Обработка с ЧПУ завоевала большую популярность в промышленном секторе благодаря своей высокой точности в производстве деталей и многочисленным применениям в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях промышленности. Помимо ее популярности, благодаря своей точности и применению, еще одной причиной является ее приемлемость для работы с широким спектром материалов.
Тем не менее, чтобы получить желаемые детали, которые будут соответствовать производственным требованиям, есть несколько важных моментов, которые следует учитывать при выборе материала для обработки с ЧПУ. Итак, какие распространенные материалы идеально подходят для обработки на станках с ЧПУ? И есть ли факторы для выбора материалов для обработки с ЧПУ?
Различные категории материалов при обработке с ЧПУ
Обработка с ЧПУ является универсальным процессом, позволяющим использовать несколько типов материалов. Эти материалы для обработки с ЧПУ варьируются от обычного пластика и металлов до дерева, керамики и композитов.
В этой статье мы сосредоточимся на материалах для обработки пластика и металла, поскольку они имеют более разнообразное применение в различных отраслях промышленности.
Типы металлических материалов для обработки с ЧПУ и примеры
Наиболее распространенным материалом для деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, является металл. Эти материалы обладают многочисленными преимуществами, включая термическую стойкость, твердость, высокую прочность и электропроводность. Распространенные материалы металлических станков с ЧПУ включают:
- Алюминий
При обработке на станках с ЧПУ алюминий является одним из наиболее распространенных материалов. Он обладает высокой степенью обрабатываемости, лучше, чем металлы, такие как сталь и титан. Кроме того, у алюминия идеальное соотношение прочности к весу, он легкий, устойчив к коррозии и имеет привлекательный серебристый вид.
Существует несколько сплавов алюминия, но не все они идеально подходят для использования в деталях и изделиях. Несмотря на это, такие сплавы алюминия, как алюминий 6061 и 7075, хорошо поддаются механической обработке и часто используются в производственных деталях, например, детали автомобильных двигателей и аэрокосмические рамы. Эти сплавы алюминия также находят применение в бытовой электронике, строительстве и медицинской промышленности.
- Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, прочностью и ударной вязкостью. Как и алюминий, этот материал имеет глянцевый внешний вид. Он бывает разных сортов и также часто стоит не очень дорого. Тем не менее, его твердость делает его одним из самых сложных материалов с ЧПУ для обработки.
316 SS (хирургическая сталь) является одним из его распространенных марок и находит применение в наружных корпусах, медицинском оборудовании и морских приложениях благодаря своей коррозионной и термической стойкости. Другими распространенными марками нержавеющей стали являются 303, 304 и 316. Они находят применение в производстве крепежных элементов, таких как болты, винты, втулки и т. д.
- Углеродистая сталь и ее сплавы
Благодаря своей превосходной прочности и обрабатываемости, углеродистая сталь и родственные сплавы подходят для различных применений. Они хорошо подвергаются различным методам термообработки, что еще больше улучшает их механические свойства. Углеродистая сталь также имеет разумную цену по сравнению с другими металлами, используемыми в ЧПУ.
Однако важно отметить, что углеродистая сталь, мягкая сталь и ее сплавы не обладают коррозионной стойкостью. Кроме того, их непривлекательный внешний вид может не подходить для эстетических применений. Несмотря на свои недостатки, эти материалы остаются предпочтительными для многочисленных промышленных и производственных применений благодаря своей долговечности, доступности и обрабатываемости. Сталь и ее сплавы находят применение в производстве механических крепежных элементов и конструкционных элементов.
- Медь и ее сплавы
Медь известна своей высокой тепло- и электропроводностью. Его выдающиеся проводимые качества делают ее отличным выбором для электрических и электронных применений, а ее ковкость и эстетическая привлекательность делают ее популярным вариантом в ювелирном секторе. Медь находит применение во многих отраслях промышленности, включая электрические провода, магнитные устройства и производство ювелирных изделий.
Латунь — это сплав меди и цинка, известный своей коррозионной стойкостью, отличной электропроводностью и обрабатываемостью. Он часто появляется в товарах народного потребления, низкопрочном крепеже, сантехнике, электрооборудовании.
Бронза – это сплав меди, олова и других элементов. Он долговечен, устойчив к коррозии и прочен. Кроме того, бронза обладает высокой степенью обрабатываемости, что позволяет использовать ее в производстве зубчатых колес, подшипников и прецизионных компонентов. Кроме того, добавление фосфора и алюминия повысит его прочность.
В целом, латунь, бронза и медь являются важными металлами для обработки металлов с ЧПУ.
- Титан
Титан обладает высоким соотношением прочности к весу. Другими словами, помимо того, что он чрезвычайно прочный, он еще и легкий. Наряду с высокой теплопроводностью, они также устойчивы к коррозии. Кроме того, поскольку титан биосовместим, он находит применение в биомедицинской промышленности.
