Seguimi su: 
La guida completa per la lavorazione CNC
Questo documento introduce la guida completa di Lavorazione CNC in dettaglio, inclusi vantaggi e svantaggi, regole e tecniche di progettazione, selezione dei materiali, riduzione dei costi, servizio di finitura, ecc., per aiutare i designer di tutto il mondo a trasformare le loro idee in parti ideali in plastica o metallo. COME in linea servizio di lavorazione cnc negozio, crediamo che ordinare parti personalizzate debba essere semplice, veloce e diretto. il concetto di DDPROTOTYPE è quello di fornire il dovuto contributo al mondo consigliato per la industria, impegnata nel lavorazione di prototipi e produzione a basso volume di metalli e plastica. Abbiamo 20 anni di esperienza nella lavorazione CNC, 3000 metri quadrati di officina, dozzine di macchine CNC a 3 e 5 assi e attrezzature ausiliarie da Germania, Stati Uniti e Giappone, come macchine EDM / WEDM dal Giappone e Hexagon CMM. Assicurati che tutta l'energia del designer sia concentrata sul design del prodotto. DDPROTOTYPE ha già servito oltre 350 clienti in più di 50 paesi in tutto il mondo, comprese molte delle 500 migliori aziende del mondo, come Areva, Olympus, ABB, ecc. .
Se avete domande, si prega di contattare info@ddprototype.com.
Che cos'è il processo di lavorazione CNC?
La lavorazione CNC elabora le materie prime nella forma finale sottraendo e rimuovendo i materiali. Praticare fori, canali o vuoti per realizzare pezzi grezzi di metallo o plastica in parti con conicità, diametro e forma diversi. Ciò è in netto contrasto con altri tipi di lavorazione (ad es. produzione additiva), in cui i materiali vengono aggiunti e stratificati per produrre parti di forma specificata. Ciò è anche in contrasto con lo stampaggio a iniezione, in cui uno stampo viene utilizzato per iniettare materiale in diversi stati del materiale e formare parti sagomate. La lavorazione CNC è ampiamente utilizzata per vari materiali, inclusi metalli, plastica, legno, vetro, schiuma e altri materiali compositi. Questa versatilità rende la lavorazione CNC una scelta popolare nell'intero settore e consente a progettisti e ingegneri di produrre parti in modo efficiente e preciso.
L'operazione di lavorazione CNC segue quattro fasi
Progettazione di parti
Le parti prodotte dalla lavorazione CNC di solito iniziano con il software CAD come progetto iniziale. Durante la fase di progettazione, l'ingegnere considererà attentamente tutti gli aspetti del prodotto finale richiesti, come i parametri per l'ottimizzazione delle prestazioni, le condizioni di lavoro del pezzo finale e il livello accettabile di variazione di tolleranza.
Conversione del design
Dopo la fase di progettazione iniziale, i modelli CAD devono essere convertiti in programmi CNC funzionali utilizzando il software CAM (Computer Aided Manufacturing). Il software CAM può estrarre i requisiti geometrici dai file del modello CAD originale e convertirli in linguaggi di programmazione compatibili con CNC (come il codice G o il codice M), che determineranno il funzionamento meccanico della macchina.
Preparazione macchine utensili CNC
Successivamente, l'operatore della macchina CNC deve impostare la macchina ei materiali secondo le specifiche richieste dal programma CNC. L'operatore si assicurerà che lo strumento di taglio o perforazione corretto sia installato correttamente e abbinato al trapano o alla fresa a candela appropriati. L'operatore deve inoltre allestire il pezzo, solitamente in un'attrezzatura fissa o montata direttamente su una macchina utensile CNC.
Esecuzione di operazioni programmate
Infine, gli operatori delle macchine CNC eseguono le lavorazioni meccaniche richieste. Durante il funzionamento, il programma CNC controlla con precisione il movimento della macchina utensile.
Vantaggi della lavorazione CNC: tempestivo, affidabile, preciso e potente
fresatura CNC e la tornitura sono processi altamente precisi e ripetibili. È possibile ottenere una tolleranza di + / – 0.001 “– 0.005” secondo le specifiche. La macchina può essere programmata per funzionare in modo affidabile 24 ore su 7, 10000 giorni su XNUMX se necessario, quindi la fresatura CNC è uno dei modi migliori per produrre parti su richiesta. Utilizzando strumenti standard, la lavorazione CNC è particolarmente preziosa per la creazione di parti usa e getta personalizzate, come la sostituzione di parti vecchie o per fornire ai clienti aggiornamenti specializzati. Si può anche considerare di espandere la scala di produzione di un pezzo singolo a più di XNUMX unità. A seconda del numero, delle dimensioni e della complessità dell'attrezzatura, il tempo di consegna dei componenti può essere inferiore a un giorno. Attraverso il trasporto e la consegna, la scadenza può essere rispettata in una settimana.
Un altro grande vantaggio della tecnologia di lavorazione CNC sono le proprietà meccaniche ottenibili. Tutte le proprietà meccaniche desiderabili del metallo o della plastica selezionati possono essere mantenute tagliando il materiale grezzo invece di deformarlo a caldo come nello stampaggio a iniezione o nella produzione additiva. La fresatura e la tornitura CNC possono lavorare più di 50 metalli, leghe e materie plastiche di qualità industriale. Questa selezione comprende alluminio, ottone, bronzo, titanio, acciaio inossidabile, peek, ABS e zinco. L'unico requisito materiale per la lavorazione CNC è che le parti abbiano una durezza sufficiente per il fissaggio e il taglio. Al fine di ottenere le parti di lavorazione CNC più convenienti, si suggerisce di espandere la capacità di produzione per disperdere il costo di ciascuna parte. Quando il numero di lavorazioni CNC raggiunge decine o centinaia, il prezzo unitario diminuirà gradualmente. La produzione in serie strutturata e il trasporto di parti CNC possono aiutare a ridurre gli sprechi o i costi di inventario.
