Обработка с ЧПУ, бесспорно, является источником жизненной силы обрабатывающей промышленности с такими приложениями, как аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование и электроника. В последние годы произошли невероятные успехи в области обработки материалов с ЧПУ. Их широкое портфолио теперь предлагает отличные комбинации свойств материала, стоимости и эстетики.
В этой статье мы углубимся в разнообразный мир материалов с ЧПУ. Мы предоставим вам подробное руководство по выбору подходящих материалов для обработки на станках с ЧПУ, включая подробный список часто используемых материалов. Кроме того, мы коснемся некоторых менее известных материалов, о которых вы, возможно, раньше не задумывались.
Среда обработки
При выборе материалов для станков с ЧПУ важно учитывать среду обработки. Потому что разные материалы по-разному реагируют на разные условия обработки, такие как скорость резания, материал инструмента и СОЖ. Среда обработки включает в себя такие факторы, как температура, влажность и наличие загрязнений.
Например, некоторые материалы могут иметь тенденцию к сколам или растрескиванию, если температура обработки становится слишком высокой, в то время как другие могут испытывать чрезмерный износ инструмента, если скорость резания слишком высока. Аналогичным образом, может потребоваться использование определенных охлаждающих жидкостей или смазок для уменьшения нагрева и трения во время обработки. Однако они могут быть несовместимы с некоторыми материалами и могут привести к коррозии или другим видам повреждений.
Таким образом, учет условий обработки может помочь повысить производительность, снизить затраты и обеспечить качество готовой продукции.
Вес детали
Очень важно учитывать вес детали, чтобы обеспечить экономическую эффективность, производительность и технологичность. Более тяжелые детали требуют больше материала, что может увеличить стоимость производства. Кроме того, для производства более тяжелых деталей могут потребоваться более крупные и мощные станки с ЧПУ, что увеличивает затраты и время производства. Поэтому выбор материала с меньшей плотностью, например алюминия или магния, может помочь уменьшить вес детали и снизить затраты на производство.
Кроме того, вес детали также может повлиять на характеристики конечного продукта. Например, в аэрокосмической отрасли снижение веса компонента может повысить топливную экономичность и улучшить общие характеристики. В автомобильной промышленности снижение веса может также улучшить топливную экономичность, а также улучшить ускорение и управляемость.
Теплостойкость
Термостойкость напрямую влияет на способность материала выдерживать высокие температуры, не подвергаясь значительной деформации или повреждению. В процессе обработки на станке с ЧПУ обрабатываемый материал подвергается различным циклам нагрева и охлаждения, особенно при резке, сверлении или фрезеровании. Эти циклы могут вызвать тепловое расширение, деформацию или растрескивание материалов, которые не являются термостойкими.
Выбор материалов для ЧПУ с хорошей термостойкостью также может помочь улучшить процесс обработки и снизить производственные затраты. Когда материал выдерживает высокие температуры, он обеспечивает более высокую скорость резания и более глубокие разрезы. Это сокращает время обработки и снижает износ инструментов.
Различные материалы для обработки на станках с ЧПУ имеют разный уровень термостойкости, и выбор материала зависит от предполагаемого использования готового изделия. Такие материалы, как алюминий и медь, подходят для радиаторов и систем управления температурным режимом благодаря их хорошей теплопроводности. Но нержавеющая сталь и титан идеально подходят для аэрокосмической и медицинской промышленности из-за их высоких температур плавления и коррозионной стойкости.
Электропроводность и магнитные требования
Электропроводность – это мера способности материала проводить электричество. При обработке на станках с ЧПУ предпочтительны материалы с высокой электропроводностью, поскольку они могут эффективно рассеивать тепло. Это особенно важно при обработке металлов, поскольку тепло, выделяющееся во время процесса, может привести к короблению или деформации материала. Материалы с высокой электропроводностью, такие как медь и алюминий, могут эффективно рассеивать тепло, что помогает предотвратить эти проблемы.
