Обработка на станках с ЧПУ, бесспорно, является источником жизненной силы обрабатывающей промышленности с такими приложениями, как аэрокосмическая промышленность, медицинские приборы и электроника. В последние годы в области обработки материалов на станках с ЧПУ наблюдаются невероятные достижения. Их широкий ассортимент теперь предлагает великолепные комбинации свойств материалов, стоимости и эстетики.
В этой статье мы погрузимся в разнообразный мир материалов для ЧПУ. Мы предоставим вам полное руководство по выбору правильных материалов для обработки на станках с ЧПУ, включая подробный список наиболее часто используемых материалов. Кроме того, мы коснемся некоторых менее известных материалов, которые вы, возможно, не рассматривали ранее.
Окружающая среда обработки
При выборе материалов для ЧПУ важно учитывать среду обработки. Поскольку разные материалы по-разному реагируют на разные условия обработки, такие как скорость резания, материал инструмента и охлаждающая жидкость. Среда обработки включает такие факторы, как температура, влажность и наличие загрязняющих веществ.
Например, некоторые материалы могут иметь тенденцию к сколам или трещинам, если температура обработки становится слишком высокой, в то время как другие могут испытывать чрезмерный износ инструмента, если скорость резания слишком высокая. Аналогично, использование определенных охлаждающих жидкостей или смазок может быть необходимо для снижения нагрева и трения во время обработки. Но они могут быть несовместимы с некоторыми материалами и могут привести к коррозии или другим формам повреждений.
Таким образом, учет условий обработки может помочь повысить производительность, снизить затраты и гарантировать качество готовой продукции.
Вес детали
Важно учитывать вес детали, чтобы обеспечить рентабельность, производительность и технологичность. Более тяжелые детали требуют больше материала, что может увеличить стоимость производства. Кроме того, для изготовления 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 производственные затраты.
Кроме того, вес детали может также влиять на производительность конечного продукта. Например, в аэрокосмической отрасли снижение веса компонента может повысить топливную экономичность и улучшить общую производительность. В автомобильной отрасли снижение веса также может повысить топливную экономичность, а также увеличить ускорение и управляемость.
Теплостойкость
Теплостойкость напрямую влияет на способность материала выдерживать высокие температуры без значительной деформации или повреждения. В процессе обработки на станках с ЧПУ обрабатываемый материал подвергается различным циклам нагрева и охлаждения, особенно при резке, сверлении или фрезеровании. Эти циклы могут вызывать тепловое расширение, деформацию или растрескивание материалов, которые не являются теплостойкими.
Выбор материалов с хорошей термостойкостью для ЧПУ также может помочь улучшить процесс обработки и снизить производственные затраты. Когда материал может выдерживать высокие температуры, он позволяет увеличить скорость резки и сделать более глубокие разрезы. Это сокращает время обработки и снижает износ инструментов.
Различные материалы для обработки на станках с ЧПУ имеют разную степень термостойкости, и выбор материала зависит от предполагаемого использования готового продукта. Такие материалы, как алюминий и медь, подходят для радиаторов и терморегулирования благодаря своей хорошей теплопроводности. Но нержавеющая сталь и титан идеально подходят для аэрокосмической и медицинской промышленности благодаря своим высоким температурам 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, выделяемое в процессе, 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. Немагнитные материалы, такие как титан и нержавеющая сталь, предпочтительны для обработки на станках с ЧПУ. Поскольку они не подвержены воздействию магнитного поля и, следовательно, обеспечивают более чистый рез.
Твёрдость
Обрабатываемость определяет, насколько легко материал можно резать, сверлить или формовать на станке с ЧПУ.
Если материал CNC слишком твердый, его может быть трудно резать или формировать, что может привести к чрезмерному износу инструмента, поломке инструмента или плохой обработке поверхности. И наоборот, слишком мягкий материал может деформироваться или прогибаться под действием силы резания, что приведет к плохой точности размеров или плохой обработке поверхности.