Svantaggi: il costo della complessità geometrica
Un compromesso quando si utilizzano le elevate prestazioni della lavorazione CNC è che la complessità geometrica ha un costo. Le parti semplici e ingombranti sono il miglior design per la fresatura e la tornitura CNC. Sebbene il grado di utilizzo di questo utensile sia correlato al numero di alberi sulla macchina utensile, ci sono sempre alcune limitazioni di progettazione dovute all'influenza dell'utensile. In altre parole, più assi usi, più complessa è la funzione. Un altro compromesso è che il costo iniziale della lavorazione CNC potrebbe essere elevato. Ci devono essere professionisti formati per impostare, caricare e programmare utensili su fresatrici e torni CNC. Fortunatamente, questo costo è fisso, quindi diventerà più economico utilizzando le stesse impostazioni per più parti. È anche possibile risparmiare denaro riposizionando le parti al minimo. La lavorazione su alberi di 5 o più assi è talvolta più economica nella geometria poliedrica perché non richiede il riposizionamento manuale delle parti.
fresatura CNC
Nella fresatura CNC, le parti vengono installate sulla macchina e il materiale viene rimosso utilizzando un utensile da taglio rotante. Quella che segue è una panoramica del processo di fresatura CNC di base: in primo luogo, il modello CAD viene trasformato in una serie di comandi (codici g) che possono essere interpretati dalla macchina CNC. Questo di solito viene fatto dall'operatore sulla macchina utilizzando i disegni tecnici forniti. Un pezzo di materiale (chiamato grezzo o pezzo in lavorazione) viene quindi tagliato in una determinata dimensione e quindi posizionato su una piattaforma costruita utilizzando una morsa o montato direttamente sulla macchina . Il posizionamento e l'allineamento accurati sono la chiave per la produzione di parti accurate, per le quali vengono solitamente utilizzati strumenti di misurazione speciali.
Successivamente, uno speciale utensile da taglio viene utilizzato per ruotare ad una velocità molto elevata (chilo RPM) per rimuovere il materiale dal grezzo. Di solito sono necessari diversi passaggi per creare una parte progettata. In primo luogo, il materiale viene rimosso rapidamente con bassa precisione per fornire una geometria approssimativa per il grezzo. Una o più passate di finitura vengono quindi utilizzate per produrre il pezzo finale. Se il modello ha caratteristiche che non possono essere raggiunte dall'utensile da taglio in un'unica impostazione (ad esempio, se il lato posteriore ha delle scanalature), è necessario capovolgere il pezzo e ripetere i passaggi precedenti.
Dopo la lavorazione, le parti devono essere sbavate. La sbavatura è un processo manuale per rimuovere piccoli difetti lasciati sugli spigoli vivi a causa della deformazione del materiale durante la lavorazione (ad es. difetti dovuti al posizionamento della punta della punta lontano dal foro passante). Successivamente, se le tolleranze sono specificate nei disegni tecnici, vengono verificate le dimensioni chiave. La parte può quindi essere utilizzata o rielaborata. La maggior parte dei sistemi di fresatura CNC ha tre gradi di libertà lineari: assi X, y e Z. Sistemi più avanzati con cinque gradi di libertà consentono anche la rotazione del letto e/o della punta (assi A e B). Il sistema CNC a 5 assi può produrre parti con un'elevata complessità geometrica ed eliminare la necessità di una varietà di impostazioni della macchina utensile.
Tornitura CNC
Nella tornitura CNC, le parti vengono installate sul mandrino rotante e gli utensili da taglio fissi vengono utilizzati per rimuovere il materiale. In questo modo si possono realizzare parti simmetriche lungo il suo asse centrale. Le parti di tornitura sono generalmente prodotte più velocemente (e meno costose) delle parti di fresatura.
Questo è un riassunto dei passi da seguire nella tornitura CNC:
In primo luogo, il codice G viene generato dal modello CAD, quindi il cilindro con il diametro appropriato viene caricato nella macchina utensile CNC.
La parte inizia a ruotare ad alta velocità e l'utensile da taglio fisso ne segue il profilo e rimuove gradualmente il materiale fino a creare la geometria del disegno. I fori lungo l'asse centrale possono essere realizzati anche utilizzando una punta centrale e un utensile da taglio interno.
Se è necessario capovolgere o spostare la parte, ripetere la procedura. In caso contrario, le parti possono essere tagliate dal magazzino e possono essere utilizzate o ulteriormente rielaborate.
Una tipica parte di tornitura CNC è realizzata rimuovendo materiale da un grezzo cilindrico.
Generalmente, i sistemi di tornitura CNC (noti anche come torni) vengono utilizzati per produrre parti con profili cilindrici. Le parti non cilindriche possono essere prodotte utilizzando un moderno centro di tornitura CNC multiasse dotato di utensili di fresatura CNC. Questi sistemi combinano l'elevata produttività della tornitura CNC con le funzioni di fresatura CNC e possono produrre varie geometrie con simmetria rotazionale, come l'albero a camme e la girante radiale del compressore. Nell'operazione di tornitura CNC, quando il pezzo ruota ad alta velocità sul mandrino, l'utensile da taglio rimane fermo. La tornitura CNC può produrre rapidamente parti cilindriche con tolleranze rigorose. Ad esempio, i torni CNC ddprototype possono produrre parti fino a 152 pollici di diametro e 240 pollici di lunghezza, pur mantenendo una stretta tolleranza di ± 0.001 pollici.
Poiché il confine tra i sistemi di fresatura e tornitura è labile, il resto di questo documento si concentra sulla fresatura CNC, poiché è un processo di produzione più comune.
Tipi di macchine utensili a controllo numerico
I tipi più comuni di macchine a controllo numerico sono quelle che utilizzano utensili da taglio per rimuovere il materiale in eccesso dal pezzo. Sebbene le macchine CNC funzionino con il taglio a getto d'acqua e la lavorazione a scarica elettrica (EDM), questa guida si concentrerà sulle macchine CNC a 3 assi e multiasse.
