Обробка з ЧПК, безсумнівно, є джерелом життєвої сили обробної промисловості з такими застосуваннями, як аерокосмічна промисловість, медичне обладнання та електроніка. За останні роки відбувся неймовірний прогрес у сфері обробки матеріалів з ЧПУ. Їх широке портфоліо тепер пропонує чудові комбінації властивостей матеріалів, вартості та естетики.
У цій статті ми заглибимося в різноманітний світ матеріалів для ЧПК. Ми надамо вам вичерпний посібник із вибору правильних матеріалів для обробки з ЧПК, включаючи детальний перелік матеріалів, які зазвичай використовуються. Крім того, ми торкнемося деяких менш відомих матеріалів, які ви, можливо, не розглядали раніше.
Середовище обробки
При виборі матеріалів для ЧПК важливо враховувати середовище обробки. Оскільки різні матеріали по-різному реагують на різні умови обробки, такі як швидкість різання, матеріал інструменту та охолоджуюча рідина. Середовище обробки включає такі фактори, як температура, вологість і наявність забруднень.
Наприклад, деякі матеріали можуть мати тенденцію до сколів або тріщин, якщо температура обробки стає занадто високою, тоді як інші можуть відчувати надмірний знос інструменту, якщо швидкість різання занадто висока. Подібним чином може знадобитися використання певних охолоджуючих або мастильних матеріалів для зменшення тепла та тертя під час обробки. Але вони можуть бути несумісними з певними матеріалами та призвести до корозії чи інших пошкоджень.
Тому врахування середовища обробки може допомогти підвищити продуктивність, знизити витрати та забезпечити якість готового продукту.
Частина Вага
Важливо враховувати вагу деталей, щоб забезпечити економічну ефективність, продуктивність і технологічність. Більш важкі деталі потребують більше матеріалу, що може збільшити вартість виробництва. Крім того, для виготовлення більш важких деталей можуть знадобитися більші та потужніші верстати з ЧПК, що збільшує витрати та час виробництва. Тому вибір матеріалу з меншою щільністю, наприклад алюмінію або магнію, може допомогти зменшити вагу деталі та знизити витрати на виробництво.
Крім того, вага частини також може вплинути на продуктивність кінцевого продукту. Наприклад, в аерокосмічних програмах зменшення ваги компонента може підвищити паливну ефективність і покращити загальну продуктивність. У автомобільній промисловості зменшення ваги також може підвищити економію палива, а також збільшити прискорення та керованість.
Термостійкість
Термостійкість безпосередньо впливає на здатність матеріалу витримувати високі температури без значної деформації чи пошкодження. Під час обробки з ЧПК матеріал, що обробляється, проходить різні цикли нагрівання та охолодження, особливо під час різання, свердління або фрезерування. Ці цикли можуть спричинити теплове розширення, викривлення або розтріскування матеріалів, які не є термостійкими.
Вибір матеріалів для ЧПК з хорошою термостійкістю також може допомогти покращити процес обробки та знизити витрати на виробництво. Коли матеріал може витримувати високі температури, він забезпечує більшу швидкість різання та більш глибокі розрізи. Це скорочує час обробки та зменшує знос інструментів.
Різні матеріали для обробки з ЧПК мають різні рівні термостійкості, і вибір матеріалу залежить від передбачуваного використання готового продукту. Такі матеріали, як алюміній і мідь, придатні для радіаторів і систем управління температурою через їх хорошу теплопровідність. Але нержавіюча сталь і титан ідеально підходять для аерокосмічних і медичних застосувань через їхню високу температуру плавлення та стійкість до корозії.
Електропровідність і магнітні вимоги
Електропровідність є мірою здатності матеріалу проводити електрику. При обробці з ЧПК перевага віддається матеріалам з високою електропровідністю, оскільки вони можуть ефективно розсіювати тепло. Це особливо важливо під час механічної обробки металів, оскільки тепло, що виділяється під час процесу, може спричинити викривлення або деформацію матеріалу. Матеріали з високою електропровідністю, такі як мідь і алюміній, можуть ефективно розсіювати тепло, що допомагає запобігти цим проблемам.