Поэтому выбор материала для обработки на станках с ЧПУ с соответствующей твердостью имеет решающее значение для получения высококачественных, точных обработанных компонентов. Кроме того, твердость материала может также влиять на скорость и эффективность процесса обработки. Поскольку более твердые материалы могут потребовать более медленных скоростей резания или более мощных режущих инструментов.
Отделка поверхности
Отделка поверхности влияет на производительность и внешний вид конечного обработанного продукта. Например, деталь с грубой отделкой поверхности может испытывать большее трение, что может привести к преждевременному износу и поломке. С другой стороны, деталь с гладкой отделкой поверхности будет иметь меньшее трение, что приведет к улучшению производительности и более длительному сроку службы. Кроме того, отделка поверхности также играет важную роль в эстетике. Полированная отделка поверхности 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 отделке поверхности конечного продукта. Некоторые материалы легче поддаются обработке до гладкой поверхности, чем другие. Например, такие металлы, как алюминий и латунь, относительно легко поддаются обработке до гладкой поверхности. Напротив, такие материалы, как углеродное волокно и стекловолокно, могут быть более сложными в обработке, и для достижения гладкой поверхности могут потребоваться специальные инструменты и методы.
Эстетика
Если ваш проект по обработке на станке с ЧПУ направлен на производство продукта, который будет использоваться в розничной торговле высокого класса, эстетика будет важным фактором. Материал должен быть визуально привлекательным, с привлекательной текстурой, цветом и отделкой поверхности. Он также должен легко полироваться, окрашиваться или отделываться 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 в автомобилях класса люкс, где потребители платят больше за высококачественные материалы и отделку.
Приложение
Конечное применение продукта является решающим фактором. Вышеупомянутые факторы составляют лишь малую часть всех причин, которые следует учитывать перед финализацией материала для ЧПУ. Другие факторы, обусловленные применением, могут включать практические соображения, такие как обрабатываемость материала, химическая реактивность, адгезивность, 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 обладают различными свойствами, такими как твердость, предел прочности и пластичность. Эти свойства влияют на то, как материал ведет себя в определенных условиях, и определяют пригодность материала для различных применений.
Например, если готовое изделие предназначено для использования в условиях высоких температур, то лучшим выбором будут такие материалы, как алюминий или медь, ввиду их высокой теплопроводности и устойчивости к тепловым повреждениям.
Бюджет
Бюджет является важным фактором для рассмотрения по нескольким причинам. Во-первых, стоимость материала может значительно варьироваться в зависимости от типа и требуемого количества. Хотя некоторые высококачественные металлы могут быть дорогими, пластик или композиты могут быть более доступными. Установление бюджета на материалы поможет сузить ваши возможности и сосредоточиться на материалах в вашем ценовом диапазоне.
Во-вторых, стоимость обработки на станках с ЧПУ может быть дорогой и трудоемкой. Стоимость обработки зависит от типа материала, сложности детали и необходимого оборудования. Выбор материалов, которые дешевле для станка, может снизить общие производственные затраты.
Наконец, выбор материалов, которые соответствуют вашему бюджету, может повлиять на качество готового продукта. Более дешевые материалы могут быть более подвержены дефектам или менее долговечны, чем высококачественные материалы. Поэтому установление бюджета и выбор материалов более высокого качества в рамках бюджета гарантирует, что готовый продукт будет и долговечным, и соответствующим высоким стандартам.
Лучшие материалы для проектов обработки на станках с ЧПУ
Теперь перейдем к следующей части нашего обсуждения: типы материалов для обработки на станках с ЧПУ. Мы подробно обсудим обычные металлы и пластики. Позже мы переключим внимание на некоторые менее известные материалы для обработки на станках с ЧПУ.
Металлические материалы с ЧПУ
Металлы являются наиболее распространенным материалом среди деталей, обработанных на станках с ЧПУ. Они предлагают широкий спектр благоприятных свойств, таких как высокая прочность, твердость, термостойкость и электропроводность.