Macchina utensile CNC a 3 assi
Le fresatrici CNC a 3 assi sono molto comuni perché possono essere utilizzate per produrre la geometria più comune. Sono relativamente facili da programmare e utilizzare, quindi il costo di elaborazione iniziale è relativamente basso. L'accesso all'utensile può essere un vincolo di progettazione nella fresatura CNC. Poiché sono disponibili solo tre assi, alcune aree potrebbero non essere accessibili. Se il pezzo deve essere ruotato solo una volta, questo non è un grosso problema, ma se deve essere ruotato più volte, i costi di manodopera e di lavorazione aumenteranno rapidamente. La macchina a 3 assi consente all'utensile di taglio di muoversi lungo vettori tridimensionali rettilinei (su e giù, sinistra e destra, avanti e indietro).
Macchina utensile CNC multiasse
La macchina utensile CNC multiasse è simile alla macchina utensile a 3 assi, ma il grado di libertà del movimento meccanico è maggiore. Ad esempio, le macchine utensili multiasse possono utilizzare operazioni di taglio rotativo e diagonale. Esistono tre tipi principali di macchine utensili CNC multiasse:
Fresatrice CNC indexabile a 5 assi
Anche se la fresatrice può tagliare solo lungo tre assi lineari durante il funzionamento, l'operatore può comunque ruotare il bancale e la testa della fresa per il taglio successivo tra le due operazioni, migliorando così la capacità di formatura.
Fresatrice CNC a 5 assi continui
Questo tipo di macchina consente un movimento continuo lungo tre assi lineari e due assi rotanti durante il funzionamento. Ciò consente all'operatore di creare tabelle altamente complesse dall'artefatto di destinazione.
Il centro di tornitura di fresatura
Il centro di tornitura di fresatura combina le funzioni di tornio CNC e fresatrice CNC. Il pezzo può essere ruotato ad alta velocità o posizionato con precisione sul mandrino per operazioni di fresatura.
Di tutte le varie configurazioni della macchina, la configurazione più semplice è la fresatura CNC a 3 assi, che di solito è il modo più economico per realizzare parti semplici con tolleranze elevate. Quando sono necessari pezzi cilindrici come viti e giunti, anche la tornitura CNC su un tornio è un processo molto competitivo in termini di costi. In genere, per parti simili, il costo di un tornio è inferiore del 15% rispetto a quello di una macchina utensile a tre assi.
Quando si utilizza la lavorazione CNC a 5 assi, sono disponibili due opzioni: fresatura CNC a 5 assi indexata e fresatura CNC continua a 5 assi. Nella fresatura CNC a 5 assi, il pezzo ruoterà automaticamente, facilitando l'utilizzo della funzione di fresatura da parte della fresa. Le due direzioni di movimento aggiuntive vengono eseguite tra le fasi di fresatura senza rimuovere la parte dal suo dispositivo. La differenza della fresatura CNC continua a 5 assi è che la macchina può muoversi contemporaneamente in tutte le direzioni durante il taglio del pezzo. Entrambi i processi eliminano l'aumento dei costi e potenziali errori umani associati al riposizionamento manuale del pezzo. Grazie a questi vantaggi, la lavorazione a cinque assi è la soluzione migliore per parti complesse. Rispetto alla fresatrice CNC a 3 assi "di base", il costo della lavorazione a 5 assi è aumentato e la fresatrice CNC a 5 assi indexabile è la più economica delle due. Il costo della fresatura CNC continua a 5 assi è generalmente superiore di oltre il 20% rispetto a quello della macchina utensile a 5 assi indexata, che è circa il doppio del costo della fresatura standard a 3 assi.
Progettazione di parti di lavorazione CNC – Progettazione di modelli CAD
Il concetto di CAD è punto di lavorazione. Oltre alle esigenze progettuali direttamente legate all'applicazione finale del prodotto, l'ingegnere deve prestare attenzione anche alle funzioni e ai limiti delle macchine utensili a controllo numerico da utilizzare per le effettive operazioni di taglio. Gli ingegneri devono convertire il file del modello CAD originale in un formato compatibile con CNC, come il formato open source step o IGES, o in un formato più limitato, come IPT o sat. È anche una buona pratica per gli ingegneri creare disegni tecnici che verranno inviati con istruzioni CAD digitali. Questi disegni vengono utilizzati per verificare le tolleranze di progettazione e la geometria. Aiutare il macchinista a identificare le caratteristiche salienti del pezzo; e fungere da vera fonte di convalida quando sorgono problemi.
Sette regole del processo di lavorazione CNC
Regola 1: tutte le strade portano a raggio
Poiché la maggior parte delle punte ha un design cilindrico, ciò significa che qualsiasi taglio interno eseguito produrrà anche angoli/spigoli curvi, noti anche come angoli arrotondati. Quando si progettano parti con raccordo interno, seguire il principio "più grande è meglio". L'angolo risultante sarà la metà del diametro dell'utensile utilizzato.
Utilizzare un raggio non standard, ad esempio 1.25 mm invece di 1 mm, per consentire un certo spazio libero dell'utensile per tagliare gli angoli. Ove possibile, per la progettazione dovrebbero essere utilizzati anche raggi di parete e pavimento diversi in modo che lo stesso strumento possa essere utilizzato durante tutto il processo.
La misurazione precisa dell'angolo interno sarà correlata alla profondità della cavità da lavorare. Quando si inseriscono angoli e bordi interni, il raggio deve essere maggiore di un terzo della profondità della cavità.
Regola 2: sottosquadro ad angolo retto
Per creare angoli retti in parti lavorate a CNC, è meglio aggiungere sottosquadri al progetto piuttosto che cercare di ridurre il raggio degli angoli per ottenere risultati simili. Per evitare il costo aggiuntivo degli utensili personalizzati, progettare scanalature sottosquadro di dimensioni standard, ovvero larghe da 3 mm a 40 mm in millimetri. A causa della forma dell'utensile utilizzato, il sottosquadro dovrebbe essere il più superficiale possibile. La profondità massima che l'utensile in sottosquadro può raggiungere sarà il doppio della larghezza della testa dell'utensile.
