Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть вторая
На днях устыдили меня, мол ругаюсь на дилетантов, а сам ничего хорошего не пишу, а обещал ажно «цикл статей». Пришлось достать старый черновик и доработать. Для забывших — первая часть про выбор станка тут.
Предположим, что Вы определились с моделью фрезера, провели первичные переговоры с поставщиком и начали морально готовиться к покупке. Что еще понадобится для начала работы?
Хотя многие поставщики вкладывают в комплект «стартер кит», для комфортного домашнего использования он будет явно недостаточен. Так что сразу начинаем искать/покупать/делать следующее:
— Режущий инструмент — фрезы/граверы и боры
— Дополнительные цанги к шпинделю
— Крепеж для стола
— Систему изоляции и/или удаления стружки
И да, сразу оговорюсь: данная статья касается домашних фрезеров со шпинделями типа Kress или китайчонками с цангой Er11, поэтому во-первых предположим, что хвостовик фрезы у нас цилиндрический до 6 мм (у Кресса есть 8, но нормальной его работу с 8кой не назовешь — слабенький он таки), во-вторых, механический инструмент смысла не имеет — мощи не хватит, а в третьих, сверла-развертки-метчики-флайкаттеры недоступны, поскольку минимальная скорость — 6000 оборотов.
Режущий инструмент
Станок у нас фрезерный, так что о фрезах в первую очередь. Фрезы подразделяются по:
1. профилю режущей кромки
1.1. прямые (end mill) — фреза с рабочей областью цилиндрической формы, дающая в идеале паз с идеально прямоугольным дном
1.2. круглые (ball mill) — фреза с рабочей областью, оканчивающейся радиусом, дающая в идеале паз с радиусными стенками
1.3. bull nose mill — прямая фреза со скругленным краем, дающая паз с прямым дном, но радиусным переходом между дном и стенкой.
1.4. конические (cone mill) — фреза с конической рабочей областью, заканчивающейся радиусом или прямой площадкой
1.5. фасонные (profile mill) — фрезы с определенным профилем, в случае с ЧПУ могут иметь смысл либо для ускорения работы, либо для создания поднутрений.
1.6. пазовые (slot cutter) — фрезы для создания пазов с поднутрениями типа Т-пазов, ластохвостов, О-пазов и пр.
2. Способу отведения стружки:
1.1. спиральные с удалением стружки вверх — работают на большинстве материалов.
1.2. прямые, они же half-pipe mill, они же граверы в русскоязыной литературе — без удаления стружки, подходит для слоистых материалов типа фанеры, гетинакса и пр, либо для раскроя листовых пластиков, когда спиральная фреза может поднять матерал над столом
1.3. спиральные с удалением стружки вниз — для ламинатов, если важно обеспечить максимально ровный рез ламинирующего покрытия
1.4. спиральные компрессионные — фрезы со переменной спиралью, нижняя часть отводит стружку вверх, верхняя — вниз, для двухсторонних ламинатов, чаще всего — для раскроя алюкобонда/дибонда.
3. количеству режущих кромок. Для работы с пластиком/деревом обычно хватает одно-двухперой фрезы во всем диапазоне размеров, с цветметом 4–6 мм уже может понадобиться 3–4перая.
4. Отношению рабочей части к хвостовику:
4.1. Равномерные — одинаковая рабочая часть и хвостовик.
4.2. Обниженные — хвостовик шире рабочей части. Актуально для мелких фрез.
4.3. Расширенные — часто для фасонных фрез, обычные такие в продаже не встречал, но сам делал, хвостовик уже рабочей части.
5. Материалу, углу заточки, углу спирали, покрытию и т.д. Тут перечислять, пожалуй, бесполезно — технологий великое множество. Стоит только отметить, что производитель обычно пишет рекомендованный материал и качество обработки (черновое/чистовое), если вы закупаетесь на али, где продавец побрезговал давать рекомендации или рекомендации явно фейковые («суперчистовая обработка титан/алмаз/колбаса/фанера»), попробуйте найти аналогичную внешне фрезу (спиральная, один заход, желтенькая) у именитого производителя в каталоге и ориентируйтесь на эти данные.
Отдельно стоит выделить бор-фрезы — фрезы с большим количеством очень маленьких режущих элементов и относительно мощной сердцевиной. Такие фрезы предназначены для доводки или поверхностной обработки материалов типа шлифовки, снятия тонкого слоя, гравировки твердых материалов и т.д.
Теоретически, со станком можно использовать сверла, но не забывайте учитывать обороты. Все-таки сверла обычно рассчитаны на дрель, где обороты редко превышают 800 об/сек, а на обсуждаемых шпинделях 6000 минимум. Впрочем, для мелких сверел это будет скорее плюсом, но если речь заходит о 3 и более мм, во-первых постарайтесь приобретать сверла с покрытием, а во-вторых, стройте траекторию для сверления таким образом, чтобы сверло не успевало перегреться.
Цанги и переходники.
Поскольку поставщик у нас в лучшем случае российский перепродавец, а в худшем — китаец, рассчитывать стоит на минимизацию комплекта. А боль-мень серьезная работа со станком подразумевает наличие некоторого количества фрез, скорее всего с разными хвостовиками. Теоретически, в продаже существуют переходники — дополнительные цанги, позволяющие вставить фрезу с хвостовиком 3 мм в цангу 6 мм, но стоит помнить что это во-первых снизит жесткость, а во-вторых снизит точность установки фрезы.
Конечно, набор цанг — вторичен от используемых фрез, если Вы уже определились с набором фрез, то можно не мудрствовать и набрать цанги под свой набор. Тем не менее, цанги обычно менее доступны, чем фрезы и можно оказаться в ситуации, когда фреза есть, а цангу под нее ждать с Китая 3 недели, поэтому рекомендую взять как минимум 3 штуки: 6 мм (максимальная), 4 мм (чаще всего под нее идут мелкие фрезы и конические граверы) и 3 мм (ровные чистовые фрезы).
