Руководство по выбору лучшего материала для станков с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это высокоточный процесс, совместимый со многими материалами. Правильные материалы для станков с ЧПУ играют огромную роль в эффективности производственного процесса, а также в качестве и функционировании обрабатываемой детали. Однако выбрать правильный из множества может быть непросто.

В этой статье объясняется, как выбрать подходящий материал ЧПУ для вашего проекта.

Трехэтапное руководство по выбору материала для станков с ЧПУ

Прежде чем погрузиться в статью, ниже приведено краткое введение в трехэтапное руководство, которое большинство станков с ЧПУ используют для выбора материала. Однако обратите внимание, что это введение, так как каждый шаг будет полностью объяснен в последующих разделах.

· Шаг 1. Расставьте приоритеты в требованиях к запасным частям

Требования к деталям являются основной частью обработки с ЧПУ, и они устанавливают шаблон для типа материала, который вы можете использовать. Общие требования включают применение детали, то есть среду, в которой она будет использоваться, предполагаемые свойства, такие как малый вес, прочность на разрыв и ваш бюджет.

· Шаг 2. Определите потенциальные материалы

Приоритизация материалов на основе вышеуказанных требований к частям приведет к тому, что вы определите некоторые материалы, которые могут удовлетворить все или большинство из них. Составьте список этих материалов.

· Шаг 3. Выберите наиболее подходящий материал

Выберите наиболее подходящий материал, найдя компромисс между требованиями к детали. Например, вы можете выбрать стоимость, а не механические характеристики, если ваш бюджет выходит за рамки допустимого.

Шаг 1. Учитывайте требования к деталям при выборе материалов для станков с ЧПУ

Ниже приводится подробное исследование требований к деталям, применимых к любому проекту обработки с ЧПУ.

· Применение деталей <сильный>

Убедитесь, что используемый вами материал ЧПУ совместим с предполагаемым приложением или средой. Например, давайте сравним нержавеющую сталь и углеродистую сталь, предназначенную для изготовления конструкционных деталей, используемых в морской среде. Оба материала поддаются механической обработке. Тем не менее, нержавеющая сталь будет более подходящей из-за ее устойчивости к коррозии. Если вы посмотрите на обычную сухую среду, углеродистая сталь будет более подходящей, поскольку она прочнее и долговечнее.

· Вес детали <сильный>

Убедитесь, что материалы, которые вы рассматриваете, имеют правильный вес, требуемый в зависимости от их применения. Больше не значит лучше. Например, алюминий и другие материалы с низкой плотностью очень популярны в автомобильной и аэрокосмической промышленности из-за их легкости и прочности.

· Свойства детали <сильный>

Правильные материалы для станков с ЧПУ обладают необходимыми свойствами, которые способствуют эффективной обработке без потери функциональности. Таким образом, вы должны учитывать свойства деталей, которые вы можете учитывать.

Обрабатываемость <сильный>

Обрабатываемость показывает, насколько материал совместим с процессом обработки с ЧПУ. Правильный материал должен хорошо поддаваться механической обработке, что приведет к повышению эффективности производства и сокращению количества разрушенных деталей с ЧПУ. Мягкие металлы, такие как алюминий, медь, латунь и пластик, хорошо поддаются механической обработке.

Твердые металлы и прочные пластмассы, такие как металл или углеродное волокно, плохо поддаются механической обработке. Следовательно, это приведет к низкой производительности и эффективности производства из-за необходимости контролировать скорость резания и скорость подачи станка с ЧПУ. . Они также могут повредить металлические детали или потребовать специальных режущих инструментов, как в случае с титаном.

Сила <сильный>

Существуют разные меры прочности металла и пластика, и при поиске идеального материала для вашего проекта следует учитывать следующее:

• Прочность на растяжение : Сопротивление материала тянущей силе
• Сжатие или нагрузка: Стойкость материала к постоянной нагрузке
• Прочность: Способность материала противостоять разрыву
• Эластичность: Способность материала возвращаться к исходной форме после снятия нагрузки.

Узнайте допустимый предел прочности деталей, которые вы хотите изготовить, а затем выберите материал, соответствующий этим пределам. Кроме того, вы можете выйти в Интернет, чтобы получить исчерпывающую техническую информацию о прочности различных материалов или поговорить с нашим персоналом.