Магнитные свойства также важны при выборе материалов для ЧПУ, особенно при работе с ферромагнитными материалами, такими как железо, никель и кобальт. Эти материалы имеют сильное магнитное поле, которое может повлиять на процесс резки. Для обработки на станках с ЧПУ предпочтительны немагнитные материалы, такие как титан и нержавеющая сталь. Потому что на них не влияет магнитное поле и, следовательно, они обеспечивают более чистый срез.
Твердость
Обрабатываемость означает, насколько легко материал можно разрезать, сверлить или формовать на станке с ЧПУ.
Если материал, изготовленный на станке с ЧПУ, слишком твердый, его может быть трудно разрезать или формовать, что может привести к чрезмерному износу инструмента, его поломке или плохому качеству поверхности. И наоборот, слишком мягкий материал может деформироваться или прогибаться под действием силы резания, что приводит к плохой точности размеров или качеству поверхности.
Поэтому выбор материала для обработки на станках с ЧПУ с соответствующей твердостью имеет решающее значение для получения высококачественных и прецизионных деталей. Кроме того, твердость материала также может влиять на скорость и эффективность процесса обработки. Потому что более твердые материалы могут потребовать более медленных скоростей резания или более мощных режущих инструментов.
Поверхностная обработка
Качество поверхности влияет на характеристики и внешний вид конечного обработанного изделия. Например, деталь с шероховатой поверхностью может испытывать большее трение, что может привести к преждевременному износу и выходу из строя. С другой стороны, деталь с гладкой поверхностью будет иметь меньшее трение, что приведет к повышению производительности и увеличению срока службы. Кроме того, отделка поверхности также играет важную роль в эстетике. Полированная поверхность может улучшить внешний вид детали и сделать ее более привлекательной для клиентов.
Поэтому при выборе материалов для обработки на станках с ЧПУ важно учитывать требования к качеству поверхности конечного продукта. Некоторые материалы легче обрабатывать до гладкой поверхности, чем другие. Например, такие металлы, как алюминий и латунь, относительно легко поддаются механической обработке до получения гладкой поверхности. Напротив, такие материалы, как углеродное волокно и стекловолокно, сложнее обрабатывать, а для достижения гладкой поверхности могут потребоваться специальные инструменты и методы.
Эстетика
Если ваш проект обработки с ЧПУ предназначен для производства продукта, который будет использоваться в элитной розничной торговле, эстетика будет важным фактором. Материал должен быть визуально привлекательным, иметь привлекательную текстуру, цвет и отделку поверхности. Он также должен легко поддаваться полировке, покраске или отделке для достижения желаемого вида.
Кроме того, в таких отраслях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, эстетика может быть показателем качества продукта и внимания производителя к деталям. Это особенно важно для автомобилей класса люкс, где потребители платят больше за высококачественные материалы и отделку.
Приложение
Окончательное решение принимает окончательное применение продукта. Вышеупомянутые факторы составляют небольшую часть всех причин, которые следует учитывать перед окончательной доработкой материала с ЧПУ. Другие факторы, связанные с применением, могут включать практические вопросы, такие как обрабатываемость материала, химическая реактивность, адгезия, доступность материала, усталостная долговечность и т. д.
Когда дело доходит до выбора подходящих материалов для обработки на станках с ЧПУ, решающим фактором является предполагаемое применение готового продукта. Различные материалы имеют разные свойства, такие как твердость, прочность на разрыв и пластичность. Эти свойства влияют на то, как материал ведет себя в конкретных условиях, и определяют пригодность материала для различных применений.
Например, если готовое изделие предназначено для использования в высокотемпературной среде, лучшим выбором будут такие материалы, как алюминий или медь из-за их высокой теплопроводности и устойчивости к тепловым повреждениям.
Бюджет
Бюджет является важным фактором, который следует учитывать по нескольким причинам. Во-первых, стоимость материала может существенно варьироваться в зависимости от его типа и количества. Хотя некоторые высококачественные металлы могут быть дорогими, пластмассы или композиты могут быть более доступными. Установление бюджета на материалы поможет сузить выбор и сосредоточиться на материалах в вашем ценовом диапазоне.
Во-вторых, затраты на обработку на станках с ЧПУ могут быть дорогостоящими и трудоемкими. Стоимость обработки зависит от типа материала, сложности детали и необходимого оборудования. Выбор материалов, которые дешевле для машины, может снизить общие производственные затраты.