Магнітні властивості також важливі при виборі матеріалів для ЧПК, особливо при роботі з феромагнітними матеріалами, такими як залізо, нікель і кобальт. Ці матеріали мають сильне магнітне поле, яке може впливати на процес різання. Немагнітні матеріали, такі як титан і нержавіюча сталь, є кращими для обробки з ЧПК. Оскільки на них не впливає магнітне поле, тож вони забезпечують більш чистий зріз.
Твердість
Оброблюваність означає, наскільки легко матеріал можна різати, свердлити або формувати на верстаті з ЧПК.
Коли матеріал ЧПК є надто твердим, його може бути важко різати або формувати, що може призвести до надмірного зносу інструменту, поломки інструменту або поганої обробки поверхні. Навпаки, занадто м’який матеріал може деформуватися або прогинатися під дією сили різання, що призведе до поганої точності розмірів або якості поверхні.
Тому вибір матеріалу для обробки з ЧПК із відповідною твердістю є критично важливим для отримання високоякісних, точно оброблених компонентів. Крім того, твердість матеріалу також може впливати на швидкість і ефективність процесу обробки. Тому що більш тверді матеріали можуть потребувати меншої швидкості різання або більш потужних ріжучих інструментів.
Оздоблення поверхні
Оздоблення поверхні впливає на продуктивність і зовнішній вигляд кінцевого обробленого продукту. Наприклад, деталь із грубою поверхнею може відчувати більше тертя, що може призвести до передчасного зносу та виходу з ладу. З іншого боку, деталь із гладкою поверхнею матиме менше тертя, що призведе до кращої продуктивності та довшого терміну служби. Крім того, обробка поверхні також відіграє значну роль в естетиці. Полірована поверхня може покращити зовнішній вигляд деталі та зробити її більш привабливою для клієнтів.
Тому, вибираючи матеріали для обробки з ЧПК, важливо враховувати вимоги до обробки поверхні кінцевого продукту. Деякі матеріали легше обробляти до гладкої поверхні, ніж інші. Наприклад, такі метали, як алюміній і латунь, порівняно легко обробляються до гладкості. Навпаки, такі матеріали, як вуглецеве волокно та скловолокно, можуть бути складнішими для механічної обробки, і для досягнення гладкої поверхні можуть знадобитися спеціальні інструменти та методи.
Естетика
Якщо ваш проект обробки з ЧПК призначений для виробництва продукту, який використовуватиметься в роздрібній торгівлі високого класу, естетика буде важливим фактором. Матеріал повинен бути візуально привабливим, мати привабливу текстуру, колір і обробку поверхні. Він також повинен бути здатним легко поліруватися, фарбуватися або завершуватися для досягнення бажаного вигляду.
Крім того, у таких галузях, як автомобільна та авіакосмічна промисловість, естетика може бути ознакою якості продукту та уваги виробника до деталей. Це особливо важливо для розкішних автомобілів, де споживачі платять премію за високоякісні матеріали та оздоблення.
застосування
Кінцеве застосування продукту є основним фактором, який приймає рішення. Вищезазначені фактори складають невелику частину всіх причин, які розглядаються перед тим, як завершити роботу з ЧПК. Інші фактори, що залежать від застосування, можуть включати практичні проблеми, такі як оброблюваність матеріалу, хімічна реакційна здатність, адгезивність, доступність матеріалу, довговічність у втомі тощо.
Коли справа доходить до вибору відповідних матеріалів для обробки з ЧПК, передбачуване застосування готового продукту є вирішальним фактором, який слід враховувати. Різні матеріали мають різні властивості, такі як твердість, міцність на розрив і пластичність. Ці властивості впливають на роботу матеріалу за певних умов і визначають придатність матеріалу для різних застосувань.
Наприклад, якщо готовий продукт призначений для використання в середовищі з високою температурою, такі матеріали, як алюміній або мідь, будуть кращим вибором через їх високу теплопровідність і стійкість до теплових пошкоджень.
Бюджет
Бюджет є важливим фактором, який слід враховувати з кількох причин. По-перше, вартість матеріалу може істотно відрізнятися в залежності від типу і необхідної кількості. Хоча деякі високоякісні метали можуть бути дорогими, пластик або композити можуть бути доступнішими. Встановлення бюджету на матеріали допоможе звузити вибір і зосередитися на матеріалах у вашому ціновому діапазоні.
