四個小型CNC專題製作須知

2019-04-29
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家具、壁掛式作品和客製廣告招牌是大家熟悉的CNC專題,但縮小野心也能讓你看見充滿可能性的世界。然而,進行微小的部件加工可不是什麼輕鬆小事,小型部件是很難固定在CNC機器上的。除了使用基本的夾具,你可能還需要發揮創意,思考如何夾緊工件。使用正確的材料及工具也顯得更加重要,因為這會讓誤差值變小。

 

夾緊工件

將材料牢牢固定是CNC加工成功的先決條件,不過要將固定小型零件並不容易。

如果Z軸工作高度不夠,那就用低高度的虎鉗。他們能將工件頂部固定向上。不過,假如你的工件形狀較奇特,或是你必須接觸到各個面加以施作,請考慮不同的夾持方式。

利用精密虎鉗夾持加工製成的黃銅製烙印章。

 

黏著劑極適用於將薄板固定於大範圍平面。雙面膠常用來固定空白PCB、塑膠板或合板。

 

Fixturing wax(用來固定工件的蠟)或是熱熔膠都能將小零件固定在桌面。先將黏著劑熔化,再將工件按壓在黏劑液體上,施加壓力致其冷卻。這項方法的優點是切割工件時端銑刀不會殘留黏搭搭的殘渣,因為蠟和熱熔膠冷卻後都沒有黏性。

以蠟固定於桌板上的鋁製工件。無標籤代表不需再做額外清理。

 

當加工表面有曲度或形狀不一時,可以使用這個能客製化的「生爪」(SOFT JAW),能針對不同形狀工件來夾持,非常實用。

生爪加工後可牢牢固定任何形狀的工件,甚至連圓形工件都能夾持。

 

你也可以在工作桌板上切割淺槽以固定工件。

這些杯墊的形狀靈感來自SpaceX無人船。

 

材料

小型專題是使用金屬材料的大好機會。加工時最常見的非鐵金屬是鋁,但並非所有的鋁金屬成分都一樣。不同的合金和韌度會大大影響加工效果。純鋁相對較軟,就微型加工而言,它就像一塊陶土,而且很容易阻塞端銑刀。

7075鋁合金主要合金元素為鋅,是強度高的鋁合金,比起純鋁較不易在刀口積屑;加工領域的人會用「切屑成形」形容(forms a chip。6061鋁合金則是相對便宜的替代選擇,質地稍軟,但仍非常適合CNC加工。6061鋁合金主要合金元素為鎂及矽,是一相當普遍且多用途的鋁合金。萬一使用不對的合金可是會讓你吃足苦頭,所以請在購買前做足功課。McMaster-Carr網站裡有很棒的參考資料。

至於塑膠材料,進給速率和主軸轉速的比例是關鍵。木料若在同一個點停留太久會燒焦;但塑膠則是會融化,以至於阻塞端銑刀,導致專題失敗。所以請聽從

CNC機器製造商的建議,或者乾脆遵照你的工具銷售商給的切削參數進行加工。

 

端銑刀

每種不同的端銑刀都有其優缺點,但唯有一點不變:你應該用最短的刀具進行作業。一旦刀柄長度超出筒夾太多,就越可能有振動或「顫動」的風險。

此外,排屑槽越長,端銑刀就越脆弱。小型設備的切削參數若設定錯誤,CNC機器可能會在工具斷掉前就會先停止運作。但就規模更小的加工而言,端銑刀會是最脆弱的一部分。

假如你需要特別的細部加工,比起使用又小又脆弱的端銑刀,雕刻鑽頭會是個很棒的替代工具。雕刻鑽頭可以製作出銳角或其他微型的幾何構造。而且還有個額外好處:使用雕刻鑽頭還有倒角功能,讓你省下銼平或是研磨毛邊的力氣。

 

最後加工

最後加工對工件的準確度及表面光度而言是不可或缺的。重複執行切削可除去多餘的材料,這些材料可能是第一次切削時因震動或其他物理現象而沒去除的。有一種快速的方法可以執行最後加工:複製現存的刀具路徑。這個方法無論是任何基礎或進階版的CAM軟體都適用。

 

結語

我希望這些小訣竅有助於你在製作小型專題時了解其中變化,同時鼓勵你動手嘗試使用CNC加工機來製作專題,完成更細緻或精準的工件。

 

(譯:曾筱涵)

【原文】