Regola 3: i filetti possono causare carie
La profondità della cavità/cavità è solitamente correlata al diametro dell'utensile utilizzato per realizzare il raccordo interno. Come guida, la profondità della scanalatura dovrebbe essere fino a 3-4 volte il diametro dell'utensile. Se la profondità supera di 6 volte il diametro dell'utensile, è necessario un utensile più grande. Questo sacrificherà il raggio d'angolo. La larghezza della cavità dovrebbe essere considerata anche durante la lavorazione della cavità. È meglio mantenere la profondità a 4 volte la larghezza, che è una buona guida.
Regola 4: lineamenti alti, vibrazioni scadenti
Come per la profondità della cavità e della fossa, l'altezza massima dell'elemento alto è al massimo 4 volte la larghezza dell'elemento. Maggiore è la caratteristica, più facile è vibrare, riducendo così la precisione di lavorazione dei pezzi.
Regola 5: evitare pareti sottili
In generale, è meglio utilizzare pareti più spesse nella progettazione delle parti. Come per le pareti alte, le vibrazioni aumentano quando si realizzano elementi con pareti sottili. Anche il calore deve essere considerato durante la lavorazione della plastica. A causa dell'attrito della testa di taglio, la parete più sottile sarà più facile da ammorbidire e deformare. A titolo indicativo, lo spessore minimo della parete di plastica dovrebbe essere compreso tra 1.0 e 1.5 mm. Lo spessore minimo della parete nelle parti metalliche può essere compreso tra 0.5 mm e 0.8 mm. Se i muri sono supportati, dovrebbero essere più spessi o più alti per evitare vibrazioni e tremori.
Regola 6: seguire lo standard durante la perforazione
Ci sono due tipi di fori tra cui scegliere nella fresatura CNC: foro cieco e foro passante. Indipendentemente dal tipo selezionato, la profondità e il diametro consigliati sono gli stessi. Il diametro del foro deve essere correlato alla dimensione standard della punta di 25.5 mm (diametro superiore a 1 mm) e oltre. La profondità nominale del foro dipende dal diametro massimo del foro. Tipicamente, la profondità del foro viene creata pari a 10 volte il diametro nominale del foro.
Regola 7: rispetto degli standard dei fili
È anche importante mantenere le dimensioni standard durante la creazione di thread. Più grande è il filo, più facile sarà l'elaborazione. La lunghezza massima deve essere mantenuta a 3 volte il diametro nominale del foro. I costi aggiuntivi vengono evitati mantenendo la dimensione della filettatura già pronta nella parte.
Linee guida per la selezione dei materiali CNC
La corretta selezione del materiale è essenziale per le operazioni di lavorazione CNC. La scelta dipende in gran parte dalla destinazione d'uso del prodotto finale. Come processo di produzione sottrattivo, la lavorazione CNC utilizza materie prime come metalli o plastica per produrre parti. Questo blocco è chiamato materiale grezzo. Indipendentemente dal materiale utilizzato, è molto importante selezionare la dimensione corretta del grezzo prima del processo di produzione. In generale, è consigliabile selezionare un grezzo con ciascuna dimensione almeno 0.125 pollici (~ 0.3 cm) più grande della dimensione della parte finale per risolvere qualsiasi incoerenza nella materia prima. Allo stesso tempo, è importante non utilizzare grezzi troppo grandi per ridurre al minimo lo spreco di materiale. Un'altra cosa importante da ricordare prima di ordinare parti lavorate a CNC è che la scelta dei materiali influisce sui tempi e sui costi di produzione. Questo perché alcuni materiali sono lavorabili meglio di altri, il che significa che sono più facili da lavorare. Velocità di elaborazione più elevate alla fine si traducono in minori costi di produzione.
I metalli sono utilizzati principalmente in applicazioni che richiedono elevata resistenza, durezza e resistenza al calore. Le materie plastiche sono materiali leggeri con un'ampia gamma di proprietà fisiche, che vengono solitamente utilizzati a causa della loro resistenza chimica e delle proprietà di isolamento elettrico. Le proprietà dei materiali di interesse sono la resistenza meccanica (espressa come carico di snervamento a trazione), la lavorabilità (la lavorabilità influisce sui prezzi del CNC), il costo del materiale, la durezza (principalmente per i metalli) e la resistenza alla temperatura (principalmente per la plastica).
È necessario esaminare una serie di proprietà dei materiali per determinare quale materiale è più adatto al proprio progetto, ad esempio:
resistenza alla trazione
durezza
È facile da usare
Resistenza chimica
Resistenza alla corrosione
Prestazione termica
parti metalliche
In generale, i metalli ad alta duttilità sono più facili da lavorare perché le frese CNC possono tagliare il metallo più facilmente e ottenere una maggiore efficienza. Ad esempio, l'ottone è uno dei metalli più facili da lavorare grazie alla sua buona duttilità. La lega di alluminio è anche molto adatta per la lavorazione CNC, quindi può ridurre i tempi di produzione. L'acciaio, d'altra parte, è un metallo solido con una lavorabilità molto inferiore rispetto all'alluminio, il che significa una produttività inferiore e costi più elevati. Tuttavia, è importante ricordare che diversi gradi di acciaio hanno diversi livelli di lavorabilità, a seconda del loro contenuto di carbonio. Gli acciai con un contenuto di carbonio molto basso e molto alto sono generalmente difficili da lavorare. Ad esempio, l'acciaio inossidabile 304 a basso contenuto di carbonio è difficile da lavorare perché diventa appiccicoso e si indurisce troppo rapidamente. Additivi come zolfo e fosforo rendono l'acciaio inossidabile più facile da lavorare, come l'acciaio inossidabile 303. Dal punto di vista della lavorazione, l'acciaio al carbonio richiede solitamente quattro volte il tempo dell'alluminio, mentre l'acciaio inossidabile impiega il doppio del tempo.