По-друге, витрати на обробку з ЧПК можуть бути дорогими та трудомісткими. Вартість обробки залежить від типу матеріалу, складності деталі та необхідного обладнання. Вибір матеріалів, які дешевші для машини, може знизити загальні виробничі витрати.
Нарешті, вибір матеріалів, які відповідають вашому бюджету, може вплинути на якість готового продукту. Дешевші матеріали можуть бути більш схильними до дефектів або менш довговічними, ніж матеріали вищої якості. Таким чином, встановлення бюджету та вибір матеріалів вищої якості в межах бюджету забезпечить довговічність готового продукту та відповідатиме високим стандартам.
Найкращі матеріали для проектів обробки з ЧПК
Тепер давайте перейдемо до наступної частини нашого обговорення: типи матеріалів для обробки з ЧПК. Ми детально обговоримо звичайні метали та пластмаси. Пізніше ми перемістимо нашу увагу на деякі менш відомі матеріали для ЧПК.
Металеві матеріали з ЧПК
Метали є найпоширенішим матеріалом серед деталей, оброблених ЧПУ. Вони пропонують широкий спектр сприятливих властивостей, таких як висока міцність, твердість, термічний опір і електропровідність.
Алюміній (6061, 7075)
Алюміній широко вважається одним із найбільш універсальних і цінних матеріалів для обробки з ЧПК. Він має виняткове співвідношення міцності та ваги, легкий характер, стійкість до корозії та вражаючий сріблястий вигляд. Таким чином, алюміній дуже бажаний для використання в широкому спектрі застосувань. Крім того, його сприятливі теплові та електричні властивості роблять його ідеальним для використання в ряді програм електронного та теплового керування.
Порівняно з іншими металами з ЧПК, такими як титан і сталь, алюміній відносно легко обробляється, що робить його популярним вибором для виробників. Однак слід зазначити, що алюміній не є найдешевшим матеріалом. І він дорожчий, ніж деякі інші матеріали, наприклад нержавіюча сталь.
Високоякісний алюміній 6061 і 7075 особливо популярний для використання в аерокосмічних рамах, частинах автомобільних двигунів і легкому спортивному спорядженні. Однак універсальність алюмінію означає, що він використовується в багатьох інших галузях промисловості та застосуваннях, включаючи будівництво, пакування та побутову електроніку.
Нержавіюча сталь (316, 303, 304)
Нержавіюча сталь представлена в багатьох марках. Однак, як правило, він має високу міцність і в'язкість, зносостійкість і стійкість до корозії, і має блискучий вигляд, як алюміній. Крім того, він відноситься до металів середньої цінової категорії. Однак це матеріал, який важко обробляти з ЧПУ через його твердість.
316 SS корисний у морському застосуванні, медичному обладнанні та зовнішніх корпусах завдяки своїй здатності протистояти нагріванню та корозії. 303 і 314 мають подібні композиції та, як правило, дешевші та зручніші для обробки, ніж 316. Їхнє основне використання включає кріплення (болти, гвинти, втулки тощо), автомобільні деталі та побутову техніку.
Вуглецева та легована сталь
Вуглецева сталь і пов'язані з нею сплави забезпечують відмінну міцність і оброблюваність, що робить їх ідеальними для використання в багатьох сферах застосування. Вони також сумісні з різними процесами термічної обробки, що ще більше покращує їхні механічні властивості. Крім того, вуглецева сталь відносно недорога порівняно з іншими металами з ЧПУ.
Однак варто зазначити, що вуглецева сталь та її сплави за своєю суттю не стійкі до корозії, на відміну від таких матеріалів, як нержавіюча сталь або алюміній. Крім того, їх грубий вигляд може бути непридатним для естетичних застосувань.
Тим не менш, вуглецева сталь та її сплави мають численні практичні застосування, включаючи механічні кріплення та конструктивні елементи, такі як балки. Незважаючи на свої обмеження, ці матеріали залишаються популярним вибором для багатьох промислових і виробничих застосувань завдяки своїй міцності, доступності та оброблюваності.
Латунь
Латунь — це універсальний метал, відомий своєю відмінною оброблюваністю, стійкістю до корозії, а також тепло- та електропровідністю. Він також може похвалитися привабливим зовнішнім виглядом завдяки вмісту міді, а також відмінним властивостям поверхневого тертя.