Наконец, выбор материалов в рамках вашего бюджета может повлиять на качество готового продукта. Более дешевые материалы могут быть более подвержены дефектам или менее долговечны, чем материалы более высокого качества. Таким образом, установление бюджета и выбор материалов более высокого качества в рамках бюджета гарантируют, что готовый продукт будет долговечным и соответствует высоким стандартам.
Лучшие материалы для проектов обработки с ЧПУ
Теперь давайте перейдем к следующей части нашего обсуждения: типам материалов для обработки на станках с ЧПУ. Мы подробно обсудим обычные металлы и пластмассы. Позже мы переключим внимание на некоторые менее известные материалы с ЧПУ.
Металлические материалы с ЧПУ
Металлы являются наиболее распространенным материалом среди деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ. Они обладают широким спектром полезных свойств, таких как высокая прочность, твердость, термостойкость и электропроводность.
Алюминий (6061, 7075)
Алюминий широко считается одним из самых универсальных и ценных материалов для обработки на станках с ЧПУ. Он имеет исключительное соотношение прочности и веса, легкий вес, устойчивость к коррозии и яркий серебристый внешний вид. Таким образом, алюминий весьма желателен для использования в самых разных областях. Кроме того, его благоприятные тепловые и электрические свойства делают его идеальным для использования в ряде электронных приложений и систем управления температурным режимом.
По сравнению с другими металлами с ЧПУ, такими как титан и сталь, алюминий относительно легко поддается обработке, что делает его популярным выбором для производителей. Однако следует отметить, что алюминий – не самый дешевый материал. И он дороже, чем некоторые другие материалы, например, нержавеющая сталь.
Высококачественные марки алюминия 6061 и 7075 особенно популярны для использования в аэрокосмических рамах, деталях автомобильных двигателей и легком спортивном оборудовании. Однако универсальность алюминия означает, что он используется во многих других отраслях и сферах применения, включая строительство, упаковку и бытовую электронику.
Нержавеющая сталь (316, 303, 304)
Нержавеющая сталь бывает множества марок. Однако в целом он обладает высокой прочностью и ударной вязкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также имеет блестящий внешний вид, как алюминий. Кроме того, он относится к металлам средней ценовой категории. Однако это труднообрабатываемый материал на станках с ЧПУ из-за его твердости.
Нержавеющая сталь 316 полезна в морском оборудовании, медицинском оборудовании и наружных ограждениях благодаря своей способности противостоять нагреву и коррозии. 303 и 314 имеют схожий состав и, как правило, дешевле и легче обрабатываются, чем 316. Их основное применение включает в себя крепеж (болты, винты, втулки и т. д.), автомобильные детали и бытовую технику.
Углеродистая сталь и легированная сталь
Углеродистая сталь и родственные сплавы обладают превосходной прочностью и обрабатываемостью, что делает их идеальными для использования во многих областях применения. Они также совместимы с различными процессами термообработки, что еще больше улучшает их механические свойства. Более того, углеродистая сталь относительно недорога по сравнению с другими металлами, обработанными на станках с ЧПУ.
Однако стоит отметить, что углеродистая сталь и ее сплавы по своей природе не устойчивы к коррозии, в отличие от таких материалов, как нержавеющая сталь или алюминий. Кроме того, их грубый внешний вид может оказаться непригодным для эстетического применения.
Тем не менее, углеродистая сталь и ее сплавы имеют множество практических применений, включая механические крепления и элементы конструкций, такие как балки. Несмотря на свои ограничения, эти материалы остаются популярным выбором для многих промышленных и производственных применений благодаря своей прочности, доступности и обрабатываемости.
Латунь
Латунь — универсальный металл, известный своей превосходной обрабатываемостью, коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью. Он также может похвастаться привлекательным внешним видом благодаря содержанию меди, а также отличным свойствам поверхностного трения.
Латунь находит множество применений в различных отраслях промышленности. Например, он обычно используется в потребительских товарах, малопрочных крепежах, сантехнике и электрических устройствах. Его свойства делают его идеальным выбором для производства компонентов, требующих долговечности и прочности, сохраняя при этом эстетическую привлекательность.