Parti in plastica
Sebbene le materie plastiche termoplastiche possano essere lavorate, le proprietà dei materiali dei polimeri possono rappresentare una sfida per la lavorazione CNC. In primo luogo, a causa della scarsa conduttività termica, molte plastiche termoplastiche si fondono o si deformano quando entrano in contatto con una fresa o una punta da trapano CNC. Per le parti che non richiedono resistenza e rigidità del metallo, il materiale termoplastico offre un'opzione più economica. Nella gamma dei termoplastici, Delrin (POM), polietilene ad alta densità (HDPE) e ABS hanno una buona lavorabilità. Sebbene peek, ULTEM, nylon e molti compositi siano apprezzati per la loro resistenza e durata, sono più difficili da elaborare.
Lega di alluminio
La lega di alluminio ha un eccellente rapporto resistenza/peso, elevata conducibilità termica e conducibilità e resistenza alla corrosione naturale. Sono facili da elaborare e a basso costo in lotti, quindi sono spesso l'opzione più economica per la creazione di parti metalliche e prototipi personalizzati. Le leghe di alluminio di solito hanno una resistenza e una durezza inferiori rispetto all'acciaio, ma possono essere anodizzate per formare uno strato protettivo duro sulla sua superficie.
La lega di alluminio 6061 ha la resistenza al taglio più eccellente rispetto ad altre leghe di alluminio.
La composizione e le proprietà del materiale dell'alluminio 6082 sono simili a quelle del 6061. Soddisfa gli standard europei ed è quindi più comunemente usato in Europa.
L'alluminio 7075 è la lega più comunemente usata nelle applicazioni aerospaziali perché ha eccellenti proprietà di fatica per l'acciaio e può essere trattata termicamente per ottenere un'elevata resistenza e durezza, quindi è essenziale ridurre il peso.
L'alluminio 5083 ha una resistenza maggiore e un'eccellente resistenza all'acqua di mare rispetto alla maggior parte degli altri Lavorazione alluminio CNC ed è quindi comunemente usato in applicazioni architettoniche e marine. È anche un'ottima scelta per la saldatura.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica della lega di alluminio: 2.65-2.80 g/cm3
Può essere anodizzato
Non magnetico
acciaio inossidabile
Le leghe di acciaio inossidabile hanno un'elevata resistenza, un'elevata duttilità, un'eccellente resistenza all'usura e alla corrosione e sono facili da saldare, lavorare e lucidare. A seconda della loro composizione, possono essere (sostanzialmente) non magnetici o magnetici.
L'acciaio inossidabile 304 è la lega di acciaio inossidabile più comune con eccellenti proprietà meccaniche e buona lavorabilità. È resistente alla maggior parte delle condizioni ambientali e ai mezzi corrosivi.
L'acciaio inossidabile 316 è un'altra comune lega di acciaio inossidabile con proprietà meccaniche simili al 304. Sebbene abbia una maggiore resistenza alla corrosione e agli agenti chimici, specialmente per soluzioni saline (es. acqua di mare), è generalmente preferito per l'uso in ambienti difficili.
Acciaio inossidabile L'acciaio inossidabile duplex 2205 è la lega di acciaio inossidabile più resistente (il doppio di altre comuni leghe di acciaio inossidabile) e ha un'eccellente resistenza alla corrosione. Viene utilizzato in ambienti difficili e ha molte applicazioni nell'industria petrolifera e del gas.
L'acciaio inossidabile 303 ha un'eccellente tenacità, ma ha una resistenza alla corrosione inferiore rispetto al 304. Grazie alla sua eccellente lavorabilità, viene spesso utilizzato in applicazioni di massa come dadi e bulloni per applicazioni aerospaziali.
Le proprietà meccaniche dell'acciaio inossidabile 17-4 (grado SAE 630) sono paragonabili al 304. Può essere indurito per precipitazione a un grado molto elevato (rispetto all'acciaio per utensili) e ha un'eccellente resistenza chimica, che lo rende adatto ad applicazioni ad altissime prestazioni, come la fabbricazione di pale di turbine.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 7.7-8.0 g/cm3
Lega di acciaio inossidabile amagnetica: 304, 316, 303
Lega elettromagnetica di acciaio inossidabile: 2205 duplex, 17-4
Acciaio a basso tenore di carbonio {acciaio dolce}
L'acciaio a basso tenore di carbonio, noto anche come acciaio a basso tenore di carbonio, ha buone proprietà meccaniche, buona lavorabilità e buona saldabilità. A causa del loro basso costo, possono essere utilizzati per scopi generali, compresa la produzione di parti meccaniche, infissi e infissi. L'acciaio a basso tenore di carbonio è suscettibile alla corrosione e all'attacco chimico.
L'acciaio a basso tenore di carbonio 1018 è una lega generale con buona lavorabilità e saldabilità, nonché eccellente tenacità, resistenza e durezza. È la lega di acciaio a basso tenore di carbonio più comunemente usata.
L'acciaio a basso tenore di carbonio 1045 è un acciaio a medio tenore di carbonio con buona saldabilità, buona lavorabilità, elevata resistenza e resistenza agli urti.
L'acciaio a basso tenore di carbonio A36 è un comune acciaio strutturale con buona saldabilità. È adatto a varie applicazioni industriali e architettoniche.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 7.8-7.9 g/cm3
Magnetico
Acciaio legato
Gli acciai legati contengono altri elementi di lega oltre al carbonio, migliorando così la durezza, la tenacità, la fatica e la resistenza all'usura. Simile all'acciaio a basso tenore di carbonio, anche l'acciaio legato è suscettibile alla corrosione e alla corrosione chimica.
L'acciaio legato 4140 ha buone proprietà meccaniche complessive, nonché una buona resistenza e tenacità. Questa lega è adatta per molte applicazioni industriali, ma non è consigliata per la saldatura.
