Volg me op: 
Samenvattend alles over CNC draaien
Tegenwoordig zijn onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten in veel industrieën afhankelijk van CNC-bewerking van onderdelen of samenstellingen. CNC-draaien is een vorm van CNC-bewerking die wordt gebruikt om cirkelvormige, cilindrische, taps toelopende of ander gevormde onderdelen of prototypen te maken. Hoewel het scala aan toepassingen niet zo populair is als CNC-draaien, is het nog steeds een veelzijdig en kosteneffectief productieproces dat een groot aantal onderdelen in een verscheidenheid aan materialen kan produceren. In dit artikel gaan we dieper in op waar CNC-draaien voor is, hoe het werkt, de voor- en nadelen ervan en hoe het verschilt van andere productieprocessen zoals frezen of slijpen.
1. Wat is CNC draaien?
CNC draaien is een fabricageproces waarbij een staaf in een boorkop wordt gehouden en wordt rondgedraaid terwijl een gereedschap met een ingestelde snelheid in contact wordt gebracht met het werkstuk om materiaal te verwijderen om een assymmetrisch onderdeel of prototype te maken. De rotatie-as van CNC-draaimachines is verdeeld in horizontale of verticale richtingen, en de laatste wordt voornamelijk gebruikt om relatief lange onderdelen met grote radii te vervaardigen. Als de CNC-draaibank ook een freesfunctie heeft, kunnen andere vormen van onderdelen of componenten worden gefreesd.
Het geselecteerde materiaal is meestal een ronde staaf of andere regelmatige vierkanten of zeshoeken.
Afhankelijk van de CNC-draaibank kan de toegestane staaflengte verschillen.
De gereedschappen van de CNC-draaibank zijn geïnstalleerd in de draaibare boortoren en worden bestuurd door de computer. Hoe meer gereedschappen in de toren, hoe meer mogelijkheden er zijn om complexe onderdelen te maken.
CNC-draaibanken kunnen zowel de buitenkant van het werkstuk snijden als gaten van binnenuit boren om buisvormige onderdelen te maken.
2. Wat is de functie van CNC draaien?
CNC-draaien wordt voornamelijk gebruikt voor het vervaardigen van assymmetrische onderdelen, zoals ronde assen, holle buizen, conussen, draadstangen of bussen etc., terwijl het bij CNC-frezen relatief moeilijk is om onderdelen met cirkelvormige contouren te vervaardigen. Onderdelen vervaardigd door CNC-draaien hebben een zeer gladde oppervlakteafwerking en nauwe toleranties, zelfs tot op ± 0.0002 inch. Soms kan de samenwerking van CNC-frezen en CNC-draaien de efficiëntie aanzienlijk verbeteren. Zo wordt er CNC gefreesd op de onderdelen na het CNC draaien. Machinisten kunnen verder asymmetrische kenmerken op de onderdelen vervaardigen om volledig gebruik te maken van de voordelen van de twee productieprocessen.
3. Sleutelfactoren waarmee rekening moet worden gehouden bij CNC-draaiende onderdelen
De buitendiameter van het onderdeel. CNC-draaien is vaak zeer geschikt voor prototyping en productie in kleine volumes. Een sleutelfactor om te bepalen of CNC-draaien van een onderdeel de meest kosteneffectieve productiemethode is, is de buitendiameter (OD) van het onderdeel. De CNC-draaibank heeft een maximale limiet op de buitendiameter van de staaf. Wanneer de buitendiameter groter is dan de maximale maat toegestaan door de CNC-draaibank (zoals 2.5 inch), moet deze apart worden vastgeklemd, wat van invloed kan zijn op de levertijd en kosten.
CNC-gereedschap. Een andere factor om op te focussen zijn CNC-gereedschappen. Hoe dun of klein het gereedschap ook is, de snijkant heeft een cilindrisch karakter dat een radius overlaat bij het bewerken van binnenhoeken. Voor sommige onderdelen met speciale kenmerken is het noodzakelijk om het meest geschikte CNC-gereedschap te kiezen.
Onderdeel kenmerken. Voor onderdelen die zijn ontworpen met ondersnijdingen, is CNC draaien een effectieve oplossing. Dit kan een aantal uitdagingen opleveren voor CNC-frezen, waarvoor langere speciale gereedschappen nodig zijn met het risico van klapperen, verlies van precisie, slechte oppervlakteafwerking, enz.
Asymmetrische delen. Voor asymmetrische onderdelen is CNC draaien niet ideaal.