Алюминий (6061, 7075)
Алюминий широко считается одним из самых универсальных и ценных материалов в обработке на станках с ЧПУ. Он имеет исключительное соотношение прочности и веса, легкую природу, коррозионную стойкость и поразительный серебристый вид. Таким образом, алюминий очень желателен для использования в самых разных областях. Кроме того, его благоприятные тепловые и электрические свойства делают его идеальным для использования в ряде электронных и терморегулирующих приложений.
По сравнению с другими металлами CNC, 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 доступный материал. И он дороже некоторых других материалов, таких как 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 приложениях, включая строительство, упаковку и бытовую электронику.
Нержавеющая сталь (316, 303, 304)
Нержавеющая сталь выпускается в многочисленных сортах. Однако, как правило, она обладает высокой прочностью и ударной вязкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также имеет блестящий вид, как алюминий. Кроме того, она относится к металлам средней стоимости. Однако из-за своей твердости она является труднообрабатываемым материалом с ЧПУ.
Нержавеющая сталь 316 применяется в судостроении, медицинском оборудовании и наружных корпусах благодаря своей способности выдерживать тепло и коррозию. Сталь 303 и 314 имеет схожий состав и, как правило, дешевле и лучше поддается обработке, чем 316. Ее основное применение включает крепежные детали (болты, винты, втулки и т. д.), автомобильные детали и бытовую технику.
Углеродистая сталь и легированная сталь
Углеродистая сталь и родственные ей сплавы обладают превосходной прочностью и обрабатываемостью, что делает их идеальными для использования во многих областях. 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 для ЧПУ.
Однако стоит отметить, что углеродистая сталь и ее сплавы не являются изначально устойчивыми к коррозии, в отличие от таких материалов, как нержавеющая сталь или алюминий. Кроме того, их грубый внешний вид может не подходить для эстетических применений.
Тем не менее, углеродистая сталь и ее сплавы имеют многочисленные практические применения, включая механические крепежи и структурные элементы, 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 отличными свойствами поверхностного трения.
Латунь находит многочисленные применения в различных отраслях промышленности. Например, она широко используется в потребительских товарах, крепежах низкой прочности, сантехнике и электроприборах. Ее свойства делают ее идеальным выбором для изготовления компонентов, требующих долговечности и прочности при сохранении эстетической привлекательности.
Медь
Медь славится своей превосходной электро- и теплопроводностью. Однако ее может быть сложно обрабатывать из-за ее высокой пластичности. Это может вызвать трудности при получении стружки во время обработки на станках с ЧПУ. Кроме того, медь подвержена коррозии, что может быть проблемой в определенных средах.
Несмотря на эти проблемы, медь широко используется в различных отраслях промышленности, включая электропроводку, магнитные изделия и ювелирное дело. Ее превосходные свойства проводимости делают ее идеальным выбором для электрических и электронных приложений, в то время как ее пластичность и эстетическая привлекательность делают ее популярным выбором в ювелирной промышленности.
Титан
Титановые сплавы известны своим исключительным соотношением прочности к весу, что делает их легкими и прочными одновременно. Они также устойчивы к коррозии и обладают хорошей теплопроводностью. Кроме того, титан биосовместим, поэтому они подходят 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.
Тем не менее, титан является популярным материалом для обработки на станках с ЧПУ, особенно для изготовления высокопроизводительных деталей аэрокосмической техники, военных компонентов и биомедицинских изделий, таких как имплантаты.
Магний
Магний — металл, сочетающий прочность с малым весом. Его превосходные тепловые свойства делают его идеальным для использования в высокотемпературных средах, например, в двигателях. Его легкость позволяет производить более легкие и экономичные транспортные средства.
Однако магний также известен своей воспламеняемостью, что может сделать его опасным в некоторых применениях. Кроме того, он не так устойчив к коррозии, как некоторые другие металлы, такие как алюминий, и может быть более дорогим в обработке.
Пластиковые материалы с ЧПУ
Теперь мы обсудим CNC-пластики. Хотя большинство пластиковых материалов не поддаются обработке из-за их низкой жесткости и температуры плавления, мы выбрали небольшую группу, которая имеет широкий спектр применения в CNC.
