Schnitzen von Mikroorganismen in 3D-Messing mit industriellen Amana Tool® CNC-Router-Bits
Teil 1 von 2: Simulation von Werkzeugwegen

Hallo Leute, lasst uns dieses Stück über Mikroorganismen bearbeiten. Die Leute von ToolsToday, für die wir schon einige Videos gemacht haben, wollten wissen, ob wir es bearbeiten können. Es handelte sich um eine STL-Datei mit 600.000 Flächen oder Facetten, und das ist definitiv etwas, was ich normalerweise nicht mache, sowohl vom Dateityp her als auch von der allgemeinen Bearbeitungsstrategie und dem Ergebnis her. Ich werde einige der Dinge erläutern, die wir gelernt haben, die Nockenstrategien, wie wir dieses Teil eingerichtet haben und wie Sie es herstellen können. Wir haben uns also zu sehr auf die adaptiven 3D-Strategien verlassen.

Ich habe mich wirklich in diese Strategie verliebt, als ich anfing, HSMWorks und jetzt Fusion 360 zu benutzen, weil sie so gut darin ist, eine konstante Spanlast aufrechtzuerhalten, was wirklich sehr hilfreich und eine sehr mächtige Werkzeugpfadstrategie ist, die offensichtlich verhindern kann, dass man Werkzeuge abbricht, die ein besseres Service-Finish ermöglichen, die einem wirklich helfen kann, die Maschine einzustellen, egal ob es sich um eine wirklich kleine Tischmaschine oder eine riesige Fabrikmaschine handelt. Das Problem ist, dass es unglaublich rechenintensiv ist bzw. sehr viel Rechenleistung benötigt. Ich habe erfahren, warum das so ist, als ich mich mit einigen Leuten an der AutoDesk University unterhielt, und es kann sein, dass ich die genauen Einzelheiten oder den Fachjargon nicht richtig verstehe, aber im Grunde wird bei jedem Durchgang oder in regelmäßigen Abständen ein Volumenmodell im Hintergrund erstellt, und dann wird ein Vergleich durchgeführt, wie ein Vorher-Nachher-Vergleich. Es wird also ein kleiner Werkzeugpfad erstellt, der abgetragen wird, ein Volumenmodell erstellt, mehr abgetragen und dann verglichen, wie viel davon entfernt wurde, im Vergleich dazu, wie viel es zu entfernen glaubte. Es ist also eine Art iteratives Verfahren, eine Art Brute-Force-Methode, die wirklich cool ist, und Sie wissen ja, dass Computer heutzutage vieles davon wirklich schnell erledigen können, aber bei dem Modell hier habe ich einen adaptiven 3D-Werkzeugweg mit einem 1-Millimeter-Kugelkopffräser für den letzten Durchgang erstellt, und ich musste meinen Computer über Nacht mit dem Rendering der Kurven arbeiten lassen, das dauerte etwa 12 Stunden. Und hey, wenn Sie das tun müssen, ist das in Ordnung, es ist nicht unbedingt falsch, aber Sie werden hier sehen, dass Sie einen gemorphten spiralförmigen Werkzeugweg in buchstäblich Sekunden erzeugen können, und das ist auch wirklich cool.

Also, wie können wir dieses Teil herstellen? Wir haben ein Stück 360er Messing zur freien Bearbeitung, das sollte wirklich schön sein. Wir verwenden auf jeden Fall die 440er, weil wir die Spindel mit 10.000 U/min haben. Für den Anfang nehmen wir das Werkzeug Nummer 51402 von ToolsToday, einen einschneidigen Viertelzoll-Fräser. Damit schruppen wir das Material um das Messingstück herum, das wir haben, und dann nehmen wir RC3400, einen vierschneidigen Stirnfräser mit etwa zweieinhalb Zoll. Damit erhalten wir ein wirklich schönes Finish auf der Oberseite des Teils, und dann kommen wir mit einem Drei-Sechzehn-Zoll-Kugelfräser, und hier können Sie sehen, dass wir wirklich eine Menge Material ausfräsen können.