Теплостойкость <сильный>

Теплостойкость показывает способность материала сопротивляться изменению механических свойств вследствие изменения температуры. Убедитесь, что выбранные вами материалы не расширяются и не сжимаются неравномерно при изменении температуры.

Коррозионная стойкость <сильный>

Коррозионная стойкость — это способность материала противостоять посторонним веществам, которые могут привести к выходу детали из строя. Такие инородные вещества не ограничиваются одной только водой. Другие примеры включают масло, жир и химические реагенты, такие как кислоты, соли и спирт. Следовательно, убедитесь, что вы проверили лист технических данных материала, чтобы убедиться в его способности противостоять химическому воздействию.

Твердость <сильный>

Твердость материала показывает его способность выдерживать точечные поверхностные нагрузки и определяет, какие материалы может резать станок с ЧПУ. Твердые материалы не подходят для обработки с ЧПУ, так как они могут разрушить компоненты станков с ЧПУ. Они также нуждаются в специальных процедурах резки. Например, для титана нужен алмазный режущий инструмент.

Выносливость Сила/предел <сильный>

Это общая способность материалов поглощать напряжение. Например, алюминий не имеет предела выносливости благодаря своей микроструктуре. Однако его сплавы должны иметь предел выносливости, равный 1/3 предела прочности при растяжении.

· Допуск размера <сильный>

Допуск на размер - это допустимый предел изменения деталей машины для эффективного функционирования. Для более высоких допусков на размеры вам нужны материалы с высокой механической обработкой.

Детали, изготовленные с жесткими допусками, легче собирать. Следовательно, они отлично подходят для автомобильной и авиационной промышленности.

Кроме того, каждый станок с ЧПУ имеет свой уровень допуска в зависимости от производителя. Однако средний допуск составляет 0,02 мм. Если вы не уверены в допуске, вы можете просмотреть нашу статью о стандартном допуске для обработки с ЧПУ.

· Внешний вид <сильный>

Эстетика не является главным требованием при выборе материала для ЧПУ. Тем не менее, вам, возможно, придется подумать об этом для некоторых продуктов, особенно потребительских.

Внешний вид может выражаться в гладкости и цвете конечной части. Металлы обычно имеют гладкую поверхность, хотя и имеют ограниченную цветовую гамму. Пластиковые материалы бывают разных цветов.

· Бюджет проекта <сильный>

Стоимость материала является важной частью выбора материала с ЧПУ, потому что обработка с ЧПУ — это субтрактивный процесс, т. Е. Станок удаляет заготовку для изготовления конечного продукта. Таким образом, бюджет проекта является основным фактором при выборе материала. Убедитесь, что вы выбрали материал с желаемыми свойствами в пределах диапазона расходов.

Шаг 2. Определите материал для обработки на станках с ЧПУ

Используя приведенные выше требования к деталям, вы сможете составить список совместимых материалов для своего проекта. Для обработки на станках с ЧПУ подходят три типа материалов:металлы, пластмассы и другие. В этом разделе обсуждаются три типа, их свойства и применение.

· Металл Материалы для ЧПУ <сильный>

Металлы — это распространенные материалы для фрезерования с ЧПУ с уникальными свойствами. Существует широкий спектр металлов, совместимых с этим процессом. Ниже приведены известные параметры, их свойства и области применения

– Алюминий

Алюминиевые сплавы обычно имеют хорошее отношение прочности к весу, тепло- и электропроводность и коррозионную стойкость. Однако уровень этих свойств зависит от типа алюминиевого сплава. . Например, 6061 против 7075 сравнение алюминия показывает, что алюминий 6061 имеет более низкую коррозионную стойкость. Есть и другие сравнения алюминиевых сплавов, показывающие разнообразие свойств материала.

Алюминиевые сплавы применяются в автомобильной и авиационной промышленности для изготовления таких деталей, как рамы и высокопроизводительное оборудование для отдыха.

–  Латунь

Латунь – это сплав цинка и меди. В отличие от бронзы и меди , это экономичный материал с низким коэффициентом трения, высокой химической стойкостью и низкой прочностью. Он хорошо поддается механической обработке из-за своей мягкости. В результате латунь применяется для изготовления деталей, используемых в медицинской промышленности (хирургические инструменты), машиностроении и музыкальной индустрии (струны).