Более того, титан находит применение в производстве высокопроизводительных механически обработанных деталей для нескольких отраслей промышленности, включая военную, аэрокосмическую и медицинскую. Титан также находит применение в качестве материала для станков с ЧПУ.
- Магний
Металл магний сочетает в себе прочность и малый вес. Это лучший материал для высокотемпературных деталей, таких как двигатели, благодаря его превосходным тепловым характеристикам. Их малый вес способствует производству более легких и экономичных автомобилей.
Магниевая обработка известна своей легковоспламеняемостью, может стоить дороже в обработке и имеет более низкую коррозионную стойкость, чем некоторые другие металлы, включая алюминий.
Виды пластиковых материалов для обработки с ЧПУ и примеры
Большинство пластмасс имеют низкую температуру плавления, что, следовательно, затрудняет их обрабатываемость. Тем не менее, существуют некоторые пластиковые материалы для обработки на станках с ЧПУ, они включают в себя:
- Акриловые
Также известный как ПММА (полиметилметакрилат)), этот материал обладает несколькими желаемыми свойствами, такими как оптическая прозрачность и жесткость. Его высокая степень оптической прозрачности и прочности позволяют использовать его в качестве заменителя стекла.
Несмотря на недостатки, в том числе склонность к растрескиванию и термическому размягчению, акрил по-прежнему является предпочтительным материалом для обработки с ЧПУ в связи с его адаптируемостью. Акрил является универсальным материалом для различных применений, поскольку его можно использовать для производства точных и высококачественных компонентов.
- Полипропилен (ПП)
Высокая химическая стойкость и усталостная прочность являются двумя преимуществами адаптируемого полипропилена. Кроме того, это материал медицинского класса, а обработка на станках с ЧПУ обеспечивает гладкую поверхность. Однако одним из его недостатков является то, что он размягчается при воздействии высоких температур, что делает его немного более сложным для механической обработки.
- Ацеталь
Также известный как POM (полиоксиметилен) или делрин. Он прочный, а также устойчив к влаге, механическим повреждениям. Кроме того, этот материал обладает отличной усталостной прочностью.
Жесткость ацеталя, которая упрощает обработку с превосходной точностью размеров, является одной из его основных особенностей. В результате он часто используется в прецизионных компонентах, таких как подшипники, шестерни и клапаны.
Кроме того, POM является надежным материалом для многих отраслей промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую и потребительскую отрасли, благодаря своим превосходным механическим качествам и большой устойчивости к условиям окружающей среды.
- Нейлон
Нейлон — прочный, долговечный и ударопрочный материал. Он обладает отличными поверхностными смазывающими свойствами и может использоваться в нескольких композитных формах, таких как нейлон, армированный стекловолокном.
Области применения, требующие защиты от сил трения, особенно хорошо подходят для нейлона. Это включает в себя такие детали, как звездочки, подшипники, поверхности скольжения и шестерни.
- АБС
Благодаря своей превосходной обрабатываемости, прочности на разрывы, удары и химической стойкости, материал ABS является очень доступным пластиковым материалом, подходящим для обработки с ЧПУ. Кроме того, он легко красится, что делает его идеальным для использования там, где эстетика имеет решающее значение.
ABS имеет несколько применений на станках с ЧПУ, включая создание защитных кожухов, быстрое прототипирование и создание автомобильных деталей. Помимо обработки на станках с ЧПУ, производители АБС изготавливают АБС с использованием литья под давлением и 3D-печати.
- СВМП-ПЭ
СВМПЭ является широко используемым материалом для обработки с ЧПУ благодаря своим выдающимся качествам, которые включают высокую прочность, стойкость к истиранию и износу, а также долговечность.
Несмотря на сложность в обработке, СВМПЭ является отличным материалом для изготовления поверхностей скольжения, присутствующих в подшипниках, шестернях и роликах. Благодаря своим исключительным качествам он идеально подходит для применений, где требуется высокая износостойкость и долговечность. По сравнению с другими материалами, СВМПЭ может обеспечить выдающуюся эффективность и долговечность при правильной обработке.
- Поликарбонат (ПК)
Распространенным пластиком, используемым для обработки с ЧПУ, является поликарбонат (ПК), который обладает оптической прозрачностью. Этот материал является одновременно ударопрочным и термостойким. Кроме того, его можно использовать в высокотемпературных приложениях благодаря его высокой термостойкости. Кроме того, поликарбонат находит применение в производстве электронных компонентов, медицинских устройств и автомобильных деталей.
- Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
Материал PEEK представляет собой высокоэффективный пластик с отличной химической стойкостью. Этот материал также обладает высокой стабильностью размеров и механической прочностью. Одним из его основных преимуществ является способность сохранять жесткость при высоких температурах, что делает его идеальным для использования в экстремальных условиях.
PEEK находит применение в нескольких отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, пищевую промышленность и производство напитков, а также нефть и газ. Он широко используется в производстве полупроводниковых компонентов, втулок, уплотнений, подшипников, компонентов насосов и клапанов и т. Д.
- Поливинилхлорид (ПВХ)
Это недорогой пластиковый материал с высокой степенью обрабатываемости. Он устойчив к сильным ударам, коррозии и химическим веществам. Пластик ПВХ идеально подходит для производства сварных химических баков, корпусов клапанов и насосов, шкафов и рабочих поверхностей, коллекторов и фитингов.
Ключевые факторы при выборе материалов для обработки с ЧПУ
Хотя обычно при выборе подходящих материалов следует учитывать несколько факторов, вот некоторые из них.
Учитывайте требования к изготовлению деталей
Основные потребности обрабатываемых деталей являются важной частью обработки с ЧПУ, а также создают руководство по типу используемого материала. Общие требования к деталям включают в себя:
Применение деталей
Убедитесь, что материал с ЧПУ, который вы собираетесь использовать, подходит для предполагаемого применения и окружающей среды. Например, давайте рассмотрим сравнения между нержавеющей и углеродистой сталью, когда они используются для производства компонентов в морском секторе.
Оба материала хорошо поддаются механической обработке, но более подходящей будет нержавеющая сталь, так как она имеет более высокий уровень устойчивости к коррозии. Тем не менее, углеродистая сталь будет лучшим вариантом в обычной, сухой среде, потому что она более долговечна и прочна.
Вес детали
Вес детали может повлиять на процесс обработки и общую производительность детали. Для более тяжелых деталей обычно требуются более прочные и плотные материалы. Для более легких деталей можно использовать материалы с более низкой плотностью, такие как алюминий или титан, для снижения веса и повышения производительности.
Точность и допуск детали
Некоторые материалы сложнее обрабатывать с жесткими допусками, чем другие. Например, материалы, подверженные деформации, такие как некоторые типы пластмасс (ПВХ), могут потребовать более значительных припусков на механическую обработку для достижения желаемых допусков.
С другой стороны, такие материалы, как сталь или титан, часто предпочтительны для применений, требующих высокой точности и жестких допусков.
Свойства детали
Свойства, необходимые для детали, зависят от ее назначения и среды, в которой она будет использоваться. Такие факторы, как прочность, ударная вязкость и износостойкость, имеют решающее значение для деталей, которые будут подвергаться высоким нагрузкам или износу.
Такие материалы, как сталь, титан и некоторые пластмассы, такие как нейлон или ацеталь, известны своей прочностью и долговечностью, что делает их пригодными для этих типов применений. Для деталей, которые будут подвергаться воздействию высоких температур, могут быть предпочтительны материалы с хорошей термической стабильностью, такие как керамика или некоторые металлы.
Эстетика продукта
При выборе материала для механической обработки необходимо учитывать эстетику изделия. Это связано с тем, что принятие продукта на рынке сильно зависит от внешнего вида, особенно когда речь идет о потребительских товарах.
Обрабатываемые материалы с ЧПУ, такие как пластик, доступны в широком диапазоне цветов и непрозрачности, что дает возможность выбирать между широким спектром внешних видов материалов. С другой стороны, для металлов улучшение эстетики включает в себя нанесение послеоперационной обработки поверхности.
Варианты обработки поверхности
Качество поверхности, которое вы хотите получить от своего продукта, имеет большое значение для определения типа материала, который вы используете для обработки на станках с ЧПУ. Для металлов и пластмасс доступны различные варианты обработки поверхности, такие как полировка, анодирование, пассивация, покраска, браширование, порошковое покрытие и т. д. Эти варианты обработки поверхности улучшают не только внешний вид, но и функциональность.
Обрабатываемость
Это влечет за собой то, насколько легко поддается обработке материал. Более мягкие материалы, такие как пластик, и металлы, такие как алюминий, довольно легко поддаются обработке. Однако с более прочными материалами, такими как углеродное волокно и титан, механическая обработка немного сложнее, потому что эти материалы часто разрушают режущие инструменты. Изготовление деталей из материалов с высокой степенью обрабатываемости экономит время и деньги в долгосрочной перспективе.
Заключение
Способность станка с ЧПУ работать с различными материалами является одной из причин, по которой он остается одним из лучших производственных процессов. Он облегчает производство деталей из металла, пластика, дерева и композитных материалов. Прежде чем выбрать материал, лучше всего изучить его сильные и слабые стороны, а также другие свойства, чтобы принять правильное решение.
