общий КПД станка. Напряжение питания 380v 3 фазы. Этот шпиндель следует эксплуатировать с большими диаметрами твёрдосплавных фрез, которым не требуются большие обороты. При производстве мелких изделий и фрезеровок, эксплуатация этого шпинделя часто нерентабельна, т.к. применение только 3-х фазной сети для питания шпинделя, большое энергопотребление более 1000Вт/час и дорогое плановое обслуживание могут сравниваться или превышать стоимость самой фрезеровки. Установка на станок этой модели шпинделя не позволит запитать станок от недорогого бесперебойного блока питания, что может привести к большой проблеме пользования станком в сетях и цехах с нестабильной питающей сетью.
Прим: Шпиндели со сменными щётками типа KRESS, а также другие ручные шумные фрезеры с наличием щёток, имеют мощности на валу выше чем бесщёточные двигатели, при тех же габаритах. Приблизительно сравнивать двигатели со щётками и без щёток можно по потребляемой мощности. KRESS и другие фрезеры будут выгодны при коротких недлительных глубоких фрезеровках, где не успеют сработаться щётки до конца выполнения фрезерной работы например при работах фигурными или конусными фрезами по центральной линии, а также глубокой резке материалов. Но если планируется длительная рельефная шлифовка, например беспрерывно на протяжении 8-10 часов, то применение шпинделя KRESS вас может разорить как на электричестве, замене щёток, так и на частой замене шпинделя на новый. При длительных рельефных 3D шлифовках и круглосуточной работе следует применять бесщёточные двигатели.