–  Нержавеющая сталь

Сплавы из нержавеющей стали устойчивы к коррозии, деформации и износу. Большинство сплавов нержавеющей стали могут подвергаться термической обработке, за исключением листов нержавеющей стали 303, используемых для изготовления гаек, болтов, валов и шестерен. Еще одним распространенным сплавом является нержавеющая сталь 304, известная своей высокой обрабатываемостью, коррозионной стойкостью и свариваемостью.

Нержавеющая сталь обычно применяется в медицинской промышленности для изготовления хирургических инструментов, а также в автомобильной и авиационной промышленности.

–  Сталь

Стальные сплавы обладают высокой формуемостью, свариваемостью и обрабатываемостью. Однако степень этих свойств зависит от сплава. Сталь подходит для изготовления материалов, требующих прочного сварного шва, таких как шестерни и валы.

–  Титан

Титан обладает высокой прочностью, ударной вязкостью, биосовместимостью и коррозионной стойкостью. Это больше времени по сравнению с алюминием. Однако, в отличие от алюминиевых сплавов, он дорог и имеет низкую обрабатываемость (требует специальных фрез). Он также имеет низкую свариваемость, поэтому многие машинисты предпочитают стальную сталь при сравнении титана со сталью.

Титан является важным материалом для быстрого прототипирования деталей, используемых в аэрокосмической, военной и медицинской технике.

–  Медь

Медь обладает высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью, а также теплопроводностью. Однако он имеет низкую устойчивость к химическим веществам, таким как кислоты, галогены, сульфиды и растворы аммиака.

Медь применяется в электротехнической промышленности для изготовления токопроводящих деталей и в автомобильной промышленности для изготовления систем охлаждения и теплообменников.

· Пластик Материалы для ЧПУ <сильный>

Пластмассовые полимеры также являются распространенными материалами для обработки с ЧПУ и известны своей универсальностью и эстетическими свойствами. Ниже приведены известные параметры, их свойства и области применения.

–  АБС

АБС-пластик представляет собой термопласт с высокой ударопрочностью, низкой электропроводностью и высокой химической стойкостью. Он чаще используется в литье под давлением, хотя благодаря своей универсальности широко применяется в обработке с ЧПУ.

ABS применяется в производстве автомобильных компонентов, игрушек и спортивных товаров. Однако, в отличие от других пластиков, он дешевле и не может долго выдерживать высокие температуры.

– Нейлон <сильный>

Нейлон представляет собой полиамидный полимер с высокой обрабатываемостью, умеренной огнестойкостью и высокой прочностью. Он подходит для изготовления изоляторов, подшипников, колес и корпусов бытовой электроники.

–  Акрил

ПММА — это жесткий, прозрачный, устойчивый к царапинам и ударопрочный материал, используемый вместо стекла. Акрил для ЧПУ применим для изготовления экранов дисплеев, линз, прозрачных корпусов и хранения пищевых продуктов (из-за отсутствия в нем бисфенола-А). Однако он подвержен тепловой деформации.

–  ПИК

PEEK представляет собой полукристаллический полимер с отличной обрабатываемостью, превосходной размерной стабильностью, химической стойкостью и достаточной ударопрочностью. Он применим при изготовлении таких деталей, как контрольные розетки, выключатели и соединители.

–  ПВХ

ПВХ химически устойчив и более доступен, чем большинство фрезерных материалов с ЧПУ. Применяется в жилищном строительстве для изготовления водопроводных и газовых труб.

· Другое Материалы для ЧПУ <сильный>

Хотя металлы и пластмассы являются более популярными материалами для обработки с ЧПУ, существуют и другие совместимые материалы. Ниже приведены некоторые из них, которые могут подойти для вашего проекта.

–  Керамика

Керамика – это материал, известный своей хрупкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Поэтому он нуждается в тщательной обработке.

Благодаря своим свойствам он важен для изготовления термостойких компонентов, например компонентов двигателей космических челноков, брони танков и сверхпроводников.

–  Дерево

Древесина (массив и фанера) обладает высокой эстетикой и износостойкостью. Фанера обладает большей стабильностью размеров. Следовательно, он подходит для продуктов, требующих высокого уровня переносимости. Оба материала дороги и могут потребовать специальных режущих инструментов.

