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數(shù)控雕刻機(jī)材料指南

在本文中，“端部”一詞將用于指代所有數(shù)控雕刻機(jī)切割表面。在行業(yè)中，不同類型的端部可能被稱為端部、鉆頭、立銑刀、刀具或鉆頭（僅舉幾例）。其中一些名稱更適合某些端部，但為了清楚起見，本文將所有這些都統(tǒng)稱為“端部”。

選擇數(shù)控雕刻機(jī)上使用的材料需要考慮的因素不僅僅是所需的最終部件。不同的材料受雕刻機(jī)的影響方式不同，具體取決于最終使用和機(jī)器設(shè)置。雕刻機(jī)本身，尤其是最終使用，會(huì)受到材料的影響。在決定使用非標(biāo)準(zhǔn)材料時(shí)，了解可用的材料選項(xiàng)并能夠根據(jù)已知材料的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)非常重要。

樹木

有許多類型的木材可用于數(shù)控雕刻機(jī)，其特性的變化不容小覷。它們的硬度、韌性、剛度和密度等特性各不相同。然而，所有木材都是天然聚合物纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合物，并含有一定量的樹液或樹脂。

重要的是要記住，木材的特性會(huì)隨著水分含量而改變。一般來說，水分會(huì)使木材變得更軟、更柔韌、更致密、更粘。用于刨刀的木材應(yīng)始終存放在干燥的環(huán)境中，并在干燥時(shí)進(jìn)行切割。

毫不奇怪，各種特性的木材都非常適合用于數(shù)控雕刻機(jī)。與普通鋼制雕刻機(jī)端部相比，木材的硬度較低，因此機(jī)器的磨損很小。木材的延展性也很低，因此移除的木材會(huì)碎成小碎片，這些碎片很容易從工作區(qū)域拋出或吸走，從而使端部保持相對(duì)涼爽。

木材種類

? 軟木：松木、雪松、冷杉。

? 硬木：橡木、楓木、櫻桃木、胡桃木。

? 工程木材：膠合板、MDF（中密度纖維板）、刨花板。

注意: 操作員應(yīng)相應(yīng)降低用于更致密或更堅(jiān)硬的木材的材料去除率。

復(fù)合層壓板和膠合板

無論使用哪種方法切割材料，首先都應(yīng)注意考慮材料的失效機(jī)制。對(duì)于層壓復(fù)合材料（即碳纖維疊層、某些玻璃纖維和膠合板），需要注意的失效機(jī)制是層間脫層?？梢酝ㄟ^嘗試撬開材料的任何邊緣并觀察裂縫的行為來測(cè)試這一點(diǎn)：

1.裂紋總是以最短路徑擴(kuò)展至表面——跨層破壞。

2. 裂紋蔓延至板材平面——因分層而失效。

對(duì)于因分層而失效的材料，邊緣在布線過程中可能會(huì)垂直撕裂和彎曲。為防止出現(xiàn)這種情況，建議使用壓縮端。

壓縮端將頂部向下的螺旋切割邊緣與底部向上的切割螺旋邊緣結(jié)合在一起。這意味著在切割過程中，被切割材料的頂部和底部表面被壓縮向中心，從而使材料的壓縮強(qiáng)度能夠抵抗其在拉伸時(shí)開裂的弱點(diǎn)。

請(qǐng)記住，壓縮端會(huì)將去除的材料橫向推出，而不是向上或向下，因此只能沿著暴露的邊緣去除材料。

復(fù)合材料的類型

? 玻璃纖維：增強(qiáng)塑料。

? 碳纖維：高強(qiáng)度與 W8 比。

? 酚醛樹脂：耐熱、耐用。

記得末端兩個(gè)切割方向之間的壓縮區(qū)域必須位于材料的中心。

- 復(fù)合材料的各個(gè)組成部分應(yīng)同時(shí)考慮和分別考慮。

- 如果復(fù)合材料的基質(zhì)是聚合物樹脂，則應(yīng)考慮適合該類型塑料的情況。

- 如果復(fù)合材料含有磨料纖維或顆粒，請(qǐng)使用適當(dāng)硬化的雕刻機(jī)端和冷卻以減少磨損。

塑料

泡沫

聚合物泡沫可用于數(shù)控銑削，其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)在末端產(chǎn)生明顯磨損，同時(shí)可以創(chuàng)建復(fù)雜的形狀，用于定制包裝、美觀、測(cè)試幾何或低風(fēng)險(xiǎn)實(shí)踐。這些材料的決定性特征是其低剪切強(qiáng)度，因此可以快速輕松地切割它們。

在選擇這些材料時(shí)，如果泡沫的抗拉強(qiáng)度甚至低于剪切強(qiáng)度，那么可能會(huì)撕掉大塊而不是整齊地切割成碎片。相對(duì)堅(jiān)韌和柔韌的泡沫碎片也可能會(huì)撕掉并纏繞在雕刻機(jī)末端。

對(duì)于存在這種風(fēng)險(xiǎn)的稀有泡沫，請(qǐng)確保使用鋒利的切割端，在高轉(zhuǎn)速下使用侵蝕性通道，而不是磨蝕性或淺端。然而，硬泡沫可能會(huì)被磨蝕而不是切割，以防止它們變形。