Латунь знаходить численні застосування в різних галузях промисловості. Наприклад, він широко використовується в споживчих товарах, кріпленнях низької міцності, сантехніці та електричних пристроях. Його властивості роблять його ідеальним вибором для виготовлення компонентів, які потребують довговічності та міцності, зберігаючи при цьому естетичну привабливість.
Мідь
Мідь відома своєю відмінною електро- і теплопровідністю. Однак його може бути складно обробляти через його високу пластичність. Це може спричинити труднощі у створенні мікросхем під час обробки з ЧПК. Крім того, мідь схильна до корозії, що може викликати занепокоєння в певних середовищах.
Незважаючи на ці проблеми, мідь широко використовується в різних галузях промисловості, включаючи електропроводку, магнітні вироби та виготовлення ювелірних виробів. Його відмінні властивості провідності роблять його ідеальним вибором для електричних і електронних застосувань, а його пластичність і естетична привабливість роблять його популярним вибором в ювелірній промисловості.
Титан
Титанові сплави відомі своїм винятковим співвідношенням міцності до ваги, що робить їх легкими та міцними одночасно. Вони також стійкі до корозії і мають хорошу теплопровідність. Крім того, титан біосумісний, тому вони придатні для біомедичних застосувань.
Однак у використання титану є деякі недоліки. Він має погану електропровідність і важко піддається обробці. Звичайні HSS або слабші твердосплавні фрези не підходять для його обробки, і це дорогий матеріал для використання у виробництві з ЧПУ.
Незважаючи на це, титан є популярним матеріалом для обробки з ЧПК, особливо для високоефективних аерокосмічних деталей, військових компонентів і біомедичних продуктів, таких як імплантати.
магній
Магній - це метал, який поєднує міцність з малою вагою. Його відмінні термічні властивості роблять його ідеальним для використання в середовищах з високими температурами, наприклад у двигунах. Його легка природа дозволяє виробляти легші та більш економічні транспортні засоби.
Однак магній також відомий своєю горючістю, що може викликати занепокоєння щодо його безпеки в певних сферах застосування. Крім того, він не такий стійкий до корозії, як деякі інші метали, наприклад алюміній, і може бути дорожчим для обробки.
Пластикові матеріали з ЧПУ
Зараз ми обговоримо пластик з ЧПУ. Незважаючи на те, що більшість пластикових матеріалів не піддаються механічній обробці через їхню низьку жорсткість і температуру плавлення, ми вибрали невелику групу, яка має широке застосування з ЧПК.
Ацеталь (POM)
Ацеталь — це надзвичайно універсальний пластик із ЧПК із рядом бажаних властивостей. Він може похвалитися чудовою стійкістю до втоми та ударів, гідною міцністю та низькими коефіцієнтами тертя. Крім того, він має високу стійкість до вологи, що робить його відмінним вибором для використання у вологих приміщеннях.
Однією з ключових переваг ацеталю є його жорсткість, що дозволяє легко обробляти його з високою точністю розмірів. Це робить його популярним вибором для використання в точних компонентах, таких як підшипники, шестерні та клапани. Завдяки чудовим механічним властивостям і високій стійкості до факторів навколишнього середовища, ацеталь є надійним вибором для різних галузей промисловості, таких як автомобільна, аерокосмічна промисловість і споживчі товари.
Акрил (PMMA)
Акрил є широко використовуваним матеріалом, який може служити заміною скла завдяки своїм бажаним властивостям. Він має хорошу жорсткість і оптичну прозорість, що дозволяє використовувати його там, де потрібні прозорі поверхні. Акрилові компоненти пропонують привабливу та функціональну альтернативу склу з хорошою оптичною прозорістю та високим ступенем довговічності.
Хоча акрил має деякі обмеження, такі як його сприйнятливість до розтріскування та термічного розм’якшення, він залишається популярним матеріалом для обробки з ЧПУ завдяки своїй універсальності та простоті використання. Завдяки можливості створювати точні високоякісні компоненти, акрил є чудовим вибором для широкого спектру застосувань. Лінзи, прозорі корпуси, контейнери для зберігання їжі та декоративні елементи – це лише деякі приклади.
