11 ключевых фактов о ЧПУ-гравировке, которые нужно знать

ЧПУ-гравировальные станки отлично подходят для тонкой обработки малыми инструментами, обладают возможностями фрезерования, шлифования, сверления и высокоскоростного нарезания резьбы. Широко применяются в 3C-индустрии, формовочном производстве, медицине и других сферах. Статья собирает 11 частых вопросов о ЧПУ-гравировке.

1. В чем главное отличие ЧПУ-гравировки от ЧПУ-фрезерования?

Оба метода используют принцип фрезерования. Главное различие — в диаметре применяемого инструмента. Для ЧПУ-фрезерования типичный диаметр 6–40 мм, для ЧПУ-гравировки — 0,2–3 мм.

2. Можно ли ЧПУ-фрезерование использовать только для черновой, а гравировку — только для чистовой обработки?

Сначала разберем понятие процесса. Черновая обработка требует большого объема снятия материала, чистовая — малого, поэтому черновую привычно называют «тяжелым резанием», а чистовую — «легким». На самом деле черновая, получистовая и чистовая — процессные понятия, обозначающие стадии обработки. Точный ответ: ЧПУ-фрезерование подходит и для тяжелого, и для легкого резания, а ЧПУ-гравировка — только для легкого резания.

3. Можно ли использовать ЧПУ-гравировку для черновой обработки стальных материалов?

Чтобы судить, может ли ЧПУ-гравировка обработать материал, смотрят на размер инструмента, который можно применить. Инструмент гравировки определяет ее максимальную режущую способность. Если форма штампа позволяет использовать инструменты диаметром более 6 мм, настоятельно рекомендуется сначала использовать ЧПУ-фрезерование, а затем гравировку для удаления остаточного материала.

4. Может ли ЧПУ-обрабатывающий центр с ускорителем шпинделя выполнить гравировку?

Не может. Такой продукт появлялся на выставках 2 года назад, но не смог выполнить гравировку. Причина: конструкция ЧПУ-центра учитывает свой диапазон инструментов, общая структура не подходит для гравировки. Ошибка заключается в том, что высокоскоростной электрошпиндель ошибочно считали единственной особенностью гравировального станка.

5. Может ли ЧПУ-гравировка с малыми инструментами заменить электроэрозию?

Не заменит. Хотя гравировка сузила диапазон диаметров фрезерования, малые штампы, которые раньше можно было сделать только электроэрозией, теперь доступны гравировке. Но отношение длины к диаметру инструмента гравировки обычно около 5:1. При малых инструментах можно обработать только очень мелкие полости, а при электроэрозии практически нет сил резания — если электрод можно изготовить, полость можно обработать.

6. Каковы основные факторы, влияющие на гравировку?

Обработка — сложный процесс, факторов много, основные: характеристики станка, режущий инструмент, система управления, свойства материала, технология обработки, вспомогательные приспособления, окружающая среда.

7. Каковы требования к системе управления ЧПУ-гравировки?

ЧПУ-гравировка — это фрезерование, поэтому система управления должна иметь способность контролировать фрезерование. Для обработки малыми инструментами должна быть функция прогнозирования (feedforward) для предварительного снижения скорости на траектории, чтобы уменьшить частоту ломки мелких инструментов. Одновременно нужно повышать скорость резания на относительно гладких участках траектории для повышения эффективности гравировки.

8. Какие свойства материала влияют на гравировку?

Основные факторы: тип материала, твердость и вязкость. Категории: металлические и неметаллические. В общем: чем выше твердость, тем хуже обрабатываемость; чем выше вязкость, тем хуже; чем больше примесей, тем хуже; чем выше твердость частиц внутри материала, тем хуже. Общий стандарт: выше углерод — хуже обрабатываемость; выше легирующих добавок — хуже; выше неметаллических элементов — лучше (но в обычных материалах их содержание строго контролируется).

9. Какие материалы подходят для гравировки?

Неметаллические, подходящие: органическое стекло, смолы, дерево. Неподходящие: натуральный мрамор, стекло. Металлические, подходящие: медь, алюминий, мягкая сталь с твердостью менее HRC40. Неподходящие: закаленная сталь.

10. Какое влияние оказывает сам инструмент на обработку и как?

Факторы инструмента: материал, геометрические параметры, технология заточки. Материал — твердый сплав (порошковая металлургия). Главный показатель — средний диаметр порошка. Меньше диаметр — более износостойкий инструмент, выше долговечность. Острота влияет на силу резания: острее инструмент — меньше сила, гладче обработка, выше качество поверхности, но ниже долговечность. Поэтому для разных материалов выбирают разную остроту. При мягких липких материалах инструмент должен быть острее. При твердых — остроту снижают для долговечности, но не слишком, иначе сила резания станет слишком большой. Ключевой фактор заточки — зернистость круга тонкой заточки. Высокозернистый круг дает более тонкий режущий край, повышает долговечность. Высокозернистый круг дает более гладкое тыловое лицо, улучшает качество режущей поверхности.

11. Какова формула срока службы инструмента?

Срок службы в основном для обработки сталей. Эмпирическая формула: (T — срок службы, CT — параметр долговечности, VC — линейная скорость резания, f — подача за оборот, P — глубина резания). Наибольшее влияние на срок имеет линейная скорость резания. Также влияют: радиальный биение инструмента, качество заточки, материал и покрытие инструмента, СОЖ.