4. Voordelen van CNC draaien
Verminder menselijke fouten. Het kiezen van een CNC-draaiservice kan menselijke fouten aanzienlijk verminderen. Eenmaal geprogrammeerd en ingesteld, werkt de CNC-draaibank automatisch en kan hij onderdelen vervaardigen met de verwachte resultaten.
Verbeter de productie-efficiëntie.De meeste CNC-draaibanken werken met een relatief hoge snelheid en kunnen lange tijd onafgebroken werken. Eén operator kan toezicht houden op de werking van meerdere machines, wat kan helpen de productie-efficiëntie te verbeteren zonder dat er extra arbeid nodig is.
Verminder het afval tarief van materialen. CNC-draaibanken verspillen zelden materialen of beschikbare middelen, vooral voor edele metalen, zoals titanium, aluminium 7075, enz., waardoor de totale kosten effectief worden bespaard.
Hoge precisie.CNC-draaien heeft een hoge bewerkingsnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking en de vervaardigde onderdelen zijn altijd van constante kwaliteit.
5. Nadelen van CNC draaien
Naast de voordelen van CNC-draaien, moeten we ook rekening houden met enkele nadelen. Natuurlijk vereist CNC-draaien meer initiële investering dan handmatig draaien.
Vereist hoge instelkosten
Hogere technische eisen voor mechanica en programmeervermogen
Alleen rendabel voor assymmetrische onderdelen
CNC-draaibanken hebben onderhoud nodig en kunnen de storing mogelijk niet direct verhelpen
Als we de kenmerken van CNC-draaien afwegen, wegen de voordelen veel zwaarder dan de nadelen.
6. Hoe CNC draaien werkt
CAD / CAM ontwerp.Het CNC-draaiproces is volledig geautomatiseerd, maar wordt voorafgegaan door een digitale weergave van het onderdeel dat nodig is voor CAD/CAM-ontwerp, dat vervolgens wordt omgezet in G-code, de taal van de CNC-draaibank. G-code begeleidt de voedingssnelheid, rotatiesnelheid, gereedschapswisseling, etc. van de CNC-bewerkingsmachine. Dit kan vaak worden gesimuleerd op software zoals MasterCAM van AutoCAD Fusion, waarmee het fabricageproces van materiaal tot eindproduct kan worden gevisualiseerd.
Draaiproces.Zodra de G-code is ingesteld, stelt de operator de toren in en laadt deze. De toren kan veel gereedschappen tegelijk bevatten. Met de staven op hun plaats, begint het automatisch snijden van overtollig materiaal totdat het gewenste onderdeel of prototype is vervaardigd
7. CNC draaitype
Er zijn veel verschillende soorten CNC-draaien zoals draaien, ondersnijden, kartelen, boren, vlakken, kotteren, etc. en er kunnen verschillende bewerkingen worden uitgevoerd om de gewenste vorm te verkrijgen. Hieronder volgen algemene bewerkingen die u gebruikt bij uw CNC-draaiprojecten.
Tijdens confrontatie, beweegt een eenpuntsgereedschap radiaal of axiaal vanaf de rand van het werkstuk om gelijkmatig door dunne materiaallagen te snijden, waardoor een glad oppervlak ontstaat. De snijdiepte van het oppervlak is over het algemeen relatief klein en kan op één punt radiaal of axiaal worden bewerkt.
Taps draaien.Messnijden snijdt het materiaal in een kegelvorm, waarbij de diameter van het werkstuk van het ene uiteinde naar het andere toe of afneemt (denk bijvoorbeeld aan de vorm van een zandloper).
Vorm draaien.Snijd materiaal en maak contouren met ronde, gebogen of glad gevormde messen.
Contour draaien.Eenpuntsfreesmachines kunnen ronde, gebogen of gladde onderdelen met doorlopende rondingen bewerken.
Afkanten.De afschuining wordt over het algemeen ingesteld op 45 graden om schade aan de scherpe rand van het onderdeel te voorkomen of voor de veiligheid. Afgeschuinde randen zijn beter bestand tegen beschadiging dan vierkante of andere scherpe randen.
Partitie.Gebruik een speciaal snijgereedschap om een groef recht te snijden totdat deze is afgesneden.
Draadsnijden. Spiraalvormige groeven worden gesneden om te passen bij bouten met een uniforme schroefdraadspecificatie.
Saai. Vergroot het bestaande diafragma.
Boren. Het proces van het verwijderen van materiaal uit een werkstuk om een gat te maken met behulp van een speciale vijzelboor.