Полікарбонат (ПК)
Полікарбонат (ПК) є популярним пластиковим матеріалом, який використовується для обробки з ЧПК завдяки своїм унікальним наборам властивостей. Він дуже прозорий, що робить його ідеальним матеріалом для використання в продуктах, які потребують чіткості, таких як захисні окуляри, медичне обладнання та електронні дисплеї. Крім того, він має гарну термостійкість, тому підходить для використання в умовах високих температур.
Однак його сприйнятливість до подряпин і відсутність стійкості до ультрафіолетового випромінювання може обмежити його використання в певних сферах застосування. Тривалий вплив сонячних променів може спричинити його пожовтіння та крихкість. Це може обмежити його використання на відкритому повітрі, якщо він не модифікований УФ-стабілізаторами.
Одним із поширених застосувань ПК є виробництво захисних окулярів і щитків для обличчя, де його ударостійкість і прозорість роблять його ідеальним вибором. ПК також використовується у виробництві автомобільних деталей, електронних компонентів і медичних приладів.
Поліпропілен (PP)
Поліпропілен є універсальним полімером з численними перевагами, включаючи високу хімічну стійкість і втомну міцність. Це також медичний матеріал, який забезпечує гладку поверхню під час обробки з ЧПУ. Однак одним із його обмежень є те, що він не може витримувати високі температури, оскільки має тенденцію розм’якшуватися та пожовчуватись під час різання, що робить його дещо складним для обробки.
Поліпропілен залишається популярним вибором для різних застосувань. Його чудові властивості роблять його придатним для виготовлення передач і медичних виробів.
ABS
АБС є дуже економічно ефективним пластиковим матеріалом, який добре підходить для обробки з ЧПК завдяки своїй чудовій оброблюваності, міцності на розрив, ударостійкості та хімічній стійкості. Крім того, його можна легко пофарбувати, що робить його ідеальним для застосувань, де важлива естетика.
Однак АБС не підходить для використання в умовах високої температури та не піддається біологічному розкладанню. Крім того, при горінні він виділяє неприємний дим, який може викликати занепокоєння в цеху з ЧПУ.
АБС має багато застосувань і зазвичай використовується для 3D-друку та лиття під тиском, часто з пост-обробкою за допомогою обробки з ЧПУ. Він часто використовується для створення автомобільних компонентів і захисних кожухів, а також для швидкого створення прототипів.
Нейлон
Нейлон — це універсальний матеріал з чудовою міцністю на розрив, твердістю та стійкістю до ударів. Його можна використовувати в різноманітних композитних формах, таких як нейлон, армований скловолокном, і має чудову поверхневу змащувальну здатність. Однак його не рекомендується використовувати у вологому середовищі.
Нейлон особливо добре підходить для застосувань, які потребують захисту від сил тертя. Це включає такі компоненти, як шестерні, поверхні ковзання, підшипники та зірочки. Завдяки чудовій міцності та змащувальним властивостям нейлон є популярним вибором для багатьох промислових і спортивних товарів.
UHMW-PE
UHMWPE є популярним матеріалом завдяки своїм винятковим властивостям, включаючи високу твердість, стійкість до стирання, зносу та довговічність. Однак його термічна нестабільність під час механічної обробки робить його складним для обробки.
Незважаючи на труднощі в обробці, UHMWPE є чудовим матеріалом для обробки з ЧПУ поверхонь ковзання в підшипниках, шестернях і роликах. Його видатні властивості роблять його ідеальним для застосування, де потрібна висока зносостійкість і довговічність. При правильній механічній обробці UHMWPE може забезпечити відмінну продуктивність і довший термін служби порівняно з іншими матеріалами.
Інші матеріали
Обробка з ЧПК зазвичай використовує метали та пластмаси, але також може працювати з багатьма іншими матеріалами, включно з переліченими нижче.
Піна
Пінопласт — це тип матеріалу з ЧПК, який характеризується твердим тілом із заповненими повітрям порожнинами. Ця унікальна структура надає піні впізнавану форму та дивовижну легкість. Певні піни високої щільності, такі як пінополіуретан і пінополістирол, можна легко обробити завдяки своїй жорсткості, міцності, легкості та довговічності.
Легкість пінопласту робить його чудовим варіантом для захисної упаковки. Універсальність їх обробки в різних формах і розмірах робить їх однаково корисними для створення декоративних елементів. Крім того, їхні ізоляційні властивості роблять їх популярним вибором для теплоізоляції будівель, холодильних установок та інших застосувань, де важливий контроль температури.