L'acciaio legato 4340 può essere trattato termicamente per ottenere un'elevata resistenza e durezza pur mantenendo una buona tenacità, resistenza all'usura e resistenza alla fatica. Questa lega è saldabile.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 7.8-7.9 g/cm3
Magnetica
Acciaio per utensili
L'acciaio per utensili è un tipo di lega metallica con elevata durezza, rigidità, resistenza all'usura e resistenza al calore. Sono utilizzati per creare strumenti di produzione (da cui il nome), come stampi, trafile e stampi. Per ottenere buone proprietà meccaniche, deve essere trattato termicamente.
L'acciaio per utensili D2 è una specie di lega resistente all'usura, la sua durezza può essere mantenuta a 425 ° C. Di solito viene utilizzato per realizzare utensili da taglio e matrici.
L'acciaio per utensili A2 è un tipo di acciaio per utensili generale temprato all'aria, che ha una buona tenacità e un'eccellente stabilità dimensionale alle alte temperature. Di solito viene utilizzato per realizzare stampi ad iniezione.
L'acciaio per utensili O1 è una lega indurente all'olio con un'elevata durezza di 65 HRC. Comunemente usato per utensili da taglio e utensili da taglio.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 7.8 g/cm3
Durezza tipica: 45-65 HRC
Ottone
L'ottone è una lega metallica con una buona lavorabilità e un'eccellente conduttività, molto adatta per applicazioni che richiedono un basso attrito. Viene spesso utilizzato anche in architettura per produrre parti dall'aspetto dorato per scopi estetici.
L'ottone c36000 è un tipo di materiale con elevata resistenza alla trazione e naturale resistenza alla corrosione. È uno dei materiali più facili da lavorare, quindi viene spesso utilizzato in applicazioni di massa.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 8.4-8.7 g/cm3
Non magnetico
ABS
L'ABS è uno dei materiali termoplastici più comuni con buone proprietà meccaniche, eccellente resistenza agli urti, elevata resistenza al calore e buona lavorabilità.
La bassa densità dell'ABS lo rende molto adatto per applicazioni leggere. Le parti in ABS lavorate da CNC vengono solitamente utilizzate come prototipi prima della produzione in serie mediante stampaggio a iniezione.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 1.00-1.05 g/cm3
Nylon
Il nylon, noto anche come poliammide (PA), è un tipo di materiale termoplastico ampiamente utilizzato nelle applicazioni ingegneristiche grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche, alla buona resistenza all'urto, all'elevata resistenza chimica e all'usura. Sebbene sia facile da assorbire e assorbire l'umidità.
Nylon 6 e nylon 66 sono le qualità più comunemente utilizzate nella lavorazione CNC.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 1.14 g/cm3
Fibra di policarbonato
Il policarbonato è un materiale termoplastico con elevata tenacità, buona lavorabilità ed eccellente resistenza agli urti (migliore dell'ABS). Può essere colorato, ma di solito è otticamente trasparente, quindi è molto adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui apparecchiature per fluidi o vetri per autoveicoli.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 1.20-1.22 g/cm3
POM（Delrin）
POM, il cui nome commerciale è Delrin, è conosciuto come un tecnopolimero termoplastico con la più alta processabilità tra le materie plastiche.
POM (Delrin) è solitamente la scelta migliore quando si lavora a CNC parti in plastica con alta precisione, elevata rigidità, basso attrito, eccellente stabilità dimensionale ad alta temperatura e bassissimo assorbimento d'acqua.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 1.40-1.42 g/cm3
PTFE (Teflon)
Il PTFE, comunemente noto come Teflon, è un tecnopolimero termoplastico con un'eccellente resistenza chimica e al calore e il più basso coefficiente di attrito tra tutti i solidi conosciuti.
Il PTFE (politetrafluoroetilene) è una delle poche materie plastiche in grado di resistere a temperature superiori a 200°C ed è un ottimo isolante elettrico. Tuttavia, ha proprietà meccaniche pure e viene solitamente utilizzato come rivestimento o inserto in un assieme.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 2.2 g/cm3
Polietilene ad alta densità
Il polietilene ad alta densità (HDPE) è un tipo di materiale termoplastico con un elevato rapporto resistenza/peso, un'elevata resistenza agli urti e una buona resistenza agli agenti atmosferici.
L'HDPE è un materiale termoplastico leggero, adatto per l'uso esterno e il trasporto di tubazioni. Come l'ABS, viene spesso utilizzato per creare prototipi prima dello stampaggio a iniezione.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 0.93-0.97 g/cm3
PEEK
Peek è un tecnopolimero termoplastico ad alte prestazioni con eccellenti proprietà meccaniche, stabilità termica in un ampio intervallo di temperature ed eccellente resistenza alla maggior parte dei prodotti chimici.
Peek viene spesso utilizzato per sostituire parti metalliche a causa del suo elevato rapporto peso/peso. Fornisce anche un livello medico che rende la sbirciatina adatta per applicazioni biomediche.
Proprietà dei materiali:
Densità tipica: 1.32 g/cm3
Riassunto delle regole
L'alluminio 6061 è il materiale di lavorazione CNC più comune con il costo più basso.
Grazie alla sua eccellente lavorabilità, POM (Delrin) è la plastica CNC più economica.
Selezionare una lega metallica per applicazioni che richiedono elevata resistenza, durezza e/o resistenza al calore.
Scegli materie plastiche con requisiti di materiali speciali per applicazioni leggere o prototipi di pre-iniezione.
Campo di applicazione di vari materiali
Alluminio
Prestazioni chiave: l'alluminio è molto apprezzato per il suo rapporto resistenza/peso e resistenza alla corrosione. Ha anche una buona conduttività termica e conduttività.