Opruwen. Dit is om rechte lijnen, hellende lijnen of gekruiste zigzagpatronen op het oppervlak van het onderdeel te snijden, wat niet alleen de wrijving van het onderdeel kan vergroten, maar ook het visuele effect kan verbeteren.
Groeven.Het proces van het machinaal bewerken van een smalle holte in een onderdeel.
8. CNC draaiende compatibele materialen
CNC-draaien kan compatibel zijn met honderden materialen, waaronder verschillende metalen of kunststoffen waaruit u kunt kiezen. Het kiezen van het juiste materiaal is van cruciaal belang voor het maken van een onderdeel of prototype op maat. We introduceren een aantal van de meest gebruikte materialen en wijzen op de gemeenschappelijke toepasbaarheid van elk materiaal.
Aluminium. Aluminium is een van de meest gebruikte materialen voor CNC-draaien, heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en is extreem goed bestand tegen corrosie. Aluminium onderdelen kunnen worden geanodiseerd om de sterkte en corrosiebestendigheid verder te verbeteren, en zijn verkrijgbaar in verschillende kleuren om de visuele esthetiek te verbeteren. CNC draaien van aluminium wordt veel gebruikt in de ruimtevaart, medische apparatuur, auto-onderdelen of behuizingen. Gangbare modellen van aluminiumlegeringen zijn aluminium 5052, aluminium 7075, aluminium 7075-T6, aluminium 6063-T5, aluminium 7050-T7451, aluminium MIC-6, aluminium 6061-T6, aluminium 2024-T3, enz.
Staal.Omdat staal een uitstekende sterkte en hardheid heeft, wordt het vaak gebruikt in onder hoge spanning staande, wrijvingsbestendige onderdelen, zoals tandwielen en assen. Gangbare staalsoorten zijn gelegeerd staal 4130, gelegeerd staal 4140, ASTM A36, staal 1018, staal A36, etc.
Roestvrij staal. Na warmtebehandeling heeft roestvrij staal een uitstekende sterkte en corrosieweerstand en wordt het veel gebruikt in de ruimtevaart, medische apparatuur, voedsel en andere gebieden. Veel voorkomende RVS modellen zijn RVS 15-5, RVS 17-4, RVS 18-8, RVS 303, RVS 304, RVS 316/316L, RVS 416, RVS 420.
Titaan.Titanium heeft een uitstekende sterkte, corrosieweerstand, biocompatibiliteit en is zeer geschikt voor de vervaardiging van medische implantaten, vliegtuigen en andere gebieden. De meest gebruikte titaniumlegering is titanium 6Al-4V.
Samenvatting van gangbare metalen materialen voor CNC-draaien
Aluminium | Roestvrij staal | Zacht, gelegeerd en gereedschapsstaal | Ander metaal |
6061-T6 | 303 | Zacht staal 1018 | Messing C360 |
6082 | 304L | Zacht staal 1045 | Koper C101 |
7075-T6 | 316L | Gelegeerd staal 1215 | Koper C110 |
5083 | 2205 duplex | Zacht staal A36 | Titaniumkwaliteit 1 |
5052 | 17-4 | Gelegeerd staal 4130 | Titaniumkwaliteit 2 |
2014 | 15-5 | Gelegeerd staal 4140 | Invar |
2017 | 416 | Gelegeerd staal 4340 | Inconel 718 |
2024 | 420 | Gereedschapsstaal A2 | MagnesiumAZ31B |
6063 | 430 | Gereedschapsstaal A3 |
|
7050 | 440C | Gereedschapstaal D2 |
|
A380 | 301 | Gereedschapsstaal S7 |
|
MIC 6 |
| Gereedschapsstaal H13 |
|
|
| Gereedschapsstaal O1 |
Ook voor het CNC draaien van gangbare kunststoffen zijn er vele mogelijkheden.
PVC.PVC is een goedkoop materiaal met een goede corrosieweerstand en chemische weerstand. Het kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van kinderspeelgoed tot gaspijpleidingen.
Nylon.Nylon is een veelzijdige, goedkope kunststof die hitte-, chemicaliën- en slijtvast is, in sommige gevallen metaal kan vervangen en kan worden gebruikt om zeer sterke onderdelen met nauwe toleranties te maken.