Деревина
Дерево є широко використовуваним матеріалом для обробки з ЧПК завдяки легкості обробки, хорошій міцності та твердості та широкому асортименту доступних типів. Крім того, деревина є органічною сполукою і не має негативного впливу на навколишнє середовище. Завдяки своїй універсальності та естетичній привабливості деревина є популярним вибором для меблів, домашнього декору та проектів DIY.
Однак при механічній обробці деревини утворюється велика кількість пилу, що може становити загрозу здоров’ю працівників. Тому для деревообробних цехів важливо мати відповідні системи управління стружкою.
композити
Композитні матеріали — це матеріали, що складаються з двох або більше компонентів, з’єднаних між собою за допомогою сполучного середовища. Загальні композитні матеріали, що використовуються в обробці з ЧПК, включають вуглецеве волокно, фанеру, скловолокно та інші. Ці матеріали знаходять застосування в різних галузях промисловості, таких як автомобільна, авіаційна, спортивна та медична.
Обробка композитів може бути досить складною через кілька факторів. Складові матеріали в композитах можуть мати різні механічні властивості та форми, наприклад, волокна, осколки або пластини. Більше того, сам сполучний матеріал може мати унікальні властивості, які необхідно враховувати під час процесу обробки.
Не забудьте розглянути потенційні матеріали для ЧПК
Багате розмаїття матеріалів для обробки з ЧПК іноді може викликати більше плутанини, ніж користі. Поширеною проблемою є упущення потенційних матеріалів для ЧПК, крім звичайних металів і пластику.
Щоб допомогти вам поглянути на ширшу картину під час проектування для виробництва, нижче наведено короткий перелік моментів, на які слід звернути увагу, перш ніж завершувати роботу над матеріалами для вашого проекту!
Вибирайте неметалеві матеріали: є кілька випадків, коли неметалічні матеріали рівноправно замінюють метали. Наприклад, твердий пластик, як-от ABS або UHMW-PE, є жорстким, міцним і довговічним. Композитні матеріали, такі як вуглецеве волокно, також рекламуються як кращі за багато найкращих металів.
Розглянемо фенольні сплави: фенольні сплави є типом економічного композитного матеріалу з високою жорсткістю та властивостями поверхні. Їх легко обробляти, їх можна різати на неймовірно високих швидкостях, заощаджуючи час і гроші.
Знати різні пластики: бути обізнаним із повним портфоліо пластикових матеріалів для обробки з ЧПК є обов’язковою навичкою для дизайнерів. Пластмаси з ЧПК дешеві, їх легко обробляти та мають різноманітні властивості матеріалу, які не можна ігнорувати.
Виберіть правильний варіант між різними пінопластами: посилаючись на наведений вище розділ про піни, ми хотіли б підкреслити, що вони мають великий потенціал як матеріал для ЧПК. Навіть деякі компоненти машин з ЧПК тепер виготовляються з металевої піни! Вивчіть різні пінопласти з ЧПК, щоб побачити, який з них найкраще підходить для ваших завдань.
Різні проекти та матеріали обробки з ЧПК, одне джерело
Дизайн для виробництва є ключовим аспектом сучасної промисловості. З розвитком матеріалознавства обробка з ЧПК все більше залежить від ретельного вибору матеріалів. У Guan Sheng ми спеціалізуємося на послугах обробки з ЧПК, включаючи фрезерування та токарну роботу з ЧПК, і пропонуємо широкий асортимент матеріалів, від затребуваних металів до високоякісного пластику. Наші можливості 5-осьової обробки в поєднанні з нашою досвідченою командою дозволяють нам забезпечувати неперевершену точність і якість для наших клієнтів.
Ми прагнемо надавати виняткове обслуговування клієнтів і прагнемо допомогти нашим клієнтам зменшити витрати та досягти їхніх цілей. Наша технічна команда готова допомогти вам у виборі найкращих матеріалів для вашого проекту та надати експертну консультацію безкоштовно. Незалежно від того, чи потрібні вам нестандартні деталі, оброблені на верстаті з ЧПК, чи плануєте конкретний проект, ми тут, щоб допомогти вам на кожному кроці.
Час публікації: 07 липня 2023 р