Ацеталь (ПОМ)
Ацеталь — это высокоуниверсальный пластик с ЧПУ, обладающий рядом желаемых свойств. Он обладает превосходной усталостной и ударопрочностью, приличной прочностью и низким коэффициентом трения. Кроме того, он очень устойчив к влаге, что делает его отличным выбором для использования во влажных средах.
Одним из ключевых преимуществ ацеталя является его жесткость, что позволяет легко обрабатывать его с большой 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 — это широко используемый материал, который может служить заменой стеклу благодаря своим желательным свойствам. Он обладает хорошей жесткостью и оптической прозрачностью, что позволяет использовать его в приложениях, где необходимы прозрачные поверхности. Акриловые компоненты предлагают привлекательную и функциональную альтернативу стеклу с хорошей оптической прозрачностью и высокой степенью прочности.
Хотя акрил имеет некоторые ограничения, такие как его подверженность растрескиванию и термическому размягчению, он остается популярным материалом для обработки на станках с ЧПУ из-за своей универсальности и простоты использования. Благодаря возможности создания точных, высококачественных компонентов акрил является отличным выбором для широкого спектра применений. Линзы, прозрачные корпуса, контейнеры для хранения продуктов питания и декоративные элементы — вот 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 изделиях, 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 УФ-излучению могут ограничить его использование в определенных областях. Длительное воздействие солнечного света может привести к его пожелтению и стать хрупким. Это может ограничить его использование в наружных областях, если только он не модифицирован УФ-стабилизаторами.
Одним из распространенных применений ПК является производство защитных очков и защитных щитков для лица, где его ударопрочность и прозрачность делают его идеальным выбором. ПК также используется в производстве автомобильных деталей, электронных компонентов и медицинских приборов.
Полипропилен (ПП)
Полипропилен — это универсальный полимер с многочисленными преимуществами, включая высокую химическую стойкость и усталостную прочность. Это также материал медицинского назначения, который обеспечивает гладкую поверхность при обработке на станках с ЧПУ. Однако одним из его ограничений является то, что он не выдерживает высоких температур, поскольку имеет тенденцию размягчаться и царапаться во время резки, что делает его немного сложным для обработки.
Полипропилен остается популярным выбором для различных применений. Его превосходные свойства делают его пригодным для изготовления шестеренок и медицинских изделий.
АБС
ABS — это высокорентабельный 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 окрашивать, что делает его идеальным для применений, где важна эстетика.
Однако ABS не подходит для использования в условиях высоких температур и не поддается биологическому разложению. Кроме того, при горении он выделяет неприятный дым, что может быть проблемой в цехе ЧПУ.
ABS имеет множество применений и обычно используется в 3D-печати и литье под давлением, часто с последующей обработкой с использованием ЧПУ. Он часто используется 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 армированный стекловолокном нейлон, и он обладает превосходными возможностями поверхностной смазки. Однако его не рекомендуется использовать во влажных средах.
Нейлон особенно хорошо подходит для применений, требующих защиты от сил трения. Сюда входят такие компоненты, как шестерни, поверхности скольжения, подшипники и звездочки. Благодаря своей превосходной прочности и смазочным свойствам нейлон является популярным выбором для многих промышленных и спортивных товаров.
UHMW-ПЭ
UHMWPE является популярным материалом благодаря своим исключительным свойствам, включая высокую твердость, стойкость к истиранию и износу, а также долговечность. Однако его термическая нестабильность во время обработки затрудняет его обработку.
Несмотря на сложность обработки, UHMWPE является превосходным материалом для обработки на станках с ЧПУ скользящих поверхностей подшипников, шестерен и роликов. Его выдающиеся свойства делают его идеальным для применений, где требуется высокая износостойкость и долговечность. При правильной обработке UHMWPE может обеспечить превосходную производительность и более длительный срок службы по сравнению с другими материалами.
Другие материалы
При обработке на станках с ЧПУ обычно используются металлы и пластики, но возможна также обработка многих других материалов, включая перечисленные ниже.