Jetzt mache ich hier adaptive Schruppbearbeitungen, und ich mache sie gerne in zwei verschiedenen Durchgängen, es ist derselbe Vorgang. Im ersten Durchgang fahre ich etwas langsamer, 20 Zoll pro Minute, und ich mache hier einen etwas größeren Schritt, etwa 75 Tausendstel mit einer größeren Schnitttiefe. Ich möchte das als Schrupp- und Zerspanungsvorgang verwenden. Und dann dupliziere ich das gleiche Werkzeug, wir gehen ein bisschen schneller und machen einen viel feineren Schritt, wir lassen immer noch zwei Tausend Radial- und Axialtiefe übrig, denn denken Sie daran, die adaptiven Schruppstrategien sind keine Schlichtstrategien. Und manchmal können sie tatsächlich, ich will nicht sagen, Ecken abschneiden, aber sie sind nicht dazu gedacht, die exakte, perfekte Endkontur zu erreichen, also sollten Sie einen Schlichtdurchgang machen.

Wir wechseln hier zu einem konischen Hartmetallfräser mit einem Sechzehntelzoll, mit dem wir wieder versuchen, das Material zu entfernen, während wir zu immer kleineren Bits kommen. Das ist eine wirklich gute Frage. Ich mag die adaptive Schruppstrategie, weil ich das Gefühl habe, dass sie mir hilft, sicherzustellen, dass ich das Werkzeug nicht in einen Haufen ungeschnittenen Materials eintauche und es möglicherweise durch Späne belastet wird oder bricht oder einfach eine negative Oberflächengüte verursacht, weil wir es zu weit hineingedrückt haben. Das ist also die attraktive Sache. Die Berechnung dauert allerdings ein paar Minuten, damit kann ich leben, aber es wird langsam ineffizient. Zehntausend Umdrehungen pro Minute, 21 Zoll pro Minute, und wir werden mit 30 Tausend Schritten vorgehen und nicht mehr als 0,1 Zoll nach unten gehen, wenn ich kann, aber der feine Schritt nach unten wird hier 0,01 Zoll sein.

Und wie Sie sehen können, ist der Werkzeugpfad ziemlich cool, wenn Sie ihn sich ansehen. Sie können jetzt all diese kleinen Dreiecke um das Teil herum sehen, richtig? Wir kommen gleich zurück und sehen uns eine Simulation an. Und hier können Sie die 0,01-Zoll-Schritte sehen, auf die ich mich bezogen habe, also geht es bis 0,1 Zoll hinunter, ich ziehe das hier wieder hoch, wenn es geht, aber wenn es anfängt, eine Verjüngung zu sehen, sagt es: "Okay, der Bediener möchte nicht, dass ich mehr als 0,01 Zoll gehe", so dass ich diese Stufen so klein machen kann, wie ich es hier möchte, 0,01 Zoll. Aber es wird natürlich keine Treppenstufen erzeugen oder 0,01 cm nach unten gehen, wenn es eine gerade Wand nach oben und unten ist. Und schließlich werden wir eine gemorphte Spirale machen, ich liebe diesen Werkzeugpfad.

Wie bin ich nun auf die Morphing-Spirale gekommen? Nun, ich wünschte, ich hätte die ganze Sache in Fusion 360 gemacht. Anscheinend kann Fusion 360 die STL-Datei noch nicht ganz verarbeiten, aber es kann definitiv die Nockenseite verarbeiten, also hoffe ich, dass sie die STL-Seite irgendwie hinbekommen werden. Aber ich habe Fusion 360 verwendet, weil es die großartigen Hover-Over-Pop-ups gibt, und wenn man einfach durch die verschiedenen Nockenoperationen geht, sieht man die gemorphte Spirale. Diese Strategie bietet im Allgemeinen einen viel glatteren Werkzeugpfad als Scalping.