Стандарт Er11 подразумевает полный диапазон от 0,5 мм по 7 мм с шагом 0,5, т.е. цанги идут 0,5–1, 1–1,5, 2–2,5 мм и так далее.
Крессовский шпиндель имеет проприеритарную цангу, но благодаря распространенности самого шпинделя и клонов/подделок, достать цанги не проблема. В наличии по магазинам обычно есть цанги 3,4,5,6 и 8 мм + 3.175 мм «американского стандарта», в котором у нас встречаются борфрезы и граверы. При этом сама цанга цетырехчастная, т.е. диапазон зажатия вряд ли сильно больше пары десяток, так что зажать фрезу с хвоствоиком 3.5 мм будет просто нечем. Впрочем, это вряд ли будет проблемой в домашнем применении.
Чуть не забыл: цанги обычно продаются отдельно от гаек. В принципе, нет никакой проблемы в перекидывании цанг в одной гайке, но мне лень, да и есть мелкая, но вероятность что при перекидывании занесешь в резьбу какой-нибудь мусор, а это опасно для резьбы.
Крепеж для стола
Большинство домашних роутеров оборудованы либо столом с Т-пазами, либо столами с сеткой резьбовых отверстий. И в том и в другом случае наиболее распространенный крепеж выглядит как стальной или алюминиевый прижим с одним резьбовым и вторым гладким отверстием. В Т-паз вставляется Т-болт, который проходит через отверстие прижима и фиксируется гайкой, второй болт отжимает прижим от стола. В комплекте со станком обычно идут 4 прижима, которые при интенсивной эксплуатации довольно быстро выходят из строя: срезаются резьбы на винтах и прижимах. Иногда китайцы вместо Т-болта кладут в комплект обычные болты и Т-гайки, рекомендую сразу озаботиться заменой на Т-болты.
Вместо задних (упорных) винтов можно приспособить куски материала или специальные ступенчатые клинья, но в случае работы со скользким пластиком это может сослужить дурную службу: крепеж будет «отползать» от фиксируемого материала.
Альтернативой прижимам могут служить станочные тиски — специальные тиски с минимизированной высотой и адаптированной для установке на столе рукояткой (или вообще под ключ). Плюс — мЕньшая морока при установке материала, повторяемость, относительная точность. Если Вы работаете с похожими небольшими заготовками, можно один раз в жизни выставить тисы, записать их координаты и в дальнейшем отталкиваться от них. Минусы — большая часть готовых тисков съедает 20–30 мм высоты минимум, а обсуждаемые станки редко имеют более 70 мм под порталом, ну и с большими размерами тисы обойдутся неимоверно дорого.
Еще один вариант — приклеивание заготовки к столу. Как ни странно, силы удержания на хорошем двустороннем скотче хватает даже на щадящую гравировку цветмета, не говоря уже о пластиках. В не к ночи упомянутом Roland даже в инструкции было что-то про скотч написано. Минусы очевидны: переменная надежность, ну и главное — отдирать уже готовое изделие, а потом чистить его от скотча.
Ну и напоследок — экзотика для домашних станков, вакуумный прижим. В принципе, не такая уж сложная штука, но требует дополнительного вакуумного насоса и таки сжирает 10 мм высоты минимум.
Система изоляции и удаления стружки
Одна из наиболее частых проблем использования роутера дома — шум и пыль. И если с шумом еще можно смириться, то пыль выбешивает конкретно. А в случае обработки камня/гетинакса/стекла/композитов — пыль еще и вредна.
Возможны 2 варианта борьбы: активная аспирация пылесосом со щеткой, смонтированной на шпинделе, и создание «кабинета» для станка.
Щетка вроде хороша, но при многочасовых траекториях рев пылесоса создает неповторимую атмосферу в доме. Ну и если идет глубокая выборка, ворс щетки постоянно изгинается и довольно быстро портится. Поэтому мы оставили систему аспирации только на самом большом фрезере, а мелкие убрали в кабинеты из прозрачного поликарбоната и ламината. Не так компактно, конечно, зато кабинет гасит и немножко звука, и пыль.
Мой личный набор «молодого бойца»
И напоследок — маленький бонус. Мой личный набор «молодого бойца», который я покупаю/делаю для каждого нового фрезера (основная работа — 3D фрезерование форм по ПП, ПОМ, ПЭТ, композиты):
Фрезы:
- 6 мм однозаходная прямая длинная — кромка 40 мм, общая длина 75, китайка.
- 6 мм шариковая хорошая (Widia/Makestag/SGS)
- 4 мм однозаходная прямая длинная китайка
- 3 мм двузаходная прямая длинная хорошая
- 3 мм двузаходная шариковая длинная хорошая
- 1,5 мм с удлиненной шейкой прямая хорошая
- 1,5 мм с обычной шейкой шариковая хорошая
- 0,8 мм с обычной шейкой шариковая, либо коническая с круглой пяткой 0,8 мм.
Цанги: 3, 4, 6 мм, все в комплекте с гайками.
Крепеж: упрочненные Т-винты 80 мм + упрочненные винты для упоров.
Кабинет — самоделка.
Промышленный пылесос. В принципе, сейчас придумал кабинет без дна, в котором стружка будет ссыпаться в коробку сама, так что пылесос будет не очень нужен. Но до этого — покупал в каждое новое место, куда ставим станок, без пылесоса из кабинета стружку доставать шибко тяжело.
Этого набора вполне хватает в 99% случаев.
На этом разрешите откланяться, в следующий раз — немножко о софте, общие понятия обработки и стратегии обработки.