Мыло
Пены — это тип материала CNC, который характеризуется твердым телом с заполненными воздухом пустотами. Эта уникальная структура придает пенам узнаваемую форму и замечательную легкость. Некоторые пены высокой плотности, такие как пенополиуретан и пенополистирол, легко поддаются механической обработке благодаря своей жесткости, прочности, легкости и долговечности.
Легкость пены делает ее отличным вариантом для защитной упаковки. Универсальность в обработке в различные формы и размеры делает ее одинаково полезной для создания декоративных предметов. Кроме того, ее изоляционные свойства делают ее популярным выбором для теплоизоляции в зданиях, холодильных установках и других областях, где важен контроль температуры.
Древесина
Древесина является широко используемым материалом для обработки на станках с ЧПУ из-за простоты обработки, хорошей прочности и твердости, а также широкого спектра доступных типов. Кроме того, древесина является органическим соединением и не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. Благодаря своей универсальности и эстетической привлекательности древесина является популярным выбором для мебели, домашнего декора и проектов DIY.
Однако при обработке древесины образуется большое количество пыли, что 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 вместе связующим веществом. Обычные композитные материалы, используемые в обработке на станках с ЧПУ, включают углеродное волокно, фанеру, стекловолокно и другие. Эти материалы применяются в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, авиация, спорт и медицина.
Обработка композитов может быть довольно сложной из-за нескольких факторов. Составные материалы в композитах могут иметь различные механические свойства и формы, такие как 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 ЧПУ
Богатое разнообразие материалов для обработки на станках с ЧПУ иногда может вызывать больше путаницы, чем пользы. Распространенной проблемой является упущение потенциальных материалов для обработки на станках с ЧПУ за пределами обычных металлов и пластиков.
Чтобы помочь вам увидеть общую картину при проектировании для производства, ниже приведен краткий список моментов, которые следует учесть перед окончательным выбором материалов для вашего проекта!
Выбирайте неметаллические материалы: есть несколько случаев, когда неметаллические материалы являются равноценными 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.
Рассмотрим фенолы: Фенолы — это тип экономически эффективного композитного материала с высокой жесткостью и поверхностными свойствами. Они легко поддаются обработке и могут резаться на невероятно высоких скоростях, что экономит время и деньги.
Знать различные виды пластика: Знание полного ассортимента материалов для обработки пластика на станках с ЧПУ является обязательным навыком для дизайнеров. Пластики для станков с ЧПУ дешевы, просты в обработке и имеют широкий спектр свойств, которые нельзя игнорировать.
Выбирайте правильный вариант из разных пен: Ссылаясь на раздел выше о пенах, мы хотели бы подчеркнуть, что у них большой потенциал как материала для ЧПУ. Даже некоторые компоненты станков с ЧПУ теперь изготавливаются из металлических пен! Изучите различные пены для ЧПУ, чтобы увидеть, какая из них лучше всего подходит для ваших применений.
Различные проекты и материалы обработки на станках с ЧПУ, один источник
Проектирование для производства является важнейшим аспектом современной промышленности. По мере развития материаловедения обработка с ЧПУ становится все более зависимой от продуманного выбора материалов. В Guan Sheng мы специализируемся на услугах обработки с ЧПУ, включая фрезерование и точение с ЧПУ, и предлагаем широкий ассортимент материалов, от востребованных металлов до высококачественных пластиков. Наши возможности 5-осевой обработки в сочетании с нашей опытной командой позволяют нам предоставлять нашим клиентам непревзойденную точность и качество.
Мы стремимся предоставлять исключительный уровень обслуживания клиентов и стремимся помогать нашим клиентам сокращать расходы и достигать своих целей. Наша техническая команда готова помочь вам выбрать лучшие материалы для вашего проекта и может предоставить бесплатные экспертные консультации. Если вам нужны индивидуальные детали, обработанные на станке с ЧПУ, или у вас есть конкретный проект, мы здесь, чтобы помочь вам на каждом этапе пути.
Время публикации: 07-07-2023