Sie ist sehr nützlich bei der Bearbeitung von Freiformflächen oder organischen Oberflächen. Ich kann mir kein besseres Beispiel für eine organische Oberfläche vorstellen. Das haben die Leute von ToolsToday buchstäblich aus einem Mikroorganismus gemacht, so ein biologisches Ding, das sieht für mich irgendwie aus wie ein Mondkrater. Trotzdem ein cooles Teil. Das ist also eine gemorphte Spirale.

Wir werden die erste mit demselben Sechzehntelzoll-Schaftfräser machen, und Gott, es ist einfach schön, wie er sich anpasst und darüber geht und sehr schnell erzeugt. Und dann die letzte Strategie, die wir tun, ist die gleiche gemorphte Spirale, aber mit diesem einen Millimeter oder etwa vierzigtausendstel Kugelkopffräser von ToolsToday, Teilenummer 46471. All diese Informationen finden Sie in der Videobeschreibung unten, und, meine Güte, Leute, seht euch diesen Werkzeugweg an, ist das nicht schön? Und das Coole ist, dass wir die Lagersimulation als wirklich hilfreiches Werkzeug verwenden können, aber sehen wir uns einfach die normale Simulation an und wir können sehen... hoffentlich funktioniert sie mit der Grafikkarte gut. Ich verlangsame es also und ändere den Werkzeugpfad so, dass nur ein Schwanz zu sehen ist. Wenn man es noch ein bisschen mehr verlangsamt, kann man wirklich sehen, dass wir heranzoomen, ich meine, es ist verrückt, man kann einfach zusehen, wie es übergeht, und man kann sehen, wie fein dieses Teil ist.

Wenn wir einen Blick auf unsere Vorratssimulation werfen, ist es wiederum schade, dass die Bildschirmaufzeichnungssoftware einen reibungslosen Ablauf erschwert. Was ich jedoch hervorheben wollte, ist, dass Sie hier die Farben sehen, die dem Arbeitsgang entsprechen, so dass Sie tatsächlich beobachten können, wie das Teil geformt wird, und Sie können sehen, welcher Arbeitsgang Material abgetragen hat, und Sie können am Ende sehen, dass zum Beispiel der Reinigungsfräser nicht dorthin musste, wo die größeren Fräser vorher alles ausreichend schneiden konnten. Hier fängt man also an, die violette Farbe zu sehen, ich wünschte, man könnte sie besser sehen... sie werden es hier links beschreiben, ich schätze, die... ja, man kann die gemorphte Spirale sehen, also hier ist die vorletzte Operation, das ist der Sechzehntel-Schaftfräser in dieser hässlichen Erbsensuppenfarbe und dann wird die letzte eine grüne Farbe sein, das ist der Morph des Ein-Millimeter-Kugelfräsers. Wie Sie hier sehen können, muss er nicht überall schneiden, sondern nur dort, wo... oder er schneidet kein zusätzliches Material weg, sollte man wohl sagen, denn auch hier könnte das ganze Werkzeug in einige der größeren Bereiche gelangen. So, ich hoffe, Sie haben etwas gelernt. Lehnen Sie sich also zurück, entspannen Sie sich und genießen Sie einige Aufnahmen vom Schneiden dieses Messingteils hier auf der Tormach 440.

Sehen Sie hier Teil 2 von 2.

Sehen Sie sich an, wie der Mechanikermeister John von NYC CNC die Vorteile der verschiedenen Arten von 3D-Werkzeugbahnoperationen beim Einrichten von Kunstdateien für seine CNC-Fräsmaschine demonstriert.

Wir haben John die Vorlage eines Mikroorganismus, der mit einem Mikroskop vergrößert wurde, im STL-Dateiformat zur Verfügung gestellt. Diese Datei wurde von Pierre-Luc Arseneau von CNCcraze.com erstellt und hat über 600.000 Facetten!

