MODUL-FRÉZKA PRO OBRÁBĚNÍ HLINÍKU

Od roku 2008 dodáváme našim zákazníkům plošné spoje na hliníkové podložce. Výroba těchto DPS je dost podobná produkci jednostranných i vícevrstvých desek. Problémy nám však přinášelo formátování na předepsaný tvar. Na běžné vrtačce frézce pro plošné spoje není obrábění hliníku dost dobře možné. Při obrábění je vyžadováno chlazení nástroje a klasická směs chladiva a třísek z obrábění vytváří kaši, která zalepí, nebo dokonce poškodí vřeteno vrtačky. Proto nebylo možno na frézování hliníku použít klasické frézky určené k frézování plošných spojů. Z počátku jsme se snažili provést dělení u dodavatelů zabývajících se obráběním hliníku. To však nebylo možno z cenových důvodů ustát. Za hodinu frézování si účtovali 600 Kč a více a k tomu přistupovala příprava programů. Vyfrézování panelu se blíží k času jedné hodiny a tak dělení stálo 2x tolik co samotný plošný spoj. Situaci jsme řešili nákupem frézky Comagraf K2 od firmy  COMAC s.r.o. a začali jsme formátovat sami.

Od jednoduchého tvaru plošných spojů v podobě pásků či koleček zákazníci časem přešli ke tvarům složitějším s větším počtem otvoru různého průměru. Frézka Comagraf K2 nosí pouze jeden nástroj a tak se všechny otvory musí frézovat. To už bylo časově neúnosné. Comagraf K2 nemá přítlačnou patku a tak po celou dobu frézování frézka vyžadovala obsluhu, která vhodným nástrojem přidržovala obrobek na stole.

Museli jsme málo výkonný stroj nahradit něčím jiným. Zkoušeli jsme vodní paprsek. Na obrobku vznikal nepřijatelný otřep, zařízení bylo na daný účel drahé na pořízení i na provoz. Testovali jsme i obrábění pomocí laserového paprsku. Na hliník je však potřeba použít vyšší výkon a zařízení by se nám nevešlo do výrobních prostor.

Rozhodnutí co koupit padlo na výstavě Productronika 2011, kde firma Schmoll Maschinen nabízela svůj modulový výrobek schopný frézovat hliník. Vývojoví pracovníci Schmollu jsou opravdu dobří. Zaměnili osy stolu a vřeten a tento nápad vedl k tomu, že vyrobili zařízení o velmi malých zástavbových rozměrech, stroj zabírá pouze 1,69 m2 a ještě lze jednotlivé moduly řadit bočně vedle sebe. Výkon plné dílny složené klasických strojů se dá za použití těchto modulů postavit na 30% původní plochy. Vrtačku doplnili zařízením, které přímo k nástroji vhání chladivo v podobě mlhy, která se při frézování odpaří.  Třísky zůstávají suché a dají se odsávat.

Podle našich požadavků nám firma postavila stroj se dvěma  vřeteny. Jedno je určeno k vrtání plošných spojů a druhé je určeno k frézování jak materiálu FR4, tak hliníku. Stroj je vybaven kamerovým systémem pro zaměřování na optické značky.

Můžete se také podívat na naši fotogalerii strojního vybavení.

Pro dosažení dobré produktivity frézování je nutno nastavit správné parametry pro práci stroje.

Nedůležitějšími parametry pro výpočet frézování jsou řezná rychlost a posuv nástroje na jeden zub za otáčku. Řezná rychlost závisí na vlastnostech obráběného materiálu, vlastnostech nástroje a účinnosti mazání-chlazení. Udává se v m/min a je to rychlost s jakou se otáčející nástroj dostává do styku s obráběným materiálem. Pro hliníkové slitiny se doporučuje 100-250 m/min. Z řezné rychlosti a průměru nástroje se snadno spočítají požadované otáčky. Nižší rychlost je vhodné zvolit u nástrojů menšího průměru, u většího je možno použít rychlost vyšší.
Posuv na zub opět závisí na vlastnostech materiálu a průměru nástroje. Udává se v mm úběru materiálu na jeden zub a otáčku. Snadno se dá spočítat rychlost posuvu z počtu otáček, zvoleného posuvu na zub a počtu zubů. Posuv na zub u nástrojů malých průměrů, například 1 mm se pohybuje od 0,005 mm/ot, pro průměr 3 mm se dá použít 0,05 mm/otáčku. Tyto parametry u dvoubřitých nástrojů Kemmer nám plně vyhovují. U vřeten, která neumožňují nastavit otáčky pod 20.000 ot/min je možné použít údaje z tabulky výrobce nástrojů. Optimální parametry se však nedají nastavit tak, jako u vřetene s pracovním rozsahem 5.000-60.000 ot/min.
Dalším důležitým parametrem je hloubka záběru. Ta hlavně závisí na vlastnostech obrávěného materiálu a účinnosti chlazení. V tomto případě je nejdůležitější schopnost odvádět z řezu třísky. Používáme hloubku záběru 0,5 až 1,1 průměru nástroje.

Volba správných parametrů frézování má vliv na produktivitu frézování, životnost nástroje a kvalitu obráběného povrchu. Když se něco nedodrží, pak dojde k poškození nástroje, nebo vznikají otřepy na řezných hranách. Zkoušeli jsme použít i nástroje s diamantovým povrchem. Může se u nich použít větší rozptyl nastavovaných parametrů. Proběh na dvoubřité nástroje Kemmer máme nastaven na 30 metrů frézování po kterou je povrch frézované hrany kvalitní. U fréz s diamantovým povrchem se začaly projevovat otřepy až po 50ti metrech. Diamantové nástroje však neumožňují kontaktní vrtání, jejich povrch je elektricky nevodivý.
Frézovací programy připravujeme v SW CAM 350 verze 9.5.1. a tento program neumožnuje v průběhu frézování řídit zdvih osy Z. Při frézování na můstky dodáváme zboží se zapuštěnými můstky, nižšími, než je celá síla materiálu. Frézování se tedy musí provádět postupně. Nejdříve se frézuje celý obvod do poloviny síly obráběného materiálu a pak se dalším programem frézuje celá hloubka s můstky. K frézování je pak potřeba dvojnásobný čas. Možná, že nám po přečtení tohoto článku někdo poradí jak na to.

S novým strojem jsme spokojeni. Hlavně díky rychlým přejezdům a možné výměně nástrojů klasla potřebná doba frézování na 1/3 času práce na frézce ComagraF K2. Stroj se zaměřuje na předvrtané otvory v plošném spoji, nebo čelním panelu pomocí optického systému a tím je zajištěna shoda obvodu, například s montážními otvory, lepší jak 0,05 mm.

V současné době je naše firma schopna zákazníkům dodávat jednostranné i prokovené plošné spoje na hliníkové podložce včetně velmi přesného frézování obvodu desek.