Alluminio 6061-t6:6061 è una delle varietà di alluminio più comunemente utilizzate ed è stata ampiamente utilizzata. Il marchio T6 conferisce al materiale una resistenza alla trazione massima di 276 MPa. Applicazione comune: Generale
Alluminio 7075: la resistenza alla trazione massima è di 572 MPa, paragonabile all'acciaio. Utile per applicazioni ad alto stress, il suo utilizzo è limitato da costi elevati. Applicazioni comuni: aerospaziale, automobilistico, navale
Alluminio 2024-T3: la lega della serie 2024-T3 2000 ha un rapporto peso elevato, la resistenza alla trazione è 400-430 MPa, il carico di snervamento è di almeno 270-280 MPa. Sono state effettuate la certificazione T3, il trattamento termico della soluzione e la lavorazione a freddo. Applicazioni comuni: prodotti industriali, aerospaziali, medicali, elettronici.
Alluminio 5052: a 117 MPa, la resistenza alla fatica di questo tipo di lega di alluminio è superiore a quella della maggior parte delle leghe di alluminio. Ha anche un'eccellente resistenza all'acqua di mare e alla nebbia salina. Applicazioni comuni: nave, aerospaziale, elettronica.
Aluminium mic-6: simile alla lega di alluminio della serie 7000, mic-6 è un materiale in lamiera fusa comunemente usato nello stampo e nel substrato. Applicazioni comuni: aerospaziale, elettronica, ingranaggi.
Ottone, bronzo e rame
Caratteristiche principali: il rame puro è un metallo tenero e malleabile con un'elevata conducibilità termica ed elettrica. Ottone e bronzo sono leghe di rame. L'ottone è una miscela di rame e zinco e il bronzo è principalmente rame e stagno. In generale, l'ottone è apprezzato per la sua lavorabilità e il mantenimento dell'elevata resistenza. Il bronzo ha prestazioni a basso attrito e un'elevata resistenza alla corrosione. Ottone, bronzo e rame sono solitamente scelti per scopi estetici.
Ottone C360: C360 è un materiale altamente lavorabile con il costo più basso di tutte le leghe di ottone. Industria: industria, affari.
Ottone 260: la lega di ottone 260 più malleabile viene utilizzata più di altri prodotti simili. Industria: industria, commercio.
C932M07 cuscinetto bronzo: per applicazioni leggere, questa lega è facile da lavorare e resistente alla corrosione. Settore: generale.
ETP rame C110: questa lega ha la più alta conducibilità elettrica (100% IACS) di tutti i metalli tranne l'argento (105% IACS). Industria: energia, edilizia, medicina.
Rame 101: materiale di base per molti ottone e bronzo, il rame 101 ha un'elevata duttilità (allungamento dal 5% al 50%) e resistenza agli urti. Industria: elettronica, automobile.
Armadi in Acciaio
Caratteristiche principali: si può dire che fornisca la più ampia gamma di materiali per la lavorazione CNC, l'acciaio ha opzioni in acciaio inossidabile, lega, utensili e acciaio a basso tenore di carbonio. In generale, l'acciaio ha buone proprietà meccaniche ed è facile da lavorare.
Acciaio 1018: questo acciaio generico a basso tenore di carbonio è duttile e adatto alla formatura e alla saldatura. Industria: generale, ingranaggi, viti, dadi.
ASTM A36: un esempio di acciaio a basso tenore di carbonio, l'A36 è una lega a basso costo con buone proprietà meccaniche, tra cui la resistenza alla trazione finale di 400-550 MPa e l'allungamento a rottura del 20%. Industria: ingranaggi, edilizia.
Acciaio legato 4130: questa lega d'acciaio multifunzionale è ottimizzata in termini di composizione (limite di resistenza (670 MPa), tenacità (resistenza allo snervamento 435 MPa) e lavorabilità). Industria: aerospaziale, oil and gas, automotive.
Acciaio inossidabile 304: la varietà di acciaio inossidabile più comune e rappresentativa della qualità di base dell'acciaio, la lega ha una maggiore resistenza alla corrosione e una conduttività inferiore rispetto alla maggior parte degli altri acciai. Non è adatto per applicazioni che richiedono saldatura. Industria: alimentare, vite, automobile.
Acciaio inossidabile 17-4: questo acciaio inossidabile indurente per precipitazione è noto per la sua elevata resistenza e proprietà meccaniche e può essere ulteriormente sviluppato mediante trattamento termico. Ha buone proprietà meccaniche anche a 600 gradi Fahrenheit e ha un'elevata resistenza alla corrosione. Questo materiale può funzionare bene in ambienti difficili. Industria: nucleare, marina, alimentare e medica.
Titanio
Caratteristiche principali: sebbene il titanio sia più pesante dell'alluminio (ma comunque più leggero dell'acciaio), il titanio è anche noto per il suo eccellente rapporto peso/resistenza. A causa della loro durezza, molte varietà di titanio sono considerate difficili da lavorare.
Titanio grado 2: il grado 2 è una forma comune di questo metallo con elevata resistenza (limite 344 MPa) ed eccellente resistenza alla corrosione. Di solito viene utilizzato per realizzare scambiatori di calore. Industria: aerospaziale, automobilistica, chimica.
Titanio 6Al-4V: un'altra varietà di titanio comunemente usata, questa lega è la scelta migliore quando sono richieste una bassa densità (4.429 – 4.512 g/cm3) e un'eccellente resistenza alla corrosione. Industria: medicale, aerospaziale, marina, gas naturale.
In lega di zinco
Caratteristica chiave: lo zinco non è comunemente usato nella lavorazione CNC perché la maggior parte delle varietà sono troppo fragili per la lavorazione. In alcune forme specifiche, il materiale diventa facile da lavorare e maneggevole.
Piastra in lega di zinco 500: una lega in colata continua con zinco lavorabile avente buona conducibilità elettrica ed elevata resistenza alla corrosione. Industria: architettura.
Materiale Plastica
Caratteristiche principali: leggere e robuste, alcune plastiche industriali possono essere considerate alternative a basso costo alle parti metalliche. Le materie plastiche sono ampiamente utilizzate in tutti i settori.
Abs: questo comune termoplastico ad alta resistenza con isolamento elettrico è ideale per stampi e prototipi economici e leggeri. Industria: generale, medica, automobilistica, elettronica.