– Пены <сильный>

Пенопласты — это недорогие, легкие и легко поддающиеся обработке материалы, подходящие в качестве тестовых материалов при обработке на станках с ЧПУ. Бывают двух типов:жесткие и резьбовые.

Жесткие пенопласты имеют более высокую теплоизоляционную способность (они могут работать при температурах от -100° до 200°F). Благодаря этому они подходят для изготовления деталей полов и стен. Они также подходят для изготовления продуктов, которые должны противостоять влаге.

Карвинг пена имеет более высокую гибкость. Следовательно, они применимы при изготовлении таких изделий, как прокладки и уплотнения.

–  Композиты

Композиты представляют собой синтетические материалы, изготовленные из углерода, стекла и т. д., связанные вместе термореактивной или термопластичной смолой. Из-за своего химического состава они имеют более низкую обрабатываемость. В результате их трудно обрабатывать и часто требуется алмазный инструмент и 5-осевые станки с ЧПУ. Они применимы в автомобильной, аэрокосмической и энергетической промышленности.

Шаг 3. Выбор лучших материалов для ЧПУ

Выбор лучшего материала для станков с ЧПУ зависит от продукта, который вы представляете, и его применения. Поскольку доступных материалов много, вы сможете составить список подходящих. Ниже приведены несколько вещей, которые вы можете рассмотреть, чтобы выбрать лучший материал.

· Используйте неметаллические материалы

Металлы не всегда лучший вариант. Некоторые неметаллические материалы обладают свойствами, подобными металлам. Например, поликарбонат — очень прочный пластик, похожий на металл. Кроме того, он легкий, прочный и пластичный. Поэтому используйте их, если ваш проект будет лучше с неметаллическим материалом с ЧПУ.

· Подумайте о фенолах

Фенолы твердые, стабильные по размерам, электростойкие, термостойкие и химически стойкие. Поэтому они являются отличным вариантом для соблюдения определенных правил в ваших проектах.

· Узнайте о различных целях пенопласта

Пены очень важны при механической обработке из-за их легкости, долговечности и жесткости. В результате они могут оказаться подходящим тестовым материалом, особенно если вы работаете с дорогими материалами. Жесткий пенопласт подходит для деталей, которым требуется высокая структурная целостность и стабильность, а пенопласт для резьбы подходит для деталей, требующих высокого уровня изоляции, и прототипов форм.

Обратитесь в службу обработки с ЧПУ RapidDirect для получения подходящего материала <сильный>

RapidDirect предлагает услуги по обработке с ЧПУ, чтобы вы могли создавать высококачественные детали в короткие сроки. У них также есть широкий спектр материалов для ЧПУ с экспертами, которые знают их свойства и области применения. Поэтому вам гарантировано высокое качество обработанных деталей.

С помощью нашей онлайн-платформы котировок вы можете загрузить свой файл САПР, выбрать материал и количество, а также получить котировку в режиме реального времени и бесплатный анализ DFM в течение 12 часов. RapidDirect максимально прямолинеен. Выберите нас и насладитесь быстрым выполнением заказов и конкурентоспособными ценами.

Часто задаваемые вопросы <сильный>

Какой алюминий лучше всего подходит для механической обработки?

Алюминий 6061-T6 — популярный алюминиевый сплав, который считается стандартным сплавом для обработки на станках с ЧПУ. Он хорошо поддается механической обработке, легкий, устойчивый к коррозии и универсальный. Он применим в автомобильной и авиационной промышленности

Какие материалы можно резать на станке с ЧПУ?

Станок с ЧПУ может резать мягкие металлы, такие как алюминий и нержавеющая сталь, пластмассы, такие как АБС, ПЭЭК и ПВХ, а также другие материалы, такие как пенопласт и керамика.

Что лучше:пластик или металл?

Оба материала обладают свойствами, применимыми в различных сценариях. Металлы дорогие с хорошими функциональными свойствами. С эстетической точки зрения пластик является лучшим вариантом. Это не означает, что металлы не обладают эстетическими свойствами. Придать им эстетичный вид можно с помощью отделки поверхности. Кроме того, многие пластмассы могут заменить металлы по функциональным свойствам.