In dieser praxisnahen Demonstration spricht John über die Vor- und Nachteile von 3D Adaptive, Rough Adaptive und Morphed Spiral Tool Paths Operations.

Schritt 1.
Amana's Solid Carbide Spiral 'O' Flute 1/4" Dia. Aluminum Cutting CNC Router Bit #51402 schneidet die oberen 1/4 "der Messing Runde zu einem 1 "Quadrat.

Schritt 2.
Amana's Insert Solid Carbide Face Milling Aluminum End Mill 2-31/64" Dia. CNC Router Bit #RC-3400 Planfräsen der Oberseite des Messing für eine ebene Oberfläche.

Schritt 3. (Schruppdurchgang)
Vollhartmetall ZrN beschichtet Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC-Router-Bit #46298 für einen Schruppdurchgang.

Schritt 4 (Endbearbeitung)
Solid Carbide ZrN Coated Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 3/16" Dia. CNC-Router-Bit #46298 für den letzten Arbeitsgang.

Schritt 5.
Solid Carbide ZrN Coated Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1/16" Dia. CNC Router Bit #46282 schnitzt die feinen Details heraus.

Schritt 6.
Spiralförmige 2D/3D Schnitzerei Kegelförmige Kugelspitze 1mm Dia. CNC Router Bit #46471 schnitzt die extrem feinen Details heraus.

Vorschub, Geschwindigkeit & Step Down Technische Informationen:

Spiralförmige O-Nut aus Vollhartmetall mit Spiegelschliff 1/4" Dia. CNC-Fräser #51402

Vorschub (IPM): 20"
Drehzahl (RPM): 10.000
Spanbelastung pro Zahn: 0.001"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.3"
Schnittbreite (pro Durchgang): 0.1"

Einsatz Vollhartmetall Stirnfräsen Aluminium End Mill 2-31/64" Dia. CNC-Fräsereinsatz #RC-3400

Vorschubgeschwindigkeit (IPM): 11"
Drehzahl (RPM): 1.400
Spänelast (pro Zahn): 0.002"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.01"

Vollhartmetall ZrN-beschichtet Spirale 2D/3D Carving Kegelige Kugelspitze 3/16" Dia. CNC-Fräser #46298 (Schruppdurchgang)

Vorschub (IPM): 20"
Drehzahl (RPM): 10.000
Spanbelastung pro Zahn: 0.001"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.12"

Vollhartmetall ZrN beschichtet Spirale 2D/3D Schnitzen konisch Kugel Nase 3/16" Dia. CNC-Router-Bit #46298 (Schlichtdurchgang)

Vorschubgeschwindigkeit (IPM): 30"
Drehzahl (RPM): 10.000
Spänelast pro Zahn: 0.001"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.02"

Vollhartmetall ZrN beschichtet Spiral 2D/3D Carving Tapered Ball Nose 1/16" Dia. CNC-Fräser #46282

Vorschub (IPM): 21"
Drehzahl (RPM): 10.000
Spanbelastung pro Zahn: 0.001"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.0625"
Schnittbreite (pro Durchgang): 0.03"

Spiralförmiger 2D/3D-Schnitzfräser mit kegelförmiger Kugelnase, Ø 1 mm. CNC-Fräser #46471

Vorschub (IPM): 25"
Drehzahl (RPM): 10.000
Spanbelastung pro Zahn: 0.001"
Abwärtsschritt (pro Durchgang): 0.001"

Sehen Sie sich Teil 2 an, um zu sehen, wie der erstaunlich kleine Mikroorganismus aus einem 2" breiten x 5" hohen Stück Messing zu einem 1" breiten x 1/8" hohen Kunstwerk geschnitzt wurde .

Mikroorganismus, entworfen von Pierre-Luc Arseneau, besuchen Sie Pierres Websites http://www.pla3d.com und http://www.CNCcraze.com

Kaufen Sie hier Ihre eigenen Pläne für Mikroorganismen.

Mikroorganismus mit Amana Tool® CNC-Router-Bits gebaut, von ToolsToday.