軟塑料

軟塑料（如低密度聚乙烯）的定義是相對(duì)的：它們是切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生“卷曲”或非常長(zhǎng)的碎片的聚合物。這意味著它們不太硬，可能更具延展性。請(qǐng)記住，較軟的塑料也可能具有較低的熔點(diǎn)，并且在高溫下切割時(shí)會(huì)彎曲，從而失去尺寸公差。通過涼爽的環(huán)境溫度、風(fēng)扇和淺切口可以減少這種趨勢(shì)。切割端的凹槽較少或通道不太鋒利可能會(huì)減少因長(zhǎng)卷曲而導(dǎo)致的堵塞問題。

硬塑料

硬質(zhì)塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）的定義是相對(duì)的：切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生短切屑，且末端會(huì)斷裂。這意味著它們更硬，切割時(shí)末端的溝槽可能沒那么大，因?yàn)槿コ^小的顆粒應(yīng)該更容易。然而，過熱仍然很容易成為一個(gè)問題。

硬質(zhì)塑料在過熱時(shí)整體變形較小，但可能會(huì)在切割表面熔化或降解，導(dǎo)致燒焦的塑料材料堆積在雕刻機(jī)末端并阻止其切割。通過涼爽的環(huán)境溫度、風(fēng)扇和淺切割來減少這種趨勢(shì)。

塑料種類

? 丙烯酸：清晰、色彩鮮艷、堅(jiān)固。

? 聚碳酸酯：耐沖擊性高，透明。

? PVC（聚氯乙烯）：耐用、用途廣泛。

? HDPE（高密度聚乙烯）：重量輕、防潮。

金屬制品

在大多數(shù)情況下，唯一適合用銑刀切割的金屬是鋁。一些高硅鋁合金非常堅(jiān)硬，只能在銑刀中使用。

鋁在用常規(guī)端頭切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)卷曲，如果沒有足夠的間隙，這通常會(huì)導(dǎo)致卡住。當(dāng)必須以較小的公差切割鋁時(shí)，應(yīng)使用特殊的斷屑槽端頭。這種端頭的性能介于磨料端頭和多槽切割端頭之間，具有“鉆石”菱形表面圖案，可防止單個(gè)切割表面在整個(gè)切割過程中與大量材料保持接觸，從而將去除的材料分解成許多離散的碎片。

請(qǐng)注意，金屬的硬度和擴(kuò)散冷卻對(duì)環(huán)境溫度很敏感，因此，如果工作空間的溫度不受控制，雕刻機(jī)的正確設(shè)置可能會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)熱量積聚時(shí)，由于軟化，端部會(huì)以更快的速度磨損，金屬表面變得更具延展性，這會(huì)導(dǎo)致“涂抹”變形，而不是干凈、準(zhǔn)確的切割。切割速度要相對(duì)較慢，并使用冷卻風(fēng)扇。

在極少數(shù)情況下，也可能使用鋁以外的金屬。

- 一些黃銅合金足夠軟，需要非常小心地進(jìn)行加工，選擇非常堅(jiān)硬的端部和專門為此目的設(shè)計(jì)的數(shù)控路徑。

- 理論上，純銅、金或鉛等非常軟的金屬也可以進(jìn)行布線。

- 對(duì)于致密且可塑性極強(qiáng)的材料（如軟純金屬），請(qǐng)選擇具有少量凹槽的強(qiáng)力切削端。

金屬種類

? 鋁：重量輕、耐腐蝕。

? 黃銅：裝飾性、易于切割。

? 鋼材：堅(jiān)固、耐用。

? 銅：導(dǎo)電、柔軟。

石材和陶瓷

像沉積石和普通陶瓷（花崗巖、砂巖、瓷磚）這樣非常堅(jiān)硬、韌性較低的材料，可以用堅(jiān)硬的磨料末端進(jìn)行加工。

這些端頭通常由金屬制成，內(nèi)嵌金剛石顆粒作為磨料。對(duì)于韌性非常低的瓷磚，由高速鋼或硬質(zhì)合金制成的淺、密集凹槽或斷屑端頭可能是合適的。

通常，當(dāng)需要浮雕細(xì)節(jié)或復(fù)雜的邊緣圖案時(shí)，會(huì)使用數(shù)控雕刻機(jī)來處理這些材料。由于石材和陶瓷材料硬度高且導(dǎo)熱性低，因此會(huì)產(chǎn)生大量熱量，而表面和去除的顆粒傳導(dǎo)的熱量卻很少。這意味著雕刻機(jī)端的熱量積聚是一個(gè)大問題。建議直接水冷。

石材和陶瓷的種類

? 大理石：優(yōu)雅、相對(duì)較軟。

? 花崗巖：堅(jiān)硬、耐用。

? 瓷磚：堅(jiān)硬、易碎。

為了在數(shù)控雕刻機(jī)項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果，正確的材料是關(guān)鍵要素。每種材料都有獨(dú)特的屬性，需要特定的工具、速度和技術(shù)。遵循本指南中概述的最佳實(shí)踐將幫助您最大限度地發(fā)揮數(shù)控雕刻機(jī)的功能。