Kunststoffen | Versterkte kunststof |
ABS | Garoliet G-10 |
polypropyleen | Polypropyleen (PP) 30%GF |
Nylon 6 | Nylon 30%GF |
Delrin (POM-H) | FR-4 |
Acetaal (POM-C) | PMMA (acryl) |
PVC | PEEK |
HDPE |
|
UHMWPE |
|
polycarbonaat |
|
PET |
|
PTFE (teflon) |
9、CNC-draaiontwerprichtlijnen
Vat aanbevolen en technisch haalbare waarden samen voor gemeenschappelijke kenmerken van CNC-gedraaide onderdelen.
Kenmerk | Aanbevolen maat | Haalbare maat |
min. kenmerk grootte | Ø 2.5 mm | Ø 0.5 mm |
Interne randen | R8 mm | R0.25 mm |
Minimale wanddikte | 0.8 mm (voor metalen) | 0.5 mm (voor metalen) |
Gaten | Diameter:standaard boormaten | Diameter: Ø 0.5 mm |
Discussies | Maat: M6 of groter | Maat: M2 |
10. Oppervlaktebehandelingsproces van CNC-draaiende onderdelen
CNC-draaiende onderdelen hebben een verscheidenheid aan oppervlaktebehandelingsprocessen om uit te kiezen. Volgens de samenvatting van DDPROTOTYPE, een fabrikant van topprototypes in China, zijn de meest voorkomende nabehandelingen als volgt.
As-Machined (Ra 3.2μm / Ra 126μin).Dit is het standaard meest kosteneffectieve oppervlaktevoorbereidingsproces met de kleinste toleranties, ontbramen en afschuinen indien nodig.
Afwerking (Ra 1.6μm /0.8μm).Gewoonlijk hebben de afgewerkte onderdelen een gladde oppervlakteafwerking, zijn de sporen niet duidelijk en is handmatig polijsten niet nodig.
Zandstralen.Glasparels worden met hoge druk op het oppervlak van het onderdeel gespoten om een korrelige textuur te creëren.
Geborsteld + geanodiseerd Type II (glanzende afwerking). Een geborstelde afwerking voorafgaand aan Type II anodisatie geeft het onderdeel een glanzende kleur, verhoogde hardheid en corrosieweerstand.
Gezandstraald + geanodiseerd Type II (mat). Gestraalde en Type II geanodiseerde onderdelen hebben een goede corrosieweerstand.
Anodiseren type III (hard anodiseren). Onderdelen geanodiseerd Type III hebben een betere corrosie- en slijtvastheid.
Poeder coating. Poedercoating werkt op alle metalen en vormt een sterke, slijtvaste laag op het oppervlak van het onderdeel.
Draadtrekken + elektrolytisch polijsten (Ra 0.8μm / Ra 32μin). Geborstelde en elektrolytisch gepolijste onderdelen hebben een gladde en goed verzorgde afwerking.
Zwarte oxide.Een oppervlaktebehandelingsproces geschikt voor staal, dat wordt gebruikt om de corrosieweerstand van stalen onderdelen te verbeteren en reflectie effectief kan verminderen.
Chromaat conversie coating.Het aanbrengen van een chromaatconversiecoating op een onderdeel verhoogt de corrosieweerstand terwijl de elektrische geleidbaarheid behouden blijft. RoHS-conformiteit.
Draadtrekken (Ra 1.2μm / Ra 47μin). Het verminderen van de oppervlakteruwheid van het onderdeel met #400 – 600 schuurpapier verbetert de visuele kwaliteit.
Gepolijst (Ra 0.8μm / Ra 32μin). Het oppervlak van het onderdeel wordt handmatig in meerdere richtingen gepolijst om de oppervlakteafwerking verder te verbeteren en licht reflecterend.
11. Tolerantie van CNC draaien
Als er geen speciale specificatie is, volgt CNC-draaien over het algemeen de ISO2768-norm. Het is vermeldenswaard dat de tolerantie van de nominale maat kleiner dan 0.5 mm duidelijk op de tekening moet worden aangegeven.
Limieten voor nominale maat | Kunststoffen (ISO 2768-m) | Metalen (ISO 2768-f) |
0.5 mm* tot 3 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Meer dan 3 mm tot 6 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Meer dan 6 mm tot 30 mm | ± 0.2mm | ± 0.1mm |
Meer dan 30 mm tot 120 mm | ± 0.3mm | ± 0.15mm |
Meer dan 120 mm tot 400 mm | ± 0.5mm | ± 0.2mm |
Meer dan 400 mm tot 1000 mm | ± 0.8mm | ± 0.3mm |
Meer dan 1000 mm tot 2000 mm | ± 1.2mm | ± 0.5mm |
Meer dan 2000 mm tot 4000 mm | ± 2mm |
