Вибір різального інструменту для обробки міді
Мідь - це одні з найпоширеніших конструкційних матеріалів, які повсюдно використовуються в різних сферах виробництва. Мідь давно видобувається і обробляється людиною - багато в чому завдяки порівняльній доступності руди, мінімальної температури плавлення і пластичності самого металу. У той же час мідь має низку цінних властивостей: ковкість, високу тепло- і електропровідність, достатню міцність і одночасно - пластичність. Все це обумовлює широке застосування міді - в електротехніці, для виготовлення безшовних труб і теплообмінників, як покриття для підшипників ковзання, а також складовий компонент для різних сплавів (дюралюмінію, бронзи і навіть червоного золота). Крім того, мідь є невід'ємним елементом в організмі вищих тварин та людини.
Особливості обробки міді та вимоги до різального інструменту
За рахунок власної пластичності мідь добре піддається механічній обробці (кування, штампування, різання). Саме ця властивість визначила стрімкий «технологічний вибух» видобутку, обробки та застосування міді в давнину (в «бронзовий вік» зброю та предмети побутового побуту виготовлялися з бронзи — сплаву міді та олова).
Сьогодні мідні заготівлі успішно обробляються механічним способом. Однак, при контактній обробці різанням (наприклад, на фрезерному верстаті з ЧПУ) для отримання якісних виробів з міді необхідно дотримуватись ряд умов. Як зазначалося вище, основною властивістю міді є висока пластичність. Це призводить до того, що в процесі різання фреза схильна «ув'язати» у матеріалі. Для отримання високої продуктивності обробки та отримання якісних виробів слід:
Дуже добрі результати обробки виходять при використанні спеціальних фрез з т.з.стружколомом (які отримали неофіційну назву «кукурудза»).
Застосування СОЖ
При обробці міді на фрезерному верстаті з ЧПУ останній повинен бути обладнаний мастильно-охолоджувальною системою. У випадку з міддю основною функцією СОЖ є саме мастило, оскільки через порівняно «м'які» режими обробки істотного підвищення температури в зоні різання не спостерігається (у порівнянні з фрезеруванням каменю, наприклад).
Як СОЖ рекомендується застосовувати спеціальний склад WD-40, у крайньому випадку - машинне масло. Застосування водного розчину соди (що використовується в основному як «базова» СОЖ) при фрезеруванні міді недостатньо - через низькі змащувальні властивості.
Подача СОЖ у зону різання може здійснюватися штатною чи опціонною системою фрезерного верстата. У найпростішому випадку система СОЖ включає бак (ємність) для зберігання запасу рідини, насос для створення тиску в системі, гнучкі з'єднувальні магістралі і форсунку-розпилювач, що встановлюється «під фрезу». При обробці міді слід спрямовувати струмінь СОЖ або на фрезу або безпосередньо в зону обробки. У цьому випадку СОЖ виконуватиме додаткову функцію очищення зони різання від стружки.
Рекомендовані режими фрезерування
Оптимальні режими обробки на фрезерному верстаті з ЧПУ можна встановити лише експериментально. Для кожного конкретного випадку стану фрези, типу заготівлі та складності керуючої програми оптимальним буде свій унікальний режим обробки. Проте загальною рекомендацією є зняття не більше 0,2 мм матеріалу за один прохід фрези. Подачу інструменту слід підтримувати на рівні 4-6 мм/с, а глибина різання не повинна перевищувати 30% від діаметра фрези (залежно від стратегії обробки – див. нижче). Частоту обертанняшпинделя слід встановлювати невеликий, а «форсувати» режими обробки лише при використанні стійкого ріжучого інструменту з високою твердістю.
Стратегія розробки керуючих програм
Якість обробки міді на сучасному верстаті з ЧПУ залежить не тільки від «заліза» (конструкції самого верстата та типу ріжучого інструменту), а й багато в чому від правильної стратегії обробки, реалізованої в програмі, що управляє. Керуюча програма є маршрут руху фрези, побудований з урахуванням математичної моделі готового вироби. Керуюча програма також містить відомості про режими обробки та тип використовуваного ріжучого інструменту для кожного технологічного переходу (чорнового, чистового етапу тощо). Для створення керуючих програм використовується САМ-середовище, наприклад, ArtCam, MasterCam SolidCam (додаток Solidworks) і т. д. Залежно від набору утиліт конкретної програми, стратегія створення оптимальної траєкторії руху фрези буде різнитися.
Проте, загальною вимогою є програмування такого маршруту обробки, який би забезпечував плавність «обведення» фрезою всього рельєфу заготівлі. При цьому для кожного відрізка траєкторії не повинно відбуватися різке підвищення «місцевої» швидкості обробки. В іншому випадку існує ризик поломки фрези або псування заготовки.
Як зазначалося вище, режими обробки міді наскільки можна слід вибирати «помірними». Це, проте, призводить до значного підвищення часу обробки, що завжди допустимо. Як вирішення цієї проблеми можна рекомендувати використовувати симуляцію обробки - САМ-програма зможе вказати розрахунковий час процесу фрезерування для конкретних умов (закладених у програмі, що управляє). За значного потрібного часу наобробку слід повернутися до встановлення режимів різання та задати більшу швидкість та/або подачу. Природно, порівнюючи їх із якістю реальної обробки пробної заготівлі.