Медь
Медь известна своей превосходной электро- и теплопроводностью. Однако его может быть сложно обрабатывать из-за его высокой податливости. Это может вызвать трудности при создании стружки во время обработки на станке с ЧПУ. Кроме того, медь склонна к коррозии, что может стать проблемой в определенных условиях.
Несмотря на эти проблемы, медь широко используется в различных отраслях промышленности, включая электропроводку, магнитные изделия и изготовление ювелирных изделий. Его превосходные свойства проводимости делают его идеальным выбором для электрических и электронных устройств, а его пластичность и эстетическая привлекательность делают его популярным выбором в ювелирной промышленности.
Титан
Титановые сплавы известны своим исключительным соотношением прочности и веса, что делает их легкими и прочными одновременно. Они также устойчивы к коррозии и обладают хорошей теплопроводностью. Кроме того, титан биосовместим, поэтому он подходит для биомедицинских применений.
Однако использование титана имеет некоторые недостатки. Он имеет плохую электропроводность и его трудно обрабатывать. Обычные фрезы из быстрорежущей стали или более слабые твердосплавные фрезы не подходят для его обработки, и это дорогой материал для использования в производстве с ЧПУ.
Несмотря на это, титан является популярным материалом для обработки на станках с ЧПУ, особенно для высокопроизводительных аэрокосмических деталей, военных компонентов и биомедицинских продуктов, таких как имплантаты.
Магний
Магний — металл, сочетающий в себе прочность и небольшой вес. Его превосходные тепловые свойства делают его идеальным для использования в высокотемпературных средах, например, в двигателях. Его легкий вес позволяет производить более легкие и экономичные автомобили.
Однако магний также известен своей воспламеняемостью, что может сделать его проблемой безопасности в некоторых случаях. Кроме того, он не так устойчив к коррозии, как некоторые другие металлы, такие как алюминий, и его обработка может быть более дорогой.
Пластиковые материалы с ЧПУ
Теперь мы обсудим пластмассы с ЧПУ. Хотя большинство пластиковых материалов не поддаются механической обработке из-за их низкой жесткости и температуры плавления, мы выбрали небольшую группу, которая имеет широкое применение на станках с ЧПУ.
Ацеталь (ПОМ)
Ацеталь — это универсальный пластик с ЧПУ, обладающий целым рядом желаемых свойств. Он может похвастаться превосходной усталостной и ударной стойкостью, приличной прочностью и низким коэффициентом трения. Кроме того, он обладает высокой устойчивостью к влаге, что делает его отличным выбором для использования во влажных помещениях.
Одним из ключевых преимуществ ацеталя является его жесткость, что позволяет легко обрабатывать его с высокой точностью размеров. Это делает его популярным выбором для использования в прецизионных компонентах, таких как подшипники, шестерни и клапаны. Благодаря своим превосходным механическим свойствам и высокой устойчивости к факторам окружающей среды, ацеталь является надежным выбором для различных отраслей промышленности, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и производство потребительских товаров.
Акрил (ПММА)
Акрил – широко используемый материал, который может служить заменой стеклу благодаря своим желаемым свойствам. Он обладает хорошей жесткостью и оптической прозрачностью, что позволяет использовать его там, где необходимы прозрачные поверхности. Акриловые компоненты представляют собой привлекательную и функциональную альтернативу стеклу, обладая хорошей оптической прозрачностью и высокой степенью долговечности.
Хотя акрил имеет некоторые ограничения, такие как склонность к растрескиванию и термическому размягчению, он остается популярным материалом для обработки на станках с ЧПУ благодаря своей универсальности и простоте использования. Благодаря возможности создавать точные и высококачественные компоненты акрил является отличным выбором для широкого спектра применений. Линзы, прозрачные корпуса, контейнеры для хранения продуктов питания и декоративные предметы — это лишь несколько примеров.
Поликарбонат (ПК)
Поликарбонат (ПК) — популярный пластиковый материал, используемый для обработки на станках с ЧПУ, благодаря своему уникальному набору свойств. Он очень прозрачен, что делает его идеальным материалом для использования в продуктах, требующих прозрачности, таких как защитные очки, медицинское оборудование и электронные дисплеи. Кроме того, он обладает хорошей термостойкостью, поэтому подходит для использования в условиях высоких температур.