Acetale: Delrin è la plastica più facile da lavorare. Ha un'eccellente rigidità (resistenza alla flessione 82.7 MPa), basso attrito e buona resistenza all'umidità. Industria: generale, ingranaggio, elettronica, medica, edile.
Nylon 6/6: poliammide comune, nylon 6/6 (o 66 in breve) ha un'elevata resistenza meccanica (66 MPa), rigidità e stabilità sotto l'azione termica e chimica. Industria: automobile, elettronica, ingranaggi, tubi.
Peek: questa termoplastica avanzata può essere utilizzata in tutti i tipi di occasioni con elevate esigenze meccaniche. Settore: medicale, aerospaziale, automobilistico, elettronico.
Policarbonato: comunemente noto come PC, questa plastica trasparente ha eccellenti proprietà ottiche. È robusto, leggero e robusto con un'elevata resistenza agli urti (600 – 850 J/M). Industria: generale, elettronica, aeronautica, automobilistica, pipeline.
Servizi di finitura
Il servizio di finitura dopo la lavorazione può modificare l'aspetto, la rugosità superficiale, la durezza e la resistenza chimica delle parti prodotte. Di seguito una breve panoramica dei trattamenti superficiali più comuni per la lavorazione CNC.
lavorato
Le parti lavorate hanno le tolleranze più rigorose perché non è richiesto alcun lavoro aggiuntivo su di esse. Tuttavia, la marcatura lungo il percorso dell'utensile da taglio è visibile. La rugosità superficiale standard delle parti lavorate è di 3.2 μ m (125 μ pollici), che può essere ridotta a 0.4 μ m (16 μ pollici) con ulteriori operazioni.
La tolleranza dimensionale più rigorosa.
Nessun costo aggiuntivo (trattamento superficiale standard).
Granigliatura
La granigliatura aggiunge una finitura opaca o satinata uniforme alle parti lavorate, eliminando tutti i segni degli utensili.
La granigliatura viene utilizzata principalmente a fini estetici poiché non è possibile garantire la rugosità superficiale ottenuta. Le superfici o le caratteristiche chiave come i fori possono essere mascherate per evitare modifiche dimensionali.
Una piacevole finitura opaca o satinata.
Trattamento superficiale a basso costo.
Fornire rugosità diversa.
Anodizzazione (trasparente o colorata)
L'anodizzazione aggiunge un rivestimento ceramico non conduttivo sottile e duro sulla superficie delle parti in alluminio per migliorarne la resistenza alla corrosione e all'usura.
Le aree critiche possono essere mascherate per mantenere tolleranze rigorose. Le parti anodizzate possono essere colorate per produrre una superficie liscia e bella.
Aspetto durevole e bello.
Può essere applicato al lume.
Può essere colorato in qualsiasi tonalità Pantone.
Anodizzazione del rivestimento duro
L'anodizzazione dei rivestimenti duri produce rivestimenti ceramici spessi e ad alta densità che forniscono un'eccellente resistenza alla corrosione e all'usura.
L'anodizzazione del rivestimento duro è adatta per applicazioni funzionali. Normalmente non viene applicato uno spessore di rivestimento tipico di 50 μ m. Le aree critiche possono essere mascherate per mantenere tolleranze rigorose.
Rivestimento ad alta resistenza all'usura per applicazioni ingegneristiche di fascia alta.
Può essere applicato al lume.
Buon controllo dimensionale.
verniciatura a polvere
La verniciatura a polvere aggiunge uno strato di rivestimento polimerico protettivo forte, resistente all'usura e alla corrosione sulla superficie delle parti.
Può essere applicato a parti di qualsiasi materiale e ha una varietà di colori tra cui scegliere.
Rivestimenti robusti, resistenti all'usura e corrosivi per applicazioni funzionali.
Ha una maggiore resistenza agli urti rispetto all'anodizzazione.
Compatibile con tutti i materiali metallici.
Serigrafia
La serigrafia è un modo economico per stampare testo o logo sulla superficie delle parti di lavorazione CNC per scopi estetici.
Può essere utilizzato in aggiunta ad altre finiture come l'anodizzazione. Solo il contenuto stampato può essere applicato sulla superficie esterna della parte.
Stampa testo o logo personalizzati a basso costo.
Disponibile in una varietà di colori.
Suggerimenti per ridurre il budget del tuo progetto CNC
Il costo delle parti di lavorazione CNC dipende dai seguenti fattori:
Tempo di elaborazione e complessità del modello: più complessa è la geometria del pezzo, maggiore è il tempo di elaborazione e maggiore è il costo.
Costi di avvio: sono relativi alla preparazione dei file CAD e alla pianificazione del processo, ma il costo è sostanzialmente fisso. Ci sono opportunità per ridurre i prezzi unitari attraverso economie di scala.
Costo del materiale e trattamento superficiale: il costo dei materiali sfusi e la facilità di lavorazione dei materiali incidono notevolmente sul costo totale.
Riassumiamo
La fresatrice CNC a 3 assi può realizzare pezzi con una geometria relativamente semplice a basso costo e avere un'eccellente precisione.
Il costo unitario del tornio CNC è il più basso, ma è adatto solo per parti con simmetria rotazionale.
Le parti realizzate con fresatrice CNC a 5 assi con index hanno le caratteristiche di non potersi allineare rapidamente con uno degli alberi principali e di avere un'elevata precisione.
Le parti prodotte dalla fresatrice CNC a 5 assi continui hanno una geometria "organica" altamente complessa e un profilo liscio, ma il costo è elevato.
Il centro di fresatura CNC combina i vantaggi della tornitura e della fresatura CNC in un unico sistema per produrre parti complesse a un costo inferiore rispetto ad altri sistemi CNC a 5 assi.
Le parti di lavorazione CNC sono ampiamente utilizzate in tutti i ceti sociali. In ddprototype, serviamo un'ampia gamma di aree, tra cui:
cure mediche
automobile
Bicicletta
robot
Aeronautico
nave
macchinari agricoli
prodotto elettronico
Fotocamera e altre parti di produzione di precisione di tutti i ceti sociali