Однако его восприимчивость к царапинам и отсутствие устойчивости к ультрафиолетовому излучению могут ограничить его использование в определенных приложениях. Длительное воздействие солнечных лучей может привести к тому, что он пожелтеет и станет ломким. Это может ограничить его использование для наружного применения, если только он не модифицирован УФ-стабилизаторами.
Одним из распространенных применений ПК является производство защитных очков и лицевых щитков, где его ударопрочность и прозрачность делают его идеальным выбором. ПК также используется в производстве автомобильных деталей, электронных компонентов и медицинского оборудования.
Полипропилен (ПП)
Полипропилен — универсальный полимер с многочисленными преимуществами, включая высокую химическую стойкость и усталостную прочность. Это также материал медицинского назначения, который при обработке на станке с ЧПУ обеспечивает гладкую поверхность. Однако одним из его ограничений является то, что он не может выдерживать высокие температуры, поскольку имеет тенденцию размягчаться и истираться во время резки, что затрудняет его обработку.
Полипропилен остается популярным выбором для различных применений. Его превосходные свойства делают его пригодным для изготовления механизмов и медицинских изделий.
АБС
ABS — это экономически эффективный пластиковый материал, который хорошо подходит для обработки на станках с ЧПУ благодаря своей превосходной обрабатываемости, прочности на разрыв, ударопрочности и химической стойкости. Кроме того, его можно легко покрасить, что делает его идеальным для применений, где важна эстетика.
Однако ABS не пригоден для использования в условиях высоких температур и не поддается биологическому разложению. Кроме того, при горении выделяется неприятный дым, что может стать проблемой в цехе с ЧПУ.
ABS имеет множество применений и обычно используется в 3D-печати и литье под давлением, часто с последующей обработкой с использованием станков с ЧПУ. Его часто используют для создания автомобильных компонентов и защитных корпусов, а также для быстрого прототипирования.
Нейлон
Нейлон — универсальный материал с превосходной прочностью на разрыв, твердостью и ударопрочностью. Его можно использовать в различных композитных формах, таких как нейлон, армированный стекловолокном, и он обладает превосходными способностями к смазке поверхности. Однако его не рекомендуется использовать во влажной среде.
Нейлон особенно хорошо подходит для применений, требующих защиты от сил трения. Сюда входят такие компоненты, как шестерни, поверхности скольжения, подшипники и звездочки. Благодаря своим превосходным прочностным и смазывающим свойствам нейлон является популярным выбором для многих промышленных и спортивных товаров.
СВМ-ПЭ
СВМПЭ является популярным материалом благодаря своим исключительным свойствам, включая высокую твердость, стойкость к истиранию, износу и долговечность. Однако его термическая нестабильность во время механической обработки затрудняет его обработку.
Несмотря на сложность механической обработки, СВМПЭ является отличным материалом для обработки на станках с ЧПУ поверхностей скольжения подшипников, шестерен и роликов. Его выдающиеся свойства делают его идеальным для применений, где требуется высокая износостойкость и долговечность. При правильной обработке СВМПЭ может обеспечить превосходные характеристики и более длительный срок службы по сравнению с другими материалами.
Другие материалы
При обработке с ЧПУ обычно используются металлы и пластмассы, но они также могут работать со многими другими материалами, в том числе перечисленными ниже.
Мыло
Пены представляют собой тип материала с ЧПУ, который характеризуется твердым телом с заполненными воздухом пустотами. Эта уникальная структура придает пенопласту узнаваемую форму и невероятную легкость. Некоторые пенопласты высокой плотности, такие как пенополиуретан и пенополистирол, легко поддаются механической обработке благодаря их жесткости, прочности, легкому весу и долговечности.
Легкая природа пенопластов делает их отличным вариантом для защитной упаковки. Их универсальность в обработке различных форм и размеров делает их одинаково полезными для создания декоративных предметов. Кроме того, их изоляционные свойства делают их популярным выбором для теплоизоляции в зданиях, холодильных установках и других объектах, где важен контроль температуры.
Древесина
Дерево является широко используемым материалом для обработки на станках с ЧПУ благодаря простоте обработки, хорошей прочности и твердости, а также широкому спектру доступных типов. Кроме того, древесина является органическим соединением и не оказывает негативного воздействия на окружающую среду. Благодаря своей универсальности и эстетической привлекательности древесина является популярным выбором для изготовления мебели, домашнего декора и проектов DIY.
Однако при обработке древесины образуется большое количество пыли, которая может представлять опасность для здоровья рабочих. Поэтому для деревообрабатывающих цехов важно иметь надлежащие системы управления стружкой.
Композиты
Композиты – это материалы, состоящие из двух или более компонентов, соединенных между собой связующей средой. Обычные композитные материалы, используемые при обработке на станках с ЧПУ, включают углеродное волокно, фанеру, стекловолокно и другие. Эти материалы находят применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, авиация, спорт и медицина.
Обработка композитов может быть довольно сложной задачей из-за нескольких факторов. Составляющие материалы композитов могут иметь различные механические свойства и форму, например волокна, осколки или пластины. Более того, сама связующая среда может иметь уникальные свойства, которые необходимо учитывать в процессе обработки.
Не забудьте рассмотреть потенциальные материалы для станков с ЧПУ.
Богатое разнообразие материалов для обработки на станках с ЧПУ иногда может вызвать больше путаницы, чем пользы. Распространенной проблемой является упущение из виду потенциальных материалов с ЧПУ, помимо обычных металлов и пластмасс.
Чтобы помочь вам увидеть более широкую картину при проектировании для производства, ниже приведен краткий список моментов, которые следует учитывать перед окончательной доработкой материалов для вашего проекта!
Выбирайте неметаллические материалы. Есть несколько случаев, когда неметаллические материалы являются равными заменителями металлов. Например, твердые пластики, такие как ABS или UHMW-PE, являются жесткими, прочными и долговечными. Композиты, такие как углеродное волокно, также рекламируются как превосходящие многие самые эффективные металлы.
Рассмотрите фенольные смолы. Фенольные смолы представляют собой тип экономичного композитного материала с высокой жесткостью и поверхностными свойствами. Их легко обрабатывать, и их можно резать на невероятно высоких скоростях, что экономит время и деньги.
Знать разные пластмассы. Знание полного ассортимента материалов для обработки пластмасс на станках с ЧПУ является обязательным навыком для дизайнеров. Пластики с ЧПУ дешевы, просты в обработке и обладают разнообразными свойствами материала, которые нельзя игнорировать.
Выбирайте правильный выбор между различными пенопластами. Обращаясь к приведенному выше разделу о пенопластах, мы хотели бы подчеркнуть, что он имеет большой потенциал в качестве материала с ЧПУ. Даже некоторые детали станков с ЧПУ теперь изготавливаются из металлической пены! Изучите различные пенопласты с ЧПУ, чтобы определить, какой из них лучше всего подходит для ваших задач.
Различные проекты и материалы по обработке с ЧПУ, один источник
Проектирование производства является важнейшим аспектом современной промышленности. По мере развития материаловедения обработка на станках с ЧПУ все больше зависит от тщательного выбора материалов. В Guan Sheng мы специализируемся на услугах по механической обработке с ЧПУ, включая фрезерную и токарную обработку с ЧПУ, и предлагаем широкий ассортимент материалов, от востребованных металлов до высококачественных пластмасс. Наши возможности 5-осевой обработки в сочетании с опытной командой позволяют нам обеспечивать нашим клиентам непревзойденную точность и качество.
Мы стремимся обеспечить исключительное обслуживание клиентов и стремимся помочь нашим клиентам сократить расходы и достичь своих целей. Наша техническая команда готова помочь вам в выборе лучших материалов для вашего проекта и может предоставить бесплатную экспертную консультацию. Если вам нужны изготовленные на заказ детали с ЧПУ или у вас есть конкретный проект, мы здесь, чтобы помочь вам на каждом этапе пути.
Время публикации: